俞言霞

（江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控有限公司，江蘇 南京 210036）

大數(shù)據(jù)是指在一定時(shí)間范圍內(nèi)，用常規(guī)軟件工具無法捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。而大數(shù)據(jù)技術(shù)是指能快速處理這些數(shù)據(jù)的新興技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、清洗、集成、分析和解釋，從而在繁雜的海量數(shù)據(jù)中快速獲取有價(jià)值的信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)階段廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，應(yīng)用效果極為顯著，尤其是在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)等相關(guān)行業(yè)[1]?？梢哉f，大數(shù)據(jù)技術(shù)的成熟為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶來了巨大的機(jī)遇，同時(shí)也為相關(guān)應(yīng)用行業(yè)帶來了巨大的幫助，快速推動(dòng)著社會(huì)整體經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。

1 生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)體系

在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)建立生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境質(zhì)量、重點(diǎn)污染源、生態(tài)狀況監(jiān)測(cè)的全方面覆蓋。通過生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺(tái)，可以提高環(huán)境綜合分析、污染預(yù)警與協(xié)同監(jiān)管能力。在我國(guó)大多數(shù)地區(qū)都有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)工作人員通過該系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)周邊區(qū)域環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理把控生態(tài)環(huán)境狀況的目的。

1.1 大數(shù)據(jù)采集技術(shù)

生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)技術(shù)可分為采集技術(shù)和處理技術(shù)兩方面。其中，大數(shù)據(jù)采集技術(shù)指的是對(duì)生態(tài)環(huán)境的所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效采集，通過自動(dòng)化技術(shù)來進(jìn)一步完善生態(tài)環(huán)境資源數(shù)據(jù)的采集、梳理和交換轉(zhuǎn)換等，如圖1所示，數(shù)據(jù)采集分析流程。大數(shù)據(jù)采集技術(shù)是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)行的基礎(chǔ)，對(duì)生態(tài)環(huán)境中的土壤、空氣、水等資源進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集非常重要，只有保證所有采集數(shù)據(jù)的可靠性和及時(shí)性，才能為下一步的數(shù)據(jù)分析工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更好地促進(jìn)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)相關(guān)工作的順利進(jìn)行[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

大數(shù)據(jù)處理技術(shù)是生態(tài)環(huán)境技術(shù)體系的基礎(chǔ)，當(dāng)利用大數(shù)據(jù)采集技術(shù)將生態(tài)環(huán)境中的相關(guān)資源數(shù)據(jù)全部采集完畢后，要構(gòu)建各種模型算法，對(duì)這些數(shù)量巨大的生態(tài)環(huán)境資源數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析。一方面，可以通過大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，剔除采集到的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)中一些用處不大的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性；另一方面則可以通過大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的精準(zhǔn)執(zhí)法和智能監(jiān)測(cè)。無論生態(tài)環(huán)境中出現(xiàn)任何的變動(dòng)，都能及時(shí)被工作人員通過大數(shù)據(jù)采集技術(shù)和處理技術(shù)探查到，從而為下一步改善生態(tài)環(huán)境做出更好的規(guī)劃和設(shè)計(jì)?？梢哉f，大數(shù)據(jù)處理技術(shù)是推動(dòng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作的重要支撐。

1.3 工程案例

江蘇省構(gòu)建全省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，新建了一批生態(tài)地面觀測(cè)站點(diǎn)，用于全面進(jìn)行全省生態(tài)保護(hù)紅線區(qū)和自然保護(hù)區(qū)等重要生態(tài)空間監(jiān)測(cè)監(jiān)控。例如，在2019年2月，江蘇省泰州市被列為全國(guó)三個(gè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)試點(diǎn)市之一。該市在大氣、水、固廢治理等方面加快與環(huán)保部衛(wèi)星中心的合作，特別是在排口排查、長(zhǎng)江干流生態(tài)環(huán)境調(diào)查、大氣環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)等方面取得初步成果。該市在長(zhǎng)江岸線3公里緩沖區(qū)內(nèi)利用高分辨衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、無人船等手段，從排口、企業(yè)布局、碼頭及固廢堆存、岸線開發(fā)利用、生態(tài)保護(hù)紅線等五個(gè)方面排查生態(tài)環(huán)境。利用部衛(wèi)星中心負(fù)責(zé)管理的高分五號(hào)以及其它衛(wèi)星，泰州市采用大數(shù)據(jù)反演護(hù)NEWS對(duì)PM2.5等超標(biāo)因子進(jìn)行綜合遙感監(jiān)測(cè)，形成分析報(bào)告，及時(shí)采取對(duì)策措施。按照“三線一單”的要求，將重點(diǎn)工業(yè)園區(qū)再細(xì)分為1km乘1km的網(wǎng)格，對(duì)熱點(diǎn)網(wǎng)格進(jìn)行精細(xì)排查和精準(zhǔn)監(jiān)管。泰州市按月對(duì)城區(qū)和園區(qū)裸地進(jìn)行EWS監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握工地、物料堆場(chǎng)遮蓋情況，實(shí)施精準(zhǔn)管控。通過深化與部衛(wèi)星中心的合作，經(jīng)初步磋商，擬由市局提供業(yè)務(wù)用房，部衛(wèi)星中心提供設(shè)備和技術(shù)在泰州市設(shè)立長(zhǎng)江分中心，輻射長(zhǎng)江流域相關(guān)地區(qū)[3]。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中大數(shù)據(jù)的運(yùn)用

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)中運(yùn)用著大數(shù)據(jù)技術(shù)，所取得的應(yīng)用效果是較為可觀的，大數(shù)據(jù)的運(yùn)用在保證生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)工作質(zhì)量的同時(shí)，進(jìn)一步的提升了工作效率，從根本上有利于推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)相關(guān)行業(yè)的進(jìn)步。

2.1 大數(shù)據(jù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

2.1.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)站

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中，大數(shù)據(jù)主要通過環(huán)境監(jiān)測(cè)站發(fā)揮其作用，例如江蘇省在構(gòu)建全省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)時(shí)，首先針對(duì)省內(nèi)重要生態(tài)環(huán)境管控區(qū)域建設(shè)了一批環(huán)境監(jiān)測(cè)站。通過環(huán)境監(jiān)測(cè)站，能及時(shí)地將所在區(qū)域的資源、生態(tài)、污染等情況進(jìn)行全面調(diào)查研究，而且根據(jù)監(jiān)測(cè)需求的不同，不同部門都能與環(huán)境監(jiān)測(cè)站之間搭建嚴(yán)密的聯(lián)系，最終形成環(huán)境監(jiān)測(cè)站與不同部門之間信息的高度共享[4]。在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，測(cè)出的數(shù)據(jù)是較為龐大的，處理起來極其麻煩，而且很難保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的精準(zhǔn)性，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能克服這方面的困難，可以對(duì)生態(tài)環(huán)境中水環(huán)境、土壤、大氣等不同環(huán)境進(jìn)行分類，而后將有關(guān)數(shù)據(jù)全部分類到不同環(huán)境中，這樣便有效地觀察到不同數(shù)據(jù)的變化情況，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境變化的目的。

2.1.2 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)在現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用最為廣泛，使用遙感技術(shù)能遠(yuǎn)程對(duì)目標(biāo)區(qū)域范圍進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。利用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及遙感技術(shù)，對(duì)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境狀況實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)污染問題，會(huì)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)并自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，工作人員根據(jù)監(jiān)測(cè)情況制定生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，啟動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，從而有更好地為居民生活提供良好的環(huán)境。江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過遙感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不同區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境污染問題，都能在遙感技術(shù)的監(jiān)測(cè)下以顏色標(biāo)識(shí)，全面地呈現(xiàn)在中心平臺(tái)上[5]。

2.2 生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中大數(shù)據(jù)的運(yùn)用

2.2.1 生態(tài)環(huán)境安全性評(píng)價(jià)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的為收集相關(guān)資源數(shù)據(jù)，生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)則主要是通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而后評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境的狀況。在江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，環(huán)境監(jiān)測(cè)站用遙感技術(shù)收集到目標(biāo)區(qū)域生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)后，大數(shù)據(jù)技術(shù)便針對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行具體地研究、分析，通過不同的方法，對(duì)目標(biāo)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果為后期環(huán)境治理工作提供必要的數(shù)據(jù)支持。例如在進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，利用其各個(gè)方面獲得的數(shù)據(jù)，對(duì)不同區(qū)域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量和污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，以此來達(dá)到區(qū)分環(huán)境等級(jí)的目的。同時(shí)，在進(jìn)行環(huán)境治理工作時(shí)，可以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果來制定合理的治理方案。

2.2.2 生物多樣性評(píng)價(jià)

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中最關(guān)鍵的是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的多樣性，而想要確保生態(tài)環(huán)境多樣性不受破壞，那么就需要結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)，在生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中及時(shí)地做出生物多樣性的評(píng)價(jià)。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，能有效地分析出該目標(biāo)區(qū)域中現(xiàn)存的生物多樣性，如若生物多樣性發(fā)生變化，大數(shù)據(jù)技術(shù)能快速地將其分析出來，有關(guān)部門也能實(shí)時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境多樣性進(jìn)行查詢，為物種保護(hù)提供支持。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用效果

3.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)在監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用效果

3.1.1 提高監(jiān)測(cè)的有效性和便利性

生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)是進(jìn)行生態(tài)保護(hù)工作的基礎(chǔ)，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中，能實(shí)時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境的具體情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，不管從生態(tài)環(huán)境中的水文、土壤以及氣象等方面，還是從生態(tài)環(huán)境中的動(dòng)植物以及溫濕度等方面，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)能合理地判斷出生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣情況。以往在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，過于依賴工作人員，工作人員面臨有較大的工作壓力，同時(shí)，所監(jiān)測(cè)到的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)也無法得到保證。將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中以后，提升了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的便利性，在保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的同時(shí)，大幅度提升了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度。江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將所監(jiān)測(cè)到的情況實(shí)時(shí)直觀地體現(xiàn)到地圖上，并進(jìn)行標(biāo)明，為環(huán)境保護(hù)工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持。圖2為江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)圖。

3.1.2 優(yōu)化分析評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)在監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用，不僅能大幅度提升監(jiān)測(cè)的效率，還可以對(duì)監(jiān)測(cè)到的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化。在江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，每天監(jiān)測(cè)到大量的環(huán)境數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)并不全都是有用的，大數(shù)據(jù)技術(shù)則能有效地對(duì)生態(tài)環(huán)境中的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，將其中無用數(shù)據(jù)或者差異數(shù)據(jù)進(jìn)行排除，而后再根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，更好地保證了數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在模擬預(yù)測(cè)中的應(yīng)用效果

3.2.1 提升模擬精度和預(yù)測(cè)速度

模擬預(yù)測(cè)也是生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，可以對(duì)生態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行模擬，并根據(jù)現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境的情況預(yù)測(cè)其未來狀況。在江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有評(píng)價(jià)模型，能全面地將江蘇省個(gè)別區(qū)域生態(tài)環(huán)境情況進(jìn)行模擬，并以此為基礎(chǔ)對(duì)其未來的狀況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)。而且應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所模擬出來的生態(tài)環(huán)境模型精準(zhǔn)度更高一些，而且可以對(duì)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，在保證預(yù)測(cè)結(jié)果可靠性的同時(shí)，大幅度提升預(yù)測(cè)速度，提前規(guī)避可能發(fā)生的自然災(zāi)害。

3.2.2 實(shí)現(xiàn)污染動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)預(yù)警

當(dāng)生態(tài)環(huán)境中出現(xiàn)污染問題時(shí)，所造成的影響是極其嚴(yán)重的。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到模擬預(yù)測(cè)中，可以實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境中污染動(dòng)態(tài)預(yù)報(bào)預(yù)警。在江蘇省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將所采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，如發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境中大氣、土壤或水分等某一層面出現(xiàn)污染問題，環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)就能立即發(fā)出相應(yīng)的預(yù)報(bào)預(yù)警，工作人員根據(jù)預(yù)警情況，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染問題再次進(jìn)行了解，通過大數(shù)據(jù)分析污染源頭和污染程度，來制定生態(tài)環(huán)境污染治理方案。在治理過程中，還能通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來了解治理效果，從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。

3.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在優(yōu)化管理中的應(yīng)用效果

生態(tài)環(huán)境遇到污染問題可能會(huì)很繁雜，只有對(duì)污染源頭進(jìn)行處理才能進(jìn)一步推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。在傳統(tǒng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理工作中，污染源頭處理控制工作一直都具有較大的難度，工作量也是比較大的，而且控制管理效果無法得到保證。但是將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)管理工作中，能避免該類問題的發(fā)生。例如，江蘇省利用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)地發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)的污染問題，并對(duì)污染情況進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)有效溯源，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在對(duì)生態(tài)環(huán)境污染源頭進(jìn)行挖掘分析之后，根據(jù)生態(tài)環(huán)境的情況采取措施，遏制污染的擴(kuò)張，分析結(jié)果的可靠性也能促進(jìn)下一步的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。

4 結(jié)語

在過去很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的，這種情況造成了生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞和污染。隨著人們生活水平的不斷提高，生態(tài)環(huán)境問題越來越受到人們的重視。大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中，能為生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作奠定堅(jiān)實(shí)良好的基礎(chǔ)，不僅能有效地提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)結(jié)果的精準(zhǔn)性，這還能在降低工作人員工作壓力的同時(shí)大幅度提高工作效率，非常有利于推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作。在未來應(yīng)持續(xù)加強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)的研究，保證生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)處于較為安全可靠的狀態(tài)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的科學(xué)監(jiān)測(cè)和保護(hù)。