生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用探析環(huán)境生態(tài)論文

1、生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用探析-環(huán)境生態(tài)論文生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)應(yīng)用探析文/吳班程春明隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以“大數(shù)據(jù)” 為主導(dǎo)的信息化浪潮正席卷全球。大數(shù)據(jù)既是一種海量的數(shù)據(jù)狀態(tài)及其相應(yīng)的數(shù) 據(jù)處理技術(shù)，也是一種新的思維方式。2015年，國(guó)務(wù)院發(fā)布促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展 行動(dòng)綱要，明確提出要全面推進(jìn)我國(guó)大數(shù)據(jù)發(fā)展和應(yīng)用，加快建設(shè)數(shù)據(jù)強(qiáng)國(guó)。 當(dāng)前，大數(shù)據(jù)已經(jīng)在許多行業(yè)和領(lǐng)域得到了應(yīng)用，形成了一批典型應(yīng)用案例。通過(guò)對(duì)這些案例進(jìn)行綜合分析比較，能夠找出其中的特征和規(guī)律所在，為大數(shù)據(jù)在 環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的建設(shè)和發(fā)展提供參考和指導(dǎo)。大數(shù)據(jù)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用前景互聯(lián)網(wǎng)周刊于2015年3月發(fā)布了大數(shù)據(jù)應(yīng)用

2、案例 TOP100，收 集了 100個(gè)國(guó)內(nèi)外大數(shù)據(jù)典型應(yīng)用案例。通過(guò)對(duì)入選案例所屬的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行 分類(lèi)匯總，得到統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖I所示。當(dāng)前大數(shù)據(jù)應(yīng)用較多的領(lǐng)域分別是企業(yè)管理 （35個(gè)）、政府（14個(gè)）、金融 （1 2個(gè)）、互聯(lián)網(wǎng)（7個(gè)）、醫(yī)療（6個(gè)）、體育（6個(gè)）、科研（3個(gè)）、電信（3 個(gè)），以及社交娛樂(lè)、教育、影視等其他領(lǐng)域（13個(gè)）。企業(yè)是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主體， 利用大數(shù)據(jù)可以提高IT規(guī)模效益、優(yōu)化運(yùn)營(yíng)管理、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)、改進(jìn)客戶(hù)關(guān) 系等。大數(shù)據(jù)在政府部門(mén)的應(yīng)用主要圍繞基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)、公共服務(wù)、智能交通等方面。金融行業(yè)的大數(shù)據(jù)應(yīng)用主要是金融交易管理、風(fēng)險(xiǎn)管理和客戶(hù)群定位，醫(yī)療健康則通過(guò)大數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)

3、行流行病趨勢(shì)預(yù)測(cè)、個(gè)性化治療方案制定等。從這些案例中可以看到，當(dāng)前大數(shù)據(jù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用案例還比較 少，只有部分智慧城市的大數(shù)據(jù)應(yīng)用有所涉及。隨著環(huán)境保護(hù)工作的要求不斷提 高和環(huán)境信息化的發(fā)展，大數(shù)據(jù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用前景必然十分廣闊， 其他領(lǐng)域 或行業(yè)的大數(shù)據(jù)案例也為生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)指明了發(fā)展方向，主要包括三個(gè)方面。 一是支持環(huán)保綜合決策。通過(guò)收集和分析大量生態(tài)環(huán)境相關(guān)的內(nèi)部和外部數(shù)據(jù)， 獲取有價(jià)值的信息，建立大數(shù)據(jù)決策模型，立體化地展現(xiàn)決策過(guò)程和手段，進(jìn)行 科學(xué)化、智能化的決策分析。二是實(shí)施精準(zhǔn)環(huán)境監(jiān)管。引入法治、信用、社會(huì)等 多種監(jiān)管手段，依托全方位監(jiān)管所形成的數(shù)據(jù)信息， 將傳統(tǒng)依靠拉網(wǎng)

4、式人力檢查 發(fā)現(xiàn)違法行為的監(jiān)管模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榻⒃跀?shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上、及時(shí)精準(zhǔn)打擊的信息 化監(jiān)管模式。三是提供便民公共服務(wù)。全面公開(kāi)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)，推進(jìn)信息公開(kāi)， 促進(jìn)網(wǎng)上政務(wù)開(kāi)展，建立立體化、多層次、全方位的公共服務(wù)體系，創(chuàng)新公共服 務(wù)應(yīng)用。大數(shù)據(jù)應(yīng)用特征分析通過(guò)對(duì)各領(lǐng)域應(yīng)用案例的系統(tǒng)架構(gòu)和功能對(duì)比， 可以總結(jié)出大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng) 信息系統(tǒng)存在的一些不同之處，如表I所示。不論是哪個(gè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用場(chǎng)景，都具有以下幾個(gè)普遍性特征。一是數(shù)據(jù)集中整合。數(shù)據(jù)是未來(lái)的新“石油”、也是大數(shù)據(jù)的核心，數(shù)據(jù) 資源集中整合則是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的前提條件。 大數(shù)據(jù)必須利用信息技術(shù)收集一切數(shù) 據(jù)，并進(jìn)行集中式存儲(chǔ)，之后再?zèng)Q定怎

5、么利用這些數(shù)據(jù)。 例如美國(guó)德克薩斯州奧 斯汀市通過(guò)智慧城市建設(shè)，采集整合了用電數(shù)據(jù)以及燃?xì)狻⒐┧當(dāng)?shù)據(jù)，在節(jié)能環(huán) 保、新技術(shù)推廣、研發(fā)測(cè)試等方面發(fā)揮了重要的支撐作用。二是發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)新價(jià)值。大數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)的開(kāi)放、整合和分析，能發(fā)現(xiàn)新知識(shí)、創(chuàng)造新價(jià)值，改變傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式和部門(mén)職能， 從新的角度解決原有業(yè)務(wù)系統(tǒng) 難以解決的難題。例如在西班牙馬德里，大數(shù)據(jù)促進(jìn)了警察、消防、醫(yī)療系統(tǒng)聯(lián) 動(dòng)，使事故救援時(shí)間大幅度縮短。三是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的應(yīng)用形態(tài)主要是通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng) 計(jì)分析，對(duì)未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。而在大數(shù)據(jù)應(yīng)用中，對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和互動(dòng)響應(yīng) 的要求越來(lái)越高，比如滴滴、快的等打車(chē)軟件，數(shù)據(jù)越實(shí)時(shí)，對(duì)司

6、機(jī)越有價(jià)值。四是大數(shù)據(jù)以人為本。許多大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例如谷歌、百度、淘寶等都圍繞 以人為中心所產(chǎn)生的各種行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析挖掘， 包括用戶(hù)上網(wǎng)和交易記錄、社 交數(shù)據(jù)等，再加上可感知設(shè)備的數(shù)據(jù)采集構(gòu)成了大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)生態(tài)環(huán)境。大數(shù)據(jù)環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)分析大數(shù)據(jù)與云計(jì)算大數(shù)據(jù)的核心是數(shù)據(jù)資源，前提條件是內(nèi)部數(shù)據(jù)全面整合共享和外部數(shù)據(jù) 充分開(kāi)放利用。要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在環(huán)保領(lǐng)域中的真正應(yīng)用， 就必須打破當(dāng)前環(huán)境信 息基礎(chǔ)設(shè)施分散建設(shè)、數(shù)據(jù)資源分散管理的格局，建立統(tǒng)一的環(huán)保云平臺(tái)，依托 平臺(tái)提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、安全等服務(wù)。貴州省為推動(dòng)信息基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一集中，建設(shè)了 “云上貴州”平臺(tái)以及環(huán)保 云、交通云等

7、“ 7+N ”朵政務(wù)云，平臺(tái)上線運(yùn)行后所有省級(jí)政府部門(mén)將不再自 行購(gòu)買(mǎi)硬件設(shè)備和自建機(jī)房，數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一存儲(chǔ)，為部門(mén)數(shù)據(jù)互通、共享、開(kāi)發(fā) 利用、資源整合提供了平臺(tái)，有效提高了資源利用效率，節(jié)省政務(wù)信息化建設(shè)投 資50%以上。通過(guò)云計(jì)算平臺(tái)，貴州省打破了各政府部門(mén)之間的數(shù)據(jù)壁壘，為 形成大數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境創(chuàng)造了有利條件。大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng) 物聯(lián)網(wǎng)既是一種重要的數(shù)據(jù)采集手段，也是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一在物聯(lián)網(wǎng)中，現(xiàn)實(shí)世界中的每個(gè)物體都可以是數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和消費(fèi)者，與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的大數(shù)據(jù)應(yīng)用也層出不窮。UPS快遞將物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，在所有送貨車(chē)輛上都安裝了傳 感器、無(wú)線適配器和 GPS，不僅能跟蹤車(chē)輛

8、的位置和預(yù)防引擎故障，同時(shí)還可 以?xún)?yōu)化行車(chē)線路。大數(shù)據(jù)分析得出的一個(gè)重要結(jié)論是應(yīng)該盡量避免貨車(chē)左轉(zhuǎn)，原因是左轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致等待時(shí)間增長(zhǎng)、 油耗增加和事故比例上升。根據(jù) 2010年的數(shù)據(jù) 顯示，因?yàn)閳?zhí)行盡量避免左轉(zhuǎn)的政策，UPS在多送出350000件包裹的前提下， 減少了約2億公里貨車(chē)行駛路程，節(jié)約了約1000萬(wàn)加侖燃油。利用物聯(lián)網(wǎng)大數(shù) 據(jù)，不僅提高了送貨效率，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)收益，還對(duì)節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)做 出了貢獻(xiàn)。智慧城市是另一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用熱點(diǎn)。城市運(yùn)行的每一個(gè)細(xì)節(jié) 都會(huì)產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)散亂在政府的各個(gè)部門(mén)中。 大數(shù)據(jù)通過(guò)匯集各 部門(mén)有關(guān)城市運(yùn)行體征的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析

9、，供城市管理者使用。在美 國(guó)佛羅里達(dá)州邁阿密市戴德縣的智慧城市建設(shè)中，通過(guò)將各種物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)緊密聯(lián) 系起來(lái)，為治理水資源浪費(fèi)、減少交通擁堵和提升公共安全等提供信息支撐，帶來(lái)了名方面的收益，如2013年因及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)滴漏水管就節(jié)省了 1 00萬(wàn)美 元的水費(fèi)。大數(shù)據(jù)與相關(guān)性分析傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析是根據(jù)小樣本的精確數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)全局進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)， 所以關(guān)注的是數(shù)據(jù)因果關(guān)系分析。 大數(shù)據(jù)是基于整個(gè)數(shù)據(jù)全集之上的分析， 改變 了傳統(tǒng)追求的對(duì)因果關(guān)系的檢驗(yàn)。大數(shù)據(jù)重點(diǎn)關(guān)注的不是數(shù)據(jù)的因果性和精確 性，而是多樣性和敏感性，只需要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析， 就能找出其中具有規(guī)律性的特性，從而能夠解決某些特定的、傳統(tǒng)

10、分析難以解決的問(wèn)題在環(huán)保領(lǐng)域，相關(guān)性分析也為空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)提供了新的思路。微軟亞洲研 究院開(kāi)發(fā)的Urban Air系統(tǒng)，用大數(shù)據(jù)模型來(lái)計(jì)算城市空氣質(zhì)量，從而預(yù)測(cè)霧霾。 與傳統(tǒng)空氣質(zhì)量模型單純依靠空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不同，大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)霧霾主要是通 過(guò)兩部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)：除了現(xiàn)有的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站的實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)外，還另氣象數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)、人口流動(dòng)數(shù)據(jù)、POI (信息點(diǎn))數(shù)據(jù)和道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等，不 同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)互相疊加，相互補(bǔ)強(qiáng)，從而共同預(yù)測(cè)空氣質(zhì)量狀況。大數(shù)據(jù)與可視化展現(xiàn)可視化技術(shù)是目前解釋大量數(shù)據(jù)最有效的手段之一。通過(guò)大數(shù)據(jù)可視化， 可以將生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果中的圖片、映射關(guān)系或表格，以簡(jiǎn)單、友好、 易

11、用的圖形化和智能化的形式呈現(xiàn)給更為廣大的用戶(hù)，從而進(jìn)一步提高生態(tài)環(huán)境 公共服務(wù)的質(zhì)量和水平。俄羅斯工程師Ruslan Enikeev根據(jù)2011年年底的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)，將196 個(gè)國(guó)家的35萬(wàn)個(gè)網(wǎng)站數(shù)據(jù)整合起來(lái)，并根據(jù) 200多萬(wàn)個(gè)網(wǎng)站鏈接將這些“星 球”通過(guò)“關(guān)系鏈”聯(lián)系起來(lái)組成了因特網(wǎng)的“宇宙星球圖”(Thel nternetMap) 們。宇宙星球圖是大數(shù)據(jù)可視化的一種典型技術(shù)。另一種得到廣泛應(yīng)用 的可視化技術(shù)是標(biāo)簽云，其設(shè)計(jì)思路是將不同的對(duì)象用標(biāo)簽來(lái)表示，按照熱門(mén)程度確定標(biāo)簽字體的大小和顏色。德國(guó)研究人員利用大數(shù)據(jù)為旅游業(yè)提供服務(wù)，通過(guò)從維基百科等互聯(lián)網(wǎng)站上搜集關(guān)于各個(gè)景點(diǎn)的相關(guān)描述信息，根

12、據(jù)信息的具體程度，在地圖上該景點(diǎn)的物理位置用標(biāo)簽云方式展現(xiàn)，使得旅游者能夠通過(guò)手機(jī)或移動(dòng)終端方便快捷地查詢(xún)各景點(diǎn)的主要特點(diǎn)和熱門(mén)程度，并能夠根據(jù)用戶(hù)喜好 為其提供旅游路線設(shè)計(jì)。在我國(guó)，北京公眾與環(huán)境研究中心通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)抓取， 建立了國(guó)內(nèi)首個(gè) 公益性的污染地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，制作形成了實(shí)時(shí)更新的中國(guó)水污染地圖、 空氣污染地 圖和固廢污染地圖，將環(huán)境污染情況以直觀、簡(jiǎn)單、易懂的圖表進(jìn)行展現(xiàn)。點(diǎn)擊 地圖后，就能查看中國(guó)各地區(qū)環(huán)境質(zhì)量、污染物排放和污染源監(jiān)管等數(shù)據(jù)。大數(shù) 據(jù)可視化讓社區(qū)居民能夠了解周邊環(huán)境危害和風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大了環(huán)境信息公開(kāi)力度， 推動(dòng)了公眾參與環(huán)境治理。小結(jié)通過(guò)對(duì)以上各個(gè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用案例的領(lǐng)域、特

13、征和技術(shù)分析，能夠總結(jié)出大 數(shù)據(jù)應(yīng)用的一些基本規(guī)律。數(shù)據(jù)整合集中是大數(shù)據(jù)的前提，云計(jì)算是統(tǒng)一的基礎(chǔ) 設(shè)施平臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)是重要的數(shù)據(jù)獲取手段和應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)聯(lián)性分析和可視化展現(xiàn) 是大數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)信息化應(yīng)用的主要區(qū)別。 在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，能否激發(fā)和 利用隱藏于數(shù)據(jù)內(nèi)部尚未被發(fā)掘的價(jià)值，取決于對(duì)大數(shù)據(jù)及其潛在規(guī)律的認(rèn)識(shí)和 態(tài)度。也就是說(shuō)，要實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)價(jià)值，關(guān)鍵在于形成與之相適應(yīng)的思維方式。大數(shù)據(jù)作為新一代信息技術(shù)，在生態(tài)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊， 但也面臨著基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、數(shù)據(jù)難以共享、業(yè)務(wù)協(xié)同水平低等困難。要圍繞國(guó)家 生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)工作重點(diǎn)需求， 梳理大數(shù)據(jù)重點(diǎn)發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域，充分 結(jié)合云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、相關(guān)性分析、可視化展現(xiàn)等新技術(shù)，統(tǒng)一基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)， 集中管理數(shù)據(jù)資源，推動(dòng)系統(tǒng)整合互聯(lián)和數(shù)據(jù)開(kāi)放共享， 促進(jìn)業(yè)務(wù)協(xié)同，消除信 息孤島，為生態(tài)環(huán)境宏觀決策、監(jiān)管執(zhí)法和公共服務(wù)提供支持。通過(guò)大數(shù)據(jù)發(fā)展 和應(yīng)用，推進(jìn)環(huán)境管理轉(zhuǎn)型，提升生態(tài)環(huán)境環(huán)境治理體系和