基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的生態(tài)環(huán)境信息化體系及運(yùn)用研究

楊曦，薛婧

（1.甘肅省生態(tài)環(huán)境信息中心，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

大數(shù)據(jù)技術(shù)主要用來處理數(shù)據(jù)采集和管理工作，從而保障信息數(shù)據(jù)的整合管理流程更加完善和有效，所以在實(shí)踐發(fā)展中得到了技術(shù)創(chuàng)新的重視，并逐漸成為當(dāng)前具有極強(qiáng)洞察力的現(xiàn)代化信息資產(chǎn)。從生態(tài)環(huán)境保護(hù)角度來看，合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以在快速查詢和及時(shí)更新數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上，根據(jù)技術(shù)特征提升實(shí)踐保護(hù)效率。因此，在新時(shí)代建設(shè)發(fā)展中，不管是科研人員還是管理人員都要重視大數(shù)據(jù)技術(shù)的合理運(yùn)用，注重結(jié)合實(shí)踐生態(tài)環(huán)保工作需求，提出并推廣信息化管理體系[1]。

1 生態(tài)環(huán)境的大數(shù)據(jù)特征

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展中，很多先進(jìn)技術(shù)被融入各個(gè)行業(yè)，尤其是大數(shù)據(jù)技術(shù)現(xiàn)已得到了廣泛應(yīng)用，主要幫助科研學(xué)者在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)整理收集不同類型的數(shù)據(jù)信息，并利用統(tǒng)計(jì)分析軟件為系統(tǒng)用戶提供便捷服務(wù)。如果在運(yùn)行期間沒有得到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，那么選用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式很難達(dá)到處理要求。而運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能在整合運(yùn)用數(shù)據(jù)碎片的同時(shí)，充分展現(xiàn)技術(shù)所包含的優(yōu)勢(shì)，這對(duì)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護(hù)發(fā)展而言具有積極作用[2]。簡(jiǎn)單來講，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的生態(tài)環(huán)境信息化體系，就是運(yùn)用常規(guī)軟件處理各項(xiàng)操作業(yè)務(wù)，促使業(yè)務(wù)生成的信息數(shù)據(jù)可以在分析處理軟件下，為實(shí)踐管理決策提供有效依據(jù)。如下圖1所示，其為目前生態(tài)環(huán)境信息化建設(shè)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 生態(tài)環(huán)境信息化建設(shè)的總體結(jié)構(gòu)圖

2 生態(tài)環(huán)境信息化體系的需求分析

如圖2所示，結(jié)合系統(tǒng)架構(gòu)圖分析可知，生態(tài)環(huán)境信息化體系建設(shè)需求主要涉及以下幾點(diǎn)：

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

其一，現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境管理所構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)，并不能滿足實(shí)踐發(fā)展需求，更沒有構(gòu)成統(tǒng)一化的管理平臺(tái)，這樣很難充分展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也不能對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)管。

其二，系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)軟硬件過于分散，在實(shí)踐運(yùn)行中沒有達(dá)到統(tǒng)一效果。同時(shí)，因?yàn)橄到y(tǒng)機(jī)房都屬于自管服務(wù)器，在信息中心儲(chǔ)備了完善的基本數(shù)據(jù)，所以在生態(tài)環(huán)境工程建設(shè)期間，隨著實(shí)際操作時(shí)間的增加，如果沒有安排專業(yè)人員進(jìn)行統(tǒng)一管理，那么必然會(huì)在數(shù)據(jù)信息傳輸應(yīng)用中出現(xiàn)安全隱患，相應(yīng)的軟硬件也無(wú)法保障運(yùn)行質(zhì)量。

其三，根據(jù)當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀分析，生態(tài)環(huán)境信息化體系所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)中心選用接入類型并不完善，這樣很難展現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的共性和目錄功能，導(dǎo)致中心內(nèi)部只儲(chǔ)存了部分?jǐn)?shù)據(jù)，并沒有直觀展現(xiàn)影響生態(tài)環(huán)境的各項(xiàng)因素。雖然在系統(tǒng)中構(gòu)建了搜索目錄。但這一功能并沒有對(duì)所有部門開放，且內(nèi)部數(shù)據(jù)并不具備共享功能，這樣很難為各部門數(shù)據(jù)溝通奠定基礎(chǔ)保障。

其四，生態(tài)環(huán)境信息化體系的應(yīng)用模塊過于分散，實(shí)踐使用頻率不高，因此在實(shí)踐發(fā)展中存在較大的優(yōu)化空間。因?yàn)轶w系建設(shè)內(nèi)容并沒有提出明確的受眾主體，所以在建設(shè)完成后，經(jīng)常出現(xiàn)相互推卸等問題，致使大部分?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)都沒有得到有效利用，且不同類型的數(shù)據(jù)應(yīng)用程度也存在較大差異。

3 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)推廣生態(tài)環(huán)境信息化體系

3.1 精細(xì)化管理決策

在生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作中，合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)需要從以下幾點(diǎn)入手：

第一，研究大數(shù)據(jù)技術(shù)形式和當(dāng)前生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的聯(lián)系。各地相關(guān)部門要基于生態(tài)環(huán)境和社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)之間的關(guān)聯(lián)指數(shù)進(jìn)行深入探究，對(duì)比研究社會(huì)發(fā)展和環(huán)境變化，以此明確影響環(huán)境質(zhì)量的主要因素。如下圖3所示，其為以大數(shù)據(jù)技術(shù)為核心的監(jiān)測(cè)體系。

圖3 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的監(jiān)測(cè)體系

第二，構(gòu)建質(zhì)量預(yù)警機(jī)制。了解現(xiàn)如今生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化和未來發(fā)展趨勢(shì)，并在實(shí)踐管理中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以此在掌握生態(tài)環(huán)境變化狀態(tài)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建系統(tǒng)化的預(yù)警指標(biāo)和體系，以此為實(shí)踐管理奠定基礎(chǔ)。

第三，事件輿論監(jiān)督。通過利用政府提供的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，結(jié)合輿論力量，將傳統(tǒng)意義上的系統(tǒng)監(jiān)督工作從被動(dòng)轉(zhuǎn)變成主動(dòng)，這樣不僅能加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的信息化建設(shè)水平，還可以在實(shí)踐運(yùn)行中充分展現(xiàn)事件輿論監(jiān)督管理的積極作用。

第四，加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)督執(zhí)法決策的支持力度。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)所擁有的感知功能，對(duì)當(dāng)前內(nèi)部管理的執(zhí)法水平進(jìn)行l(wèi)持續(xù)優(yōu)化，并注重提升實(shí)踐監(jiān)管的執(zhí)法水平，以此在各領(lǐng)域中充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)[3]。例如，污水口排查、污染治理、非法采砂、臭水治理等都可以運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)提出精細(xì)化的管理決策。

3.2 水環(huán)境的管理決策

一方面，要準(zhǔn)確判斷水環(huán)境中存在的敏感點(diǎn)。通過了解當(dāng)前使用環(huán)境調(diào)查研究結(jié)果顯示，在判斷水環(huán)境的敏感點(diǎn)時(shí)，要學(xué)會(huì)將水質(zhì)量看作常規(guī)指標(biāo)，并有方向性地采集不同區(qū)域的水質(zhì)樣本，而后自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)。同時(shí)，要掌握不同區(qū)域的水排放清單，全面監(jiān)測(cè)水污染的相關(guān)數(shù)據(jù)，比如說水流變化、地貌特征、地形等，而后針對(duì)不同條件下的敏感點(diǎn)進(jìn)行有效的預(yù)處理。另外，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行在線計(jì)算分析時(shí)，要研究水環(huán)境的數(shù)據(jù)變化，并利用時(shí)空分析、對(duì)于分析等方法掌握構(gòu)成水環(huán)境的基本要素，明確這一環(huán)境的未來發(fā)展變化，最終可以運(yùn)用數(shù)據(jù)直觀呈現(xiàn)水質(zhì)和污染之間的關(guān)系。

另一方面，要掌握水污染排放的具體清單。整合研究不同階段的水污染排放情況可知，所有排污口都具備獨(dú)特的網(wǎng)格關(guān)系，在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，相關(guān)工作人員可以由此準(zhǔn)確找到污染物進(jìn)入水源的位置和實(shí)際環(huán)境特征。在深入探究不同區(qū)域水流分布情況后，要根據(jù)水環(huán)境的質(zhì)量變化研究所在地區(qū)的土質(zhì)應(yīng)用情況，并按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施有效的解決方案。從實(shí)踐角度來看，技術(shù)管理人員在認(rèn)真估算污水排放量的基礎(chǔ)上，要研究污染的具體面積，并根據(jù)模型中的有關(guān)數(shù)據(jù)系數(shù)分析所在區(qū)域內(nèi)的污水排放量。同時(shí)，要結(jié)合以往研究得到的模型構(gòu)建系統(tǒng)化的排放清單和相關(guān)研究機(jī)制，并有方向性地探索構(gòu)成污染源的主要元素，最終在掌握污水排放量變化規(guī)律和主要分布情況的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前生態(tài)環(huán)境水污染問題進(jìn)行預(yù)測(cè)處理。

3.3 大氣環(huán)境的管理決策

一方面，關(guān)聯(lián)分析。整合近年來針對(duì)大氣污染所提出的研究成果分析可知，首先相應(yīng)濃度和所在地區(qū)的氣候條件、有關(guān)要素等進(jìn)行對(duì)比研究[4]。從本質(zhì)上來講，在特定時(shí)間范圍內(nèi)，不僅要監(jiān)測(cè)污染物的濃度變化，還要了解當(dāng)?shù)貧夂蜃兓闹饕厔?shì)，從而找到影響污染物濃度的發(fā)展規(guī)律；其次濃度與排放標(biāo)準(zhǔn)有直接關(guān)聯(lián)，通過對(duì)比研究監(jiān)測(cè)所獲取的污染物濃度和排放數(shù)據(jù)，從中明確污染物和濃度之間的關(guān)系，可以針對(duì)這種方式研究污染物的來源；最后濃度和所處地區(qū)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境要素進(jìn)行對(duì)比分析，可以在掌握生態(tài)環(huán)境大氣層污染原因的基礎(chǔ)上，對(duì)不同區(qū)域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化處理。科技人員要全面收集當(dāng)?shù)匚廴疚锏闹笜?biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的基礎(chǔ)上，從科學(xué)角度對(duì)兩者之間的關(guān)系進(jìn)行深入探討，同時(shí)要運(yùn)用動(dòng)態(tài)對(duì)比的方式尋找兩者的關(guān)系。除此之外，還要對(duì)比不同區(qū)域所獲取的對(duì)比結(jié)果，優(yōu)先學(xué)習(xí)先進(jìn)城市的生態(tài)環(huán)保經(jīng)驗(yàn)，以此保障各地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特性和適宜性。

另一方面，研究污染源產(chǎn)生原因及質(zhì)量預(yù)測(cè)?？萍既藛T要根據(jù)當(dāng)前累積經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建污染防治網(wǎng)格化管理模式，并有方向性地，將各項(xiàng)要素都融入建設(shè)體系中，而后促使相關(guān)數(shù)據(jù)資料都被上傳到大數(shù)據(jù)模型中。通過對(duì)不同區(qū)域的道路交通流量和機(jī)動(dòng)車運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確計(jì)算不同階段的污染物排放濃度，并利用網(wǎng)格管理進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加，有助于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生態(tài)環(huán)境及大氣層環(huán)境的發(fā)展變化。同時(shí)，還要利用因子分析的方式，針對(duì)不同區(qū)域大氣層變化提出有效的解決方案，從而保障環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)工作具有精細(xì)化特征。

3.3 土壤環(huán)境的管理決策

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)所構(gòu)建的土壤環(huán)境信息化管理系統(tǒng)，包含了多個(gè)功能模塊，例如大數(shù)據(jù)分析、質(zhì)量監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)測(cè)、質(zhì)量分析、土壤監(jiān)測(cè)等。在實(shí)踐運(yùn)行中合理運(yùn)用GIS技術(shù)，可以對(duì)土壤環(huán)境進(jìn)行全面監(jiān)管，從而真正實(shí)現(xiàn)土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)的規(guī)范化和透明化。尤其是在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，基于先進(jìn)技術(shù)理念進(jìn)行土壤環(huán)境管控，并提出適宜的解決方案，不僅能提升生態(tài)環(huán)境信息化體系運(yùn)行效率，還可以加強(qiáng)實(shí)踐監(jiān)管力度[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，大數(shù)據(jù)技術(shù)要合理融入生態(tài)環(huán)境信息化建設(shè)工作中，雖然前期投入和成本支出較大，但隨著時(shí)間累積和經(jīng)驗(yàn)的增加，相關(guān)技術(shù)體系可以在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮積極作用。因此，在新時(shí)代背景下，各地政府和科研人員要熟練運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)理論，對(duì)土壤、水環(huán)境、污染源等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，并由此構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，最終在不斷探究中找到構(gòu)成污染的主要原因。