大数据在环境监测中的应用探究

廊坊市生态环境局 范泱

在信息化、数字化时代背景下，信息的获取和处理更加便捷，数据采集技术以及分析手段也日趋完善，大数据技术的应用已成为当今社会发展的重要方向。近年来，随着人民生活水平和素质的日益提升，人民群众对环境污染问题的关注度愈来愈高，对环境治理工作愈来愈重视。在对环境进行监测与治理的过程中，将环境监测信息技术和大数据技术相结合，不仅可以提高环境监测工作的质量，而且可以提高环境监测信息的准确性，促进环境监测工作进一步发展，对环境监测工作具有深远的意义。

一、大数据技术应用于环境监测的主要方式

（一）支持采集环境监测数据

在环境监测数据的采集过程中，应用大数据技术能够实现信息数据的准确分类与采集，并根据监测数据的内容以及生命周期进行信息的全面收集，为后期的大数据分析整合与统计分析工作提供了科技保障。从信息内容分类的视角出发，环境监测工作中的大数据分析来源大致包括两种类别，即环境安全监测资料和人类社会活动数据，前者大多是指污染源排放数据和生态环境数据，生命周期一般会维持40年之久，为结构化数据。后者一般为人和自然环境相关的数据，为非结构化数据[1]。具体而言，生态环境监测数据主要包括大气环境数据、水体参数、噪声数据和土壤数据等，主要监测区域为水源地自然保护区、自然保护区等，内容可以充分体现出全国不同区域的自然环境状况；污染源排放数据主要包括废气数量、生活废物数据等，内容主要涉及环境污染处理设施运营、污染源检测、监督执行等项目的执行状况；人和环境的监测数据一般包括生活垃圾统计、基本气象统计、地方国情统计资料等，都是政府部门所公布的统计资料。从生命周期分类的角度来看，可把环境监测统计资料分成温、热、冷等类别。温度数据是指环境监测数据的分类，如月报、年鉴数据；热数据是指当前数据，包括一些原始数据，如在线监测数据等；冷数据是指历史存档数据或未处理的数据，如生态环境监测数据和污染源排放数据。对上述数据的监控必须与高速硬盘进行协调，以保证数据应用的有效性。（见图1）

图1 大数据技术在生态环境中的应用机制

（二）支持集成环境监测数据

在对环境监测数据进行采集和分析的基础上，大数据技术的应用将能够支持整合所有环境监测数据，并清除掉其中的异常数据，由此来提升数据的监测品质。环境监测数据集成一般涉及分布、提取、交换、清理和加载，处理后的大数据需要统一存储在数据库系统中，便于以后分析。大数据技术的应用要点如下：第一，数据转换。即对收集的格式和类型进行统一转换，使数据符合深度挖掘的标准[2]；第二，数据补充。是指对收集数据的补充，确保环境监测数据更加全面，补采方法也可以按照数据类型加以确定；三是信息清理。收集到的信息中出现不规则或者与真实状态不相符的信息时，必须对其加以清除，防止这些信息对事后的结果造成干扰；第四是采集监控。指在数据采集和整合的同时需要对数据进行监控，对大数据平台的采集、收发、启停、加载等任务进行监督管理，确保大数据平台的工作能够正常有序地进行。（见图2）

图2 大数据技术在环境监测中的应用

（三）支持分析环境监测数据

在环境监测的过程中，大数据技术的应用可以实现对监测技术的深入分析与挖掘，专业人员也能够按照环境监测的实际需要，利用大数据分析工具建立工作流程，并按照集成信息的要求进行大规模数据的处理。具体的数据处理过程主要包括模拟、运算和大数据分析等，其统计分析方法主要包括预测分析、关联分析、错误检验、数据评价等，可以为环境监测人员提供实际的信息依据，并协助编制了环保政策。例如，在土地、海洋、城市环境等重要水体环境的监测中，相关技术人员可以利用大数据技术设定预测的模型，并根据集成数据中的内容进行预测，使预测的结果为产业结构布局、环境容量核定、资源开发利用等决策提供参考数据，实现城市发展与生态环境保护的共同进步。在对企业污染情况进行监控的过程中，技术工作人员可以在大数据平台设定生产排污情况的监控功能，实现企业加工、排放以及销售等环节的全面采集，为环境执法工作提供帮助。

二、大数据技术应用于环境监测的不足

（一）信息保密工作制度不完善

现阶段，大数据技术已经被广泛应用于各个领域，其已经成为当前信息社会的重要组成部分。大数据技术应用于环境监测的过程中，工作人员通常会将获取到的海量数据储存于数据库中，但是受到保存方式的影响，导致数据信息的储存无法充分满足环境监测工作的需求，信息储存工作在开展过程中也会发生一系列故障。例如，环境监测人员在运用大数据技术对资料实施数字化保存后，没有进行信息安全保密的管理，使得资料安全遭受威胁，甚至会造成资料内容的外泄，严重侵犯了环境监测工作人员的安全和单位的切身利益。

（二）网络环境安全性不高

互联网的出现虽然为人们的生活提供了很大的便利，但是互联网有利也有弊，在运用不当的情况下也可能带来一些负面影响。由于互联网的不安全性以及不稳定性，会使一些重要信息数据在传输、处理和分析的过程中出现错误、泄露，影响信息的使用和安全[3]。例如，环境监测工作人员在完成监测工作后，会将数据信息通过互联网平台传递到数据库，但是由于互联网平台的不稳定性，信息数据在传输过程中可能会受到一些不可预见的干扰，导致数据信息在传输过程中出现错误，或者被不法分子盗取而丢失，从而使监测人员无法准确地获取环境监测数据。这不仅会给工作人员带来不必要的麻烦，甚至会对社会造成严重危害。

（三）环境监测数据清理不彻底

在对环境污染实施监控的过程中运用大数据手段，就可以形成丰富的环境监测信息数据。但并不是每个环境数据都满足了环境监测数据的要求，究其原因，由于对信息资料的收集管理尚未制定具体的规范和要求，使得大数据收集管理工作缺乏规范化，无关的信息资料过多。要想进一步保证大数据信息收集的真实性，增强环境监测与信息收集管理工作的有效性，就必须实现信息清理工作的完善，充分挖掘大数据技术的应用优势与价值。工作人员在对数据信息进行清理的过程中，未对采集到的数据信息进行全面分类，导致环境监测工作受到影响。

三、大数据技术应用于环境监测的主要措施

（一）加强信息数据的保密性

为全面增强信息数据的有效性与安全性，实现精准、高效的环境监测管理，必须采取具有针对性的保密措施，在完善的硬件设备配置的基础上，利用网络监管来完成相对应的工作。首先，对于环境监测工作人员来说，储存数据信息后需要对其进行严格的加密处理，且储存数据库需要建设相应的加密存储系统，如防火墙、加密通信系统等，环境监测机构也需要对局部网络环境进行净化，以提高信息数据的安全性，让环境监测数据的安全性更高，为环境监测部门提供更加可靠的数据支持。其次，针对网络环境的建设，需要环境监测部门在对数据信息进行汇总后传输至政府相关部门，并在数据传输的过程中加强对数据传输的安全保障措施，从而保证数据信息的安全[4]。这就需要环境监测部门根据相关法律法规，针对出现纰漏的工作人员制定明确的惩罚标准，以提高环境监测人员的工作积极性和安全意识，同时也能够为后期执法与追责提供方便。最后，环境监测部门在向政府部门传递信息数据时，可以通过专门的加密信息传送系统来提高信息的安全性，为了保障数据信息在传递过程中不会受到一系列因素的影响，还可以通过专用的信息数据传送通道，提高环境监测数据安全性的同时，加快信息传递的效率。

（二）完善环境监测预警系统

导致我国环境污染的关键原因在于无法检测的环境指标以及治理环境问题的不断出现，使得环境监测预警系统的实际建设能力不符合相关标准要求，难以及时发现并治理环境污染相关问题。为此，必须利用大数据技术来提高环境监测系统和预警系统，从而完善环境监测预警能力，为我国的生态环境保护提供有效保障。首先，先进的仪器设备是保障环境监测工作有序推进的基础，这就要求有关单位必须积极改善环境监测体系的装备条件，构建统一管理信息的网络平台，以有效控制大数据信息的利用和获取，并在持续发展的过程中逐步形成具备相应功能的大数据中心系统[5]。其次，环境监测部门应重点监测排污企业的动态信息，提高对其监测的次数与频率，改变传统定时监测的方式，以避免无法及时掌握排污企业的动态变化，对于污染源所带来的风险情况进行预警，为政府与相关部门制定有效措施提供参考数据。最后，通过运用大数据技术对环境预警数据信息作出正确的研判，如果在环境监测的过程中出现了环境污染事故，就能够有效运用大数据分析技术中的放大功能来了解环境污染事故的信息动态，并及时向有关单位发布真实的环境信息，比如求助方案和污染警示信息等，利用大数据技术将环境污染的实际情况通过互联网发布到网络平台，实现信息数据的公开透明。

（三）对环境监测内容进行分类

为发挥大数据技术的优点和功能，必须按照环保监测数据的真实情况对其加以全面的划分。具体来说，就是要运用先进的数据处理技术手段解析生态环境方面的监测数据，对电磁辐射和降水数据等信息进行全面解析，以此进行环境质量的即时监控。对环境污染源排放信息等数据进行全面解析，借此来提高对废气污染源的实时控制能力，同时明确排污费的具体缴纳信息，推动现场监管能力的提升。对于日常生活中所形成的信息资料，比如自然资源使用、日常垃圾处理等数据，能够利用图片或者是数据库的方式将数据资料直观展示在人们的面前。除此以外，还需要对环境监测数据进行筛选与清理，从而避免无用数据对监测结果产生不良影响。为此，可以利用大数据技术对其进行初步识别，通过特征模型来筛选出与模型不相关的数据，从而提升监测结果的真实性与精准度。

（四）提高监测人员的综合素质

环境质量监测的水平主要取决于环境监测人员的素质与能力，所以要积极培养具备大数据技术操作能力的专业人才，促使环境监测质量的有效提升。首先，强化对监测工作人员的培训教育，领导人员也要加强对培训的重视程度，通过对工作人员进行技术基础监测知识以及大数据技术的培训，来实现环境监测技术与大数据技术的深度融合。其次，实现培训教育形式的多样化发展，针对目前环境监测工作形势的复杂性，可以建立互动式的培训教育制度，并且在培训基地和实验室采取开放式的培训形式，来提高监测工作人员的参与积极性。最后，对相关工作人员建立行之有效的激励政策，在考虑工作压力的情况下适当提高薪资待遇，给予相应的物质奖励与精神奖励。与此同时，加强对工作人员的考核，需要聘请具有相关资质的专业人员，完善现有的考核方式与管理模式，并适当加大监督管理力度，为环境监测工作更好开展奠定良好的基础。

四、结束语

综上所述，由于环境监测工作较为复杂，且在监测过程中会出现大量具有分散性的数据，会给监测工作带来极大的不便。为此，可以在对环境进行监测的过程中积极应用大数据技术，确保每项数据信息得到准确的分类、分析与集成，并提高相关技术与设备的优化水平，充分发挥大数据技术的应用优势，使其更好地为社会服务。

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环境监测,是指环境监测机构对环境质量状况进行监视和测定的活动。环境监测是通过对反映环境质量的指标进行监视和测定，以确定环境污染状况和环境质量的高低。环境监测的内容主要包括物理指标的监测、化学指标的监测和生态系统的监测。

环境监测，是科学管理环境和环境执法监督的基础，是环境保护必不可少的基础性工作。环境监测的核心目标是提供环境质量现状及变化趋势的数据，判断环境质量，评价当前主要环境问题，为环境管理服务。

环境监测就是运用化学、物理、生物、医学、遥测、遥感、计算机等现代科技手段监视、测定、监控反映环境质量及其变化趋势的各种标志数据，从而对环境质量作出综合评价的学科。

既包括对化学污染物的检测和对物理（能量）因子如噪声、振动、热能、电磁辐射和放射性等污染的监测；又包括对生物因环境质量变化所发出的各种反映和信息测试的生物监测，以及对区域群落、种群迁移变化进行观测的生态监测等。