基于环境影响评价的数字化智慧环境管理系统设计与实现

肖何欣，相景昌，杨青云

（广东智环创新环境科技有限公司，广东 广州 510045）

0 引言

随着移动互联网、云计算及物联网等信息技术和服务业态的发展，生态环境大数据作为新一代环境管理手段，在生态环境管理领域的建设与应用日益受到关注。2016 年，原国家环境保护部印发了《生态环境大数据建设总体方案》（环办厅〔2016〕23 号），为生态环境保护领域开展大数据建设及应用提供了政策支持和技术框架，并明确环境影响评价大数据是生态环境大数据建设的重要内容之一[1]。

环境影响评价（简称环评）是发展中守住绿水青山的第一道防线，集成并产生了大量与生态环境、资源、产业、技术等相关的数据。借助大数据手段，统筹数据资源整合集中和动态更新，破除数据孤岛，形成全要素、全区域、长时序、多行业的生态环境数据库，为区域、产业园区和行业环境管理提供数据支撑，特别是对促进生态环境综合决策支持、数据资源全面整合共享具有重要现实意义[2-4]。

为此，笔者基于环评中对生态环境准入的分析思路、产业园区和企业环境管理的有关要求，通过数据规范化采集、综合分析、整理和集成，建立了区域、产业园和企业层面的生态环境数据库，建成了数字化智慧环境管理系统，实现了生态环境数据成果共享、创新应用服务，以期为环评及产业园环境管理工作提供技术支撑。

1 研究意义

（1）破除环评行业数据孤岛难题，提升环评工作质量及效率。环评工作涉及的数据复杂多样，不仅仅涉及生态环境领域，还涵盖国土、林业、水利、海洋、交通、农业、规划等领域。相关数据格式上无档案管理规范，部门间数据分散零落，环评数据“孤岛”林立，数据质量存在一定不确定性，难以适应和满足新时期环评工作需求。因此，建设环评大数据管理系统，拓宽获取渠道，创新集方式，形成全要素、全区域、长时序、多行业的数据资源，提高数据质量，深入挖掘数据价值，提升环评工作质量及效率。

（2）提升产业园区环境管理水平，减污降碳、绿色发展。产业园区是促进产业集聚发展的重要平台，已成为各地经济快速发展的重要助推器。政府越来越重视园区环境保护工作，具体表现为：①要求科学规划及依法开展规划环评，落实园区“三线一单”管控；②严格建设项目环境准入，加强规划环评与项目环评联动；③加强园区环保基础设施建设，提升区域及企业污染治理能力；④要求健全园区及企业环境管理，强化环境监督管理；⑤完善各级环境风险防控及联动，确保区域生态环境安全。园区环境管理数据涉及区域、园区及企业层面，数量较多，因此，以提高园区环境管理水平为出发点，建立数字化环境管理系统，搭建“一园一档”“一企一档”，实现园区生态环境数据动态管理，对提高园区智慧化管理水平、减污降碳和绿色发展具有重要意义。

（3）积极响应国家生态环境大数据建设要求，助力数字政府服务系统。近年来，国家高度重视生态环境大数据在推进生态文明建设中的地位和作用，各级政府纷纷围绕生态环境管理、污染物统计、环境质量监测等方面探索开展生态环境大数据的建设，但尚在起步阶段，存在一定的不足。因此，结合环评及环境管理实际需求，充分整合生态环境数据，实现数据资源化利用，可更好地服务于生态环境保护宏观管理和环评行业发展。

2 系统总体架构与组成

2.1 设计思路

系统基于J2EE 技术架构的分布式系统，采用B/S架构，结合环评中对生态环境准入的分析思路、产业园区环境管理的有关要求，助力提高工业园区绿色发展水平，以生态环境空间数据为基础，通过数据规范化采集、综合分析、整理和集成，建立了区域、产业园区和企业层面的生态环境数据库，建成了数字化智慧环境管理系统。系统以“一库一图多应用”为建设思路，功能设计上由空间数据、法规政策、智慧园区三个管理模块组成。

2.2 数据类型

生态环境数据分类方法很多。笔者基于环境影响评价及区域环境管理角度，按照支撑数据、业务数据和管理数据进行分类说明。其中，支撑数据根据国家环评技术导则，进一步分为环境功能区划数据、生态环境敏感区数据、环境基础数据等，这些数据表达形式多为矢量数据，具备空间属性，如地表水、海水、地下水、大气、噪声等相关要素的功能区划，生态保护红线、自然保护区、森林公园、风景名胜区、饮用水水源保护区等法定生态环境敏感区域，地形、水文、气象、监测站点以及企业分布、重点排放源、产业园等相关基础数据。业务数据主要是来源于环境影响评价及区域环境管理工作中，包括“三线一单”与环境准入、环境监测数据、清洁生产数据、环境风险防控、资源能源消耗、污染防治设施、环境基础设施、污染物排放及碳排放等数据，表达形式多为统计数据、文字报告、图件及视频等。管理数据多为管理文件，包括环境管理法律法规、政策要求、标准规范等，可用于研判环境管理趋势。就环境管理决策而言，单个数据往往难以发挥作用，而对海量数据进行整合、提炼和挖掘，则能够充分发挥其对环境保护管理决策的支撑作用。

2.3 总体架构

系统从基础设施、数据传输、业务应用等多个层面进行设计，采用“六横两纵”的总体架构，其中，“六横”包括基础层、数据层、平台层、服务层、应用层和展现层，“两纵”包括安全管理体系及运维管理系统和技术与业务标准规范体系。其中，“六横”各层的巨日内容如下。

①基础层包括硬件、操作系统、网络等基础设施，为系统应用提供各类软、硬件基础设施支撑。②数据层主要实现通过整合各类基础地理信息数据、生态环境数据、环境评价业务数据、运维管理数据等，建立生态环境评价数据库。③平台层包括数据库管理系统、基础地理信息系统、物联管理系统、网络爬虫系统和共享服务系统，主要提供平台系统支撑。④服务层主要是基于平台层和数据层，为上层应用提供空间数据管理服务、空间数据统计服务、空间数据分析服务、空间数据渲染服务、网络爬虫服务、全文索引和检索服务和系统运维服务等。⑤应用层直接面向各类用户提供系统应用服务，包括生态环境一张图展示及查询、法律法规政策文件应用、产业园区数据管理应用和系统运维管理4 大应用模块。⑥展现层是系统应用的展现形式，主要是实现在PC 浏览器和大屏上的展示应用。系统总体架构如图1 所示。

图1 系统总体架构

2.4 主要功能

系统包括空间数据、法规政策、智慧园区3 大数据管理模块组成：①空间数据管理模块，主要为高效解决目前行业内环境空间数据分散、不标准规范等问题，采用2000 国家大地坐标系，对接集成国家地理信息公共服务平台天地图矢量电子地图服务数据，建立生态环境空间资源目录体系，实现空间地理信息可视化展示，实现矢量数据和属性数据能够在线整合、动态更新，以及提供灵活多样的空间分析及统计功能，辅助用户在开展环评等生态环境咨询工作中，快速、准确查询，判断项目选址选线或行业类型是否符合空间管控要求，提高生态环境咨询行业工作效率。②法规政策管理模块，以海量的法规政策文件、环保关注网站实时动态等为依托，建立环保文件档案库，实现生态环境部门网站及相关环保网站信息动态查询；基于语义理解、分词技术、全文检索等综合技术，根据用户的提供关键词及指标，对文件关键内容进行提取，辅助用户快速查询。③智慧园区环境管理模块，以工业园为核心，整合衔接各环境管理要素，涵盖园区规划环评、“三线一单”、环境准入、污染治理、环境监测、环境风险、污染物排放及碳排放等方面，形成“一园一档”“一企一档”动态管理档案，开创“精细化”管理模式，形成系统完整、数据清晰、监管有效的工业园环境管理新格局。

3 系统相关技术与应用

3.1 关键技术

生态环境数据具有一定的多样性和复杂性，涉及多领域、多部门和多源数据。对不同类型的生态环境数据进行规范整合、连接、共享和创新应用，方能充分挖掘数据价值。

基于空间地理信息的多源异构数据资源集成技术。生态环境数据既包括环境功能区划、生态环境敏感区、环境基础数据等空间资源数据，也包括企业、产业园环境管理业务信息数据，还涉及了法规政策、标准规范、调查评估报告等非结构性文件资源数据，数据来源多、类型不一，系统借助于地理信息技术，实现了多源异构数据的无缝集成，建立了各类生态环境空间目录体系及数据库，实现了数据共享与更新。

大数据量的存储与快速处理技术。系统涉及存储大量的空间地理信息数据，无论是基于矢量结构还是基于栅格结构，对于不规则地学对象的精确表达都会遇到大数据量的存储与处理问题。除了在硬件上靠计算机厂商生产大容量存储设备和快速处理器外，还应该研究软件方面的算法以提高效率。系统根据不同条件，提供各种高效数据模型设计、并行处理算法、小波压缩算法及在压缩状态下的直接处理分析。

基于多类型用户的精细化功能和数据权限管理技术。系统全面考虑了不同用户的需求，以应用为中心进行统一数据管理和调度，做好基于用户的细粒度功能授权和数据授权，做好底层的用户权限验证机制，防止跨用户越界使用平台功能及数据，保障系统数据安全。

3.2 技术应用

（1）生态环境空间数据资源整合、查找、共享。基于统一的地理坐标系，实现对分散、异构的生态环境空间基础数据、业务数据及管理数据快速整合、接入，提供基于空间的数据浏览、查询、统计分析等功能，推动数据资源共享服务。

（2）生态环境数据地图发布服务。系统支持生态环境空间数据及业务数据的地图展示与服务发布，支持添加天地图、遥感地图等作为底图，支持添加并实现在线上传数据的制图与再发布，支持添加多种类型标注服务，支持对场景进行浏览、查询、分析、在线共享等操作。

（3）生态环境数据可视化更新服务。系统提供各类数据在线接入、数据流服务接入、交互式数据可视化等服务，实现多种常用地理空间格式数据的导入和导出，实现环评大数据的增量和全量更新，实现基于地图的可视化空间数据图形编辑和属性编辑功能，满足生态环境数据各种场景的更新需求。

（4）生态环境数据综合门户管理服务。系统实现根据不同的业务应用场景自定义叠加组合所需资源，快速构建满足不同生态环境业务场景需求的专题地图，支持专题地图的在线调用和输出应用。提供支持可视化的门户定制、选择性的门户站点配置、对门户平台中内容的监控统计等服务。

（5）智能化的生态环境法律法规全文检索能力。系统支持当前生态环境法律法规主流格式文件的管理、识别、索引以及检索功能，提供基础检索和高级检索两种模式，支持内容标识和上下文内容摘取两种方式的检索文件导出功能。

（6）支撑产业园区生态环境保护管理工作。系统搭建了“一园一档”“一企一档”数据管理系统，提供产业园各类环境信息快速查阅、统计分析等服务，为产业园环境问题研判、减污降碳及绿色发展等提供数据支撑。

4 结语

本系统致力于破解环评数据工作中存在的难点，对海量生态环境数据资源进行成果转化和集成管理，创新应用于建设项目生态环境空间准入、产业园区环境管理等工作，为环保行业的数字化转型提供研究基础。今后的建设及应用发展方向如下。

（1）面向生态环境部门提供数据集成和技术共享，提高数据收集、分析的效率和准确性。精准、高效识别项目周边环境和生态敏感点情况，科学研判现有项目存在的问题及拟建项目对周边环境的影响，有效避免项目实施后对环境造成的污染，为环境管理的科学决策提供支撑。

（2）面向环评等环保咨询单位，进一步研究整合多级别、跨行业的生态环境空间数据资料，提供数据查询服务，以及满足各类业务场景需求的地图服务，提高工作效率和质量。

（3）面向产业园区，搭建综合信息管理系统，实现了园区生态环境准入、污染物治理及排放情况、环境基础设施建设运营、环境风险防控等全方位整合，为园区规划布局、产业环保准入、减污降碳等提供科学建议。