環(huán)保大數(shù)據(jù)及其在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中的應用

傅冰

【摘? 要】隨著生態(tài)環(huán)境的污染越來越嚴重，我國對環(huán)境污染防治管理工作也越來越重視。在環(huán)境污染防治管理中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)，能夠使環(huán)境污染防治管理工作擁有更高的質(zhì)量和效率，建立高效、完善的環(huán)境污染防治管理體系，從而全方位地檢測與管理環(huán)境污染?；诖?，論文在分析大數(shù)據(jù)技術以及在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的要點的基礎上，對環(huán)境污染管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的優(yōu)化策略進行探討。

【Abstract】As the pollution of ecological environment becomes more and more serious， China attaches more and more importance to the management of environmental pollution prevention and control. The application of environmental protection big data in the management of environmental pollution prevention and control can make the management of environmental pollution prevention and control have higher quality and efficiency， and establish an efficient and perfect management system of environmental pollution prevention and control， so as to comprehensively detect and manage environmental pollution. Based on this， on the basis of analyzing big data technology and the key points of applying environmental protection big data in management and innovation of environmental pollution prevention and control， this paper discusses the optimization strategy of applying environmental protection big data in management and innovation of environmental pollution.

【關鍵詞】環(huán)境污染防治管理;環(huán)保大數(shù)據(jù);創(chuàng)新

【Keywords】management of environmental pollution prevention and control; environmental protection big data; innovation

【中圖分類號】X505? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）10-0149-03

1 引言

現(xiàn)階段，科技化、信息化快速推進，人們已經(jīng)進入大數(shù)據(jù)時代，世界逐步完成從信息時代到大數(shù)據(jù)時代的轉(zhuǎn)變，對大數(shù)據(jù)進行充分有效的利用，成為很多領域和行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的方向，環(huán)境污染防治管理等產(chǎn)業(yè)也同樣如此。我們所生活的時代，面臨著各種不同程度的污染，如水污染、大氣污染等，更加深入地探討與分析環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中的應用，能夠發(fā)揮非常重要的作用。

2 大數(shù)據(jù)技術相關概述

2.1 大數(shù)據(jù)研究現(xiàn)狀

數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復雜致使分析、搜索、儲存、提取、共享的難度較大，所以需要分析以及應用大數(shù)據(jù)技術。現(xiàn)階段大數(shù)據(jù)的研究依舊處于初期階段，仍然需要大量的研究工作解決數(shù)據(jù)展示、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)儲存等問題[1]。大多情況下，商業(yè)使用的產(chǎn)品都是以Hadoop為前提來進行功能擴展，或者進行與Hadoop的數(shù)據(jù)接口。

2.2 大數(shù)據(jù)技術的組成

大數(shù)據(jù)需要多種技術的配合，文件系統(tǒng)提供儲存功能，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有數(shù)據(jù)查詢、管理等能力，最終結(jié)合數(shù)據(jù)分析技術獲取想要得到的信息。大數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)的采集與預處理、解釋與分析以及儲存等。

①數(shù)據(jù)采集與預處理。大數(shù)據(jù)擁有多樣化的數(shù)據(jù)源，包括視頻、文本、圖片、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)頁等各種非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化以及結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)處理的第一步是在數(shù)據(jù)源處完成數(shù)據(jù)的獲取并開展預處理操作，從而以高質(zhì)量的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集支持后續(xù)流程。因為大數(shù)據(jù)擁有多元化的來源，導致描述模式可能不同，甚至有對立情況出現(xiàn)。

②數(shù)據(jù)分析。在應用大數(shù)據(jù)的過程中，數(shù)據(jù)分析屬于核心流程。按照層次可分為計算架構(gòu)、索引與查詢以及數(shù)據(jù)處理和分析。以計算架構(gòu)來講，在現(xiàn)階段的大數(shù)據(jù)集計算框架和模型中MapReduce的應用最為廣泛[2]。很多科研人員深入地研究了MapReduce框架下的實時處理。從索引與查詢方面來講，因為大數(shù)據(jù)中有大量的半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)存在，在一定程度上限制了常規(guī)關系型數(shù)據(jù)庫的索引與查詢功能，而越來越重視NoSQL類數(shù)據(jù)庫技術。從數(shù)據(jù)處理與分析來講，主要包含數(shù)據(jù)挖掘與語義分析等技術。因為在大數(shù)據(jù)環(huán)境中擁有非常多樣化的技術，所以在進行數(shù)據(jù)的語義分析時，就較難統(tǒng)一術語完成信息挖掘。

③數(shù)據(jù)解釋。數(shù)據(jù)解釋的目的是幫助用戶更好地使用數(shù)據(jù)分析結(jié)果，包括的關鍵技術為人機交互和可視化?，F(xiàn)階段已經(jīng)存在部分研究大規(guī)模數(shù)據(jù)可視化的實驗，利用顯示墻、維度降解、數(shù)據(jù)投影等方法，對顯示大規(guī)模數(shù)據(jù)的問題進行解決。

3 環(huán)保大數(shù)據(jù)在環(huán)境污染防治管理中的價值

大數(shù)據(jù)受到了現(xiàn)階段各個行業(yè)發(fā)展的廣泛關注，而環(huán)保大數(shù)據(jù)為環(huán)境污染的防治管理提供了有力的依據(jù)。首先，環(huán)保大數(shù)據(jù)能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境預警能力實現(xiàn)提升。通過對環(huán)保大數(shù)據(jù)的獲取和分析，能夠預知生態(tài)環(huán)境的發(fā)展狀況，這能夠便于對生態(tài)環(huán)境的變化和自然災害等情況提出應急預警。其次，通過環(huán)保大數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境保護決策水平的提升。傳統(tǒng)環(huán)境保護的決策制定缺乏對相關數(shù)據(jù)的應用，而通過環(huán)保大數(shù)據(jù)的收集、整理和分析，就能夠得到環(huán)保狀況和發(fā)展的數(shù)據(jù)成果，進而對環(huán)境污染防治的科學決策提供依據(jù)。最后，通過環(huán)保大數(shù)據(jù)為民眾提供更好的環(huán)境相關服務。民眾對環(huán)境情況的了解主要是以環(huán)保部門以及和環(huán)保有關企業(yè)所公布的相關數(shù)據(jù)為來源，而借助大數(shù)據(jù)能夠?qū)⑾嚓P數(shù)據(jù)向民眾廣泛推廣和共享，還能夠?qū)γ癖娞峁┉h(huán)境監(jiān)管的平臺，此時民眾也能夠參與到環(huán)境污染的防治中。

4 在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的要點

4.1 開放性

在創(chuàng)新應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的過程中，能夠展現(xiàn)出一種更加創(chuàng)新的思維和開放的態(tài)度，想要使大數(shù)據(jù)的價值得到切實體現(xiàn)，就需要使思想變得更加開放，在充分認可與接納大數(shù)據(jù)的基礎上，對其實際應用進行深入研究。例如，在防治大氣環(huán)境污染的過程中，在加大對大氣污染的檢測力度時，也應該有針對性地向全社會人們展示相關的檢測數(shù)據(jù)，加強人們對環(huán)境污染的了解。另外，應該在環(huán)保的領域范圍內(nèi)引入更多切實有效的數(shù)據(jù)[3]。因此，從這個角度來講，相關的部門應該有針對性地完成公共空氣質(zhì)量平臺的建立，并且完成與之相符的全新管理機制的構(gòu)建，從而對個人以及企業(yè)進行有效的鼓勵和引導，促進環(huán)保監(jiān)測網(wǎng)絡不斷擴充，這樣能夠有效地避免官方監(jiān)測存在的弊端。

4.2 共享性

在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)，也需要有效地利用其資源共享性的特征，能夠進一步激發(fā)創(chuàng)新活力。污染防治管理工作不是單獨的部門和區(qū)域能夠完成的，尤其是大氣污染的防治，擁有更為明顯的區(qū)域復合性特征，這些條件對大數(shù)據(jù)的共享提出了更高的要求，而大數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在能夠在保持較低成本的同時，對同一個數(shù)據(jù)進行使用和共享，并且不會降低數(shù)據(jù)擁有者所掌握的價值。在大數(shù)據(jù)時代，數(shù)據(jù)是非常寶貴的資源，并且在不斷進行使用的同時，能夠促進更多的價值產(chǎn)生，在網(wǎng)絡化和信息化技術的共同作用下，能夠進一步強化數(shù)據(jù)共享的作用，能夠創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟價值和社會價值。通過數(shù)據(jù)共享，人們能夠更加深入地了解大部分的環(huán)保數(shù)據(jù)，這樣能夠使過去環(huán)保數(shù)據(jù)開放但需要極大獲取成本的問題得到解決。

4.3 融合特性

在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)，應該對數(shù)據(jù)融合進行有效運用來使創(chuàng)新價值得到有效提升。從根本上來講，大數(shù)據(jù)并不等同于大量的數(shù)據(jù)，其根本是各種數(shù)據(jù)之間存在的融合性和關聯(lián)性，在融合的過程中促進全新價值產(chǎn)生，從而有效地支持相關的科學研究和論證[4]。以空氣質(zhì)量預報預警舉例，就要完成地面氣象觀測數(shù)據(jù)、氣象背景場數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量實測數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)的有效結(jié)合，在這個過程中需要借助相應的統(tǒng)計模型和數(shù)據(jù)模型，有機地融合這些數(shù)據(jù)，真正地實現(xiàn)合力，這樣才能使預報更加準確。所以，想要保證環(huán)保大數(shù)據(jù)的價值得到充分發(fā)揮，需要促進它們進行有效充分的融合，才能取得比它們簡單疊加更大的效果，最終使環(huán)境污染防治管理的效果更加深遠。

4.4 標準特性

環(huán)境污染本身屬跨行業(yè)的一種大數(shù)據(jù)業(yè)務應用，其包含多類型、多方面業(yè)務。而標準規(guī)范若得不到有效統(tǒng)一，就會導致系統(tǒng)和系統(tǒng)之間無法準確配合，導致系統(tǒng)之間研究無法“對話”，及時開展了“對話”，但是投入的成本過高，如需開發(fā)較多的轉(zhuǎn)換接口等，實際并不方便。新時期我國環(huán)保部門對環(huán)境污染開展了一系列的管理優(yōu)化，當下存在多個業(yè)務標準及規(guī)范內(nèi)容，如《環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測規(guī)范（試行）》《環(huán)境空氣質(zhì)量預報預警方法技術指南》《大氣顆粒物來源解析技術指南》等，為環(huán)境污染的治理開展打下堅實基礎。但是，在環(huán)保數(shù)據(jù)的標準化方面存在一系列問題，標準化的數(shù)據(jù)構(gòu)建面臨多種挑戰(zhàn)。例如，目前環(huán)保業(yè)務應用數(shù)據(jù)類型較多，應用類型達到幾十種，且各項數(shù)據(jù)由不同的數(shù)據(jù)生產(chǎn)部門或者組織管理部門產(chǎn)出，其對應的數(shù)據(jù)標準、參考體系各不相同，導致最終管理受到一定限制，也為數(shù)據(jù)的綜合應用、大數(shù)據(jù)構(gòu)成造成多方面的挑戰(zhàn)。各項標準在相應部門中起到了積極的促進作用，但是在宏觀方面，數(shù)據(jù)劃分方式各異，尺度不統(tǒng)一，編碼隨意，導致數(shù)據(jù)整合及共享難度較大。要實現(xiàn)數(shù)據(jù)真實的關聯(lián)，對多源異構(gòu)環(huán)境大數(shù)據(jù)一體化組織，就需要對數(shù)據(jù)模型進行統(tǒng)一，構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準。

5 環(huán)境污染管理創(chuàng)新中應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的優(yōu)化策略

5.1 建立和完善物聯(lián)網(wǎng)高密度環(huán)境監(jiān)測體系

隨著我國經(jīng)濟水平的不斷提升，城市建設進程越來越快，在很大程度上改變了城市中的人口分布情況，原有的城市環(huán)境監(jiān)測點已經(jīng)無法使城市環(huán)境污染監(jiān)測要求得到有效滿足，也無法全面地反映城市環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量。所以需要以物聯(lián)網(wǎng)為前提，完成全方位、高密度環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡的建立，其中需要具備流動監(jiān)測站、固定監(jiān)測站以及在線監(jiān)測系統(tǒng)等，才能全方位、全天候地監(jiān)測環(huán)境質(zhì)量，使環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)擁有更好的準確性，提升應對環(huán)境污染的能力，使環(huán)境污染預警的及時性得到增強。需要全面地分析環(huán)境監(jiān)測的應用需求，有效地融合物聯(lián)網(wǎng)的智能化、傳遞性、感知性等相關特征，可以使物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮更強的公共性能和應用效果，有效地融合與處理不同監(jiān)測點、監(jiān)測設備收集的海量數(shù)據(jù)，更加有效地管控各個監(jiān)測設備[5]。在物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)環(huán)境監(jiān)測體系中，能夠有效地監(jiān)測水質(zhì)、氣象、污染源、大氣等多種環(huán)境數(shù)據(jù)，并與綜合數(shù)據(jù)相結(jié)合，提升污染防治管理創(chuàng)新水平。

5.2 建立環(huán)保大數(shù)據(jù)共享平臺

通過完成更多環(huán)境監(jiān)測設備的設置，需要有效地管理海量的數(shù)據(jù)與變化，因此也需要更強的數(shù)據(jù)存儲能力的配合，應該以優(yōu)化與完善傳統(tǒng)關系數(shù)據(jù)庫為前提，應該以時間范圍進行劃分應用分片技術。但是因為數(shù)據(jù)量非常龐大，可能有數(shù)據(jù)加載較慢、存儲空間不足以及數(shù)據(jù)報表載入速度較慢等問題出現(xiàn)，從而影響系統(tǒng)正常運行。為使環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新的效果得到進一步增強，相關人員可以通過利用Spark和Hadoop技術完成環(huán)保大數(shù)據(jù)的分布式處理，構(gòu)建環(huán)保數(shù)據(jù)處理平臺，使各項數(shù)據(jù)擁有更強的處理效果，能夠使應用、存儲、管理數(shù)據(jù)的能力得到有效提升。利用環(huán)保大數(shù)據(jù)處理平臺還能有效地管理原有的業(yè)務邏輯相關數(shù)據(jù)，從而大幅度地提升應用環(huán)保大數(shù)據(jù)的效果。為使傳統(tǒng)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)應用存在的問題得到有效解決，可以通過建立環(huán)保大數(shù)據(jù)共享平臺對數(shù)據(jù)的共享、服務與維護管理功能進行增強，可以高效地處理和整合環(huán)保相關的信息數(shù)據(jù)，完成相關信息的有效共享。另外，還需要建立完善的數(shù)據(jù)維護管理與運行機制，使數(shù)據(jù)擁有更高的質(zhì)量，有效地分類與管理原有數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)應用的拓展性和靈活性。

5.3 結(jié)合數(shù)值模型與認知計算實現(xiàn)環(huán)境污染的科學防治

近年來，我國出現(xiàn)了越來越嚴重的環(huán)境污染問題，各種污染物嚴重地損害了人們的身體健康。對于環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新，需要保證模型的正確使用。為更加準確、及時地進行環(huán)境污染防治，可以對數(shù)值模型的過程分析技術進行利用，從而模擬與計算重污染的生成過程與污染物的演變規(guī)律以及分布狀態(tài)，可以對污染物的根源、密度、發(fā)展方向以及趨勢進行明確[6]。一方面，以污染物的污染源區(qū)域和種類差異為基礎，強化污染源的各種效果。模型可以有效地融合分布區(qū)域與種類，從而更加系統(tǒng)、準確地分析污染受體。另一方面，模型可以有效地聯(lián)系污染物的沉降過程與化學模式，從而更加全面地體現(xiàn)出污染情況。使用認知計算能夠?qū)Νh(huán)境污染防治管理的決策能力進行增強，將應急管理融入日常管理內(nèi)容。例如，在舉辦世博會、奧運會的期間，我國環(huán)保部門已經(jīng)完成豐富環(huán)境污染防治應急管理經(jīng)驗的積累，在其他管理中有效地融入這部分的管理經(jīng)驗，能夠使環(huán)境污染防治決策更加合理、科學。

5.4 積極融入“互聯(lián)網(wǎng)+”及新媒體技術，提高公眾滿意度

現(xiàn)有數(shù)據(jù)發(fā)布多通過文字、圖片、視頻方式傳播，屬于對受眾的單方面?zhèn)鞑?，受眾接收信息，了解信息。為滿足社會公眾需求，提高公眾環(huán)保意識，可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的技術，配合新媒體，應用到環(huán)境監(jiān)測中去，將傳統(tǒng)的單方面信息傳播轉(zhuǎn)變?yōu)榛诠娦枨蟮碾p向傳播模式，配合語音識別、人工智能、云計算、云儲存技術，落實個性化的數(shù)據(jù)服務?？梢詷?gòu)建線上的環(huán)境監(jiān)督體系，轉(zhuǎn)變政府發(fā)布、公眾接收的單純模式，主張公眾參與到數(shù)據(jù)發(fā)布中去，構(gòu)建以微信、微博為支持的新環(huán)境監(jiān)測信息環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)督和公眾參與的充分結(jié)合。

5.5 構(gòu)建和完善污染防治的管理體系來提升防治效果

為更好地提升環(huán)境污染的防治管理效果，相關環(huán)保部門要對現(xiàn)階段管理模式實施改變，對大數(shù)據(jù)技術進行有效使用，結(jié)合環(huán)境污染的現(xiàn)狀，對環(huán)境污染的防治管理體系以及模式進行創(chuàng)新，使其能夠不斷適應環(huán)境污染的實時變化情況，實現(xiàn)對環(huán)境污染問題的有效解決，使環(huán)境污染的防治管理具有準確性和高效性。相關環(huán)保部門可以以動態(tài)分析的模型對環(huán)境污染的防治體系進行針對性構(gòu)建，對大氣、土壤、水質(zhì)和噪聲等方面實現(xiàn)全面監(jiān)測與防治，并以計算機結(jié)合污染類型對防治體系實施完善，針對污染類型和情況進行應急預案的制定，且通過管理體系能夠?qū)ο嚓P人員在環(huán)境污染的防治方面進行經(jīng)驗的豐富以及業(yè)務水平的提升，從而提高環(huán)境污染的防治管理效果。

6 結(jié)語

綜上所述，為了在環(huán)境污染防治管理創(chuàng)新中高效地應用環(huán)保大數(shù)據(jù)，需要環(huán)保部門完成相關模型以及體系的構(gòu)建，使環(huán)保大數(shù)據(jù)發(fā)揮更強的應用效果，提升數(shù)據(jù)的實效性、共享性，還應該與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、認知計算以及新媒體等技術進行有效結(jié)合，強化環(huán)保大數(shù)據(jù)的應用效果，從而更有效地防治與管理環(huán)境污染。

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