海量的環(huán)境數據也給傳統數據平臺帶來(lái)巨大挑戰。清華大學(xué)軟件學(xué)院大數據中心總工程師王晨指出，“十三五”期間，環(huán)保數據量還將呈爆發(fā)式增長(cháng)，這給計算資源和存儲資源的擴展性和高可用性帶來(lái)挑戰。另外，生態(tài)監測網(wǎng)實(shí)時(shí)數據也給數據平臺帶來(lái)性能挑戰。
在內蒙古的烏梁素海，通過(guò)污染源和地表水環(huán)境質(zhì)量的立體網(wǎng)格化的數據采集，全流域水質(zhì)情況一覽無(wú)余，影響每一個(gè)水質(zhì)斷面的主要污染企業(yè)也都清楚明了。
不僅在內蒙古，“讓數據說(shuō)話(huà)，用數據管理”的思路也已深入到全國各個(gè)地區的環(huán)保管理當中，在上海、四川、無(wú)錫等地出臺的《環(huán)境信息化“十三五”規劃》中，推進(jìn)大數據監管都被列入其主要任務(wù)之一。
今年是環(huán)境保護部發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境大數據總體方案》實(shí)施的起步之年，生態(tài)環(huán)境大數據建設也開(kāi)始從模糊走向明朗。11月24日至25日，2016全國環(huán)境信息技術(shù)與應用交流大會(huì )在京召開(kāi)，如何利用大數據推動(dòng)環(huán)境監管精準化，為“智慧環(huán)保”提供決策服務(wù)，成為此次大會(huì )的主要議題。
環(huán)境監管的“無(wú)形之手”
環(huán)境管理重在預防，未雨綢繆從源頭治污。提前預測環(huán)境污染風(fēng)險和污染源，將更加有針對性地幫助政府精準治污，而大數據技術(shù)則成為環(huán)境監管的“無(wú)形之手”。
國家信息中心信息化研究部大數據分析處副處長(cháng)王建冬表示，大數據為政府治理提供了全新的視角和手段，大數據時(shí)代的到來(lái)，不僅僅意味著(zhù)對數據處理技術(shù)和處理能力的提升，更重要的是全社會(huì )數據資源分布結構的深刻變化——實(shí)時(shí)、交互、離散化、非結構化的海量數據中，蘊含著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )運行的各種指標和信號。
“對于環(huán)境管理來(lái)說(shuō)，監測體系是監管的基礎，大數據應用是監管的靈魂，有了大數據就能使我們的監管能力顯著(zhù)提升。”內蒙古自治區環(huán)保廳副廳長(cháng)李劍表示，“用數據說(shuō)話(huà)，摸清家底；用數據管理，監察執法。”成為強化環(huán)境監管的重要支撐。
大數據時(shí)代的到來(lái)，傳統環(huán)境管理的思路方法也將被顛覆。“環(huán)境管理目標從簡(jiǎn)單的總量控制為主向污染治理、環(huán)境質(zhì)量改善轉變，從單一的污染防治向風(fēng)險防控、聯(lián)防聯(lián)控、流域共治轉變。”聚光科技信息開(kāi)發(fā)中心總監丁成富說(shuō)。
而在太較計算機股份有限公司高級系統架構師李華看來(lái)，相較于其他行業(yè)大數據應用，環(huán)保方面的大數據具有先天的優(yōu)勢，其整體分析、應用從一開(kāi)始就具備了大數據體系的相關(guān)要素。
“環(huán)境保護大數據體系從一開(kāi)始就可以針對某個(gè)方面進(jìn)行體系脈絡(luò )清晰的大數據分析，而不會(huì )出現數據網(wǎng)狀關(guān)聯(lián)，能夠很直接地針對一類(lèi)數據整理出相關(guān)的分析，建設過(guò)程較為直觀(guān)。”李華說(shuō)。
另外，李華表示，環(huán)保大數據還具有豐富的應用主題，包括環(huán)境承載力分析、污染氣象關(guān)系分析、環(huán)境經(jīng)濟關(guān)系分析、污染物大數據分析、環(huán)保預警預測、污染排放治理等。
目前，環(huán)保大數據需求十分緊迫。因為環(huán)保部門(mén)相較于產(chǎn)生污染企業(yè)的管理部門(mén)而言相對弱勢，更迫切地需要科學(xué)、正確的數據來(lái)進(jìn)行事實(shí)的陳述說(shuō)明，明確責權，進(jìn)行環(huán)保的整改調整，因此也更需要依賴(lài)基于大數據的信息化支撐。
海量數據帶來(lái)挑戰
環(huán)保大數據到底是什么數據？在清華大學(xué)軟件學(xué)院大數據中心總工程師王晨看來(lái)，環(huán)保大數據包含了大量未開(kāi)發(fā)的環(huán)境信息資源，包括環(huán)境輿情、互聯(lián)網(wǎng)公開(kāi)的數據；審批附件、圖片等非結構化數據；生態(tài)物聯(lián)網(wǎng)的建設帶來(lái)海量半結構化數據等。
然而，海量的環(huán)境數據也給傳統數據平臺帶來(lái)巨大挑戰。王晨表示，“十三五”期間，環(huán)保數據量還將呈爆發(fā)式增長(cháng)，這給計算資源和存儲資源的擴展性和高可用性帶來(lái)挑戰。另外，生態(tài)監測網(wǎng)實(shí)時(shí)數據也給數據平臺帶來(lái)性能挑戰。而非結構化數據、時(shí)間序列數據、關(guān)系型數據等多類(lèi)型數據，也增加了數據處理及分析的復雜性。
來(lái)自重慶市環(huán)境保護中心的王陸瀟博士則指出，環(huán)保行業(yè)廣泛使用地理信息系統（GIS），盡管GIS軟件已實(shí)現關(guān)系數據庫管理系統的性能擴展，能夠同時(shí)管理圖形、屬性數據、高程數據等，并已實(shí)現了多比例尺空間數據的存儲，但該數據存儲模式已經(jīng)觸碰到瓶頸，并且會(huì )導致地理信息系統空間數據自動(dòng)綜合能力與效率低下。此外，GIS的客戶(hù)機服務(wù)器架構決定了數據共享、數據存儲、同步性更新及更新效率等能力較弱。
而從政府頂層設計層面來(lái)看，環(huán)境大數據也面臨重重難點(diǎn)。清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院環(huán)境管理與政策教研所主任常杪表示，地方政府在環(huán)境大數據建設中會(huì )面臨規劃設計、設備技術(shù)選型、數據收集等難點(diǎn)。
以規劃設計為例，“規劃設計并不是對現有業(yè)務(wù)系統的簡(jiǎn)單加和，而應當在需求明確的情況下，融合現有的傳感技術(shù)、互聯(lián)技術(shù)、數據挖掘技術(shù)等，開(kāi)發(fā)出能經(jīng)濟、有效解決實(shí)際問(wèn)題的系統。”常杪表示，如何設計出能集成海量、多源、異構數據且實(shí)現數據動(dòng)態(tài)更新的數據中心框架，如何實(shí)現數據標準統一，以完成環(huán)境數據的統一規劃、集成和管理，提高數據產(chǎn)品加工和服務(wù)能力等，都是規劃設計的難點(diǎn)問(wèn)題。
如何“慧”集數據
預計未來(lái)5年，環(huán)保監管數據將實(shí)現精準化，“智慧環(huán)保”將使得環(huán)境管理更精明，居民更有獲得感、資源利用更高效、生態(tài)環(huán)境更宜居。
環(huán)境保護部信息中心總工程師、環(huán)境信息化分會(huì )秘書(shū)長(cháng)魏斌指出，數字變革和數字顛覆對人類(lèi)的發(fā)展影響遠遠超出我們的想象。信息技術(shù)不斷突破原有技術(shù)架構和發(fā)展模式，步入體系化創(chuàng )新和群體性突破的新階段。
而對于環(huán)境信息化建設，魏斌指出，其建設和發(fā)展模式亟待改變，信息碎片化、應用條塊化、服務(wù)割裂化等問(wèn)題都需要從根源上加強統籌，實(shí)現信息共享，系統互聯(lián)互通。
那么，如何充分挖掘數據的價(jià)值，從而為“智慧環(huán)保”服務(wù)呢？
以大氣環(huán)境監測領(lǐng)域為例，中科宇圖資源環(huán)境研究院院長(cháng)劉銳提出一種基于多源數據融合的監測方法——首先搭建集成工作站、服務(wù)器等硬件支撐平臺以支撐項目的建設和運營(yíng)，其次根據數據資源的來(lái)源和分析需求，智能利用跨領(lǐng)域研究實(shí)踐的技術(shù)優(yōu)勢，以互聯(lián)網(wǎng)全域數據為基礎，基于Hadoop的分布式存儲及計算框架，研究大氣環(huán)境監測預警大數據應用關(guān)鍵技術(shù)，建立大氣數據分析環(huán)境和聯(lián)合監測環(huán)境。
劉銳還提出了機器學(xué)習的概念，基于大數據技術(shù)的預報預警模型，機器學(xué)習通過(guò)模擬或實(shí)現人類(lèi)的學(xué)習行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結構使之不斷改善自身的性能。
另外，李華表示，大數據支撐環(huán)境是應用成敗的關(guān)鍵，基于大數據基礎服務(wù)可提供用戶(hù)大數據采集、存儲、計算能力；通過(guò)太較環(huán)保大數據平臺則可以實(shí)現大數據的分析挖掘與可視化，具備一站式數據應用能力。
在王晨看來(lái)，環(huán)保大數據管理系統研發(fā)的要點(diǎn)還包括高吞吐量、事務(wù)處理模型全局一致、專(zhuān)業(yè)化查詢(xún)和分析引擎、系統易管理和維護、容錯和故障恢復等，“效能＋易用性”才是關(guān)鍵所在。
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