我国大气环境监测数据共享技术现状、问题及对策

程麟钧

中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室

我国大气环境监测数据共享技术现状、问题及对策

程麟钧

中国环境监测总站，国家环境保护环境监测质量控制重点实验室

2012 年以来，随着新环境空气质量标准实施的逐步推进，实现了地级以上城市环境空气质量监测数据的实时联网和发布，截至2015 年底数据量已超10 TB。随着大气十条贯彻实施，空气质量监测逐步扩展到县级城市，我国区域、背景等空气质量监测也在持续推进中，并不断引入温室气体，VOCs、黑炭等新指标，大气环境监测数据量激增。但国内大气环境监测领域的大量数据独立分布在各级业务部门和科研院所，缺乏全国统一的大气污染监测共享平台，导致全国各个单位、部门的监测信息割裂化、碎片化,难以对全国性、区域性大气环境的现状和变化趋势给出全面、清晰的分析,对污染物的时空分布变化信息和趋势判断不能满足国家污染控制决策和应对环境外交的急需。怎样将海量的数据转化为基础性资源，充分挖掘数据的使用价值，满足政府部门、科研单位、社会公众的各种需求，成为当务之急。

通过对国内相关研究进行梳理和总结发现,数据资源共享、平台及共享机制等领域研究取得了大量研究成果,对大气环境监测数据共享平台、共享机制和管理制度的研究具有借鉴价值。大气环境监测数据的产生性质不同于科学研究数据,其具有业务化、长期连续的特点,需要在科学数据共享机制共性的基础上,探索此类数据共享机制的相关问题。因此，在环境领域提出环境监测数据信息共享的主题，研究全国监测数据的共享技术和方法是十分必要的，对于推进环境空气监测大数据资源化进程是非常有益的探索。基于上述背景及现状，为满足社会公众对环境监测大数据共享的迫切需求,科技部依托国家重点研发计划重点专项“大气污染成因与控制技术研究”，设立“大气环境监测数据共享技术及应用示范”项目。由中国环境监测总站牵头，协同环境保护部信息中心、中国环境科学研究院、上海市环境监测中心共同开发研究。该项目从数据共享关键技术研究、共享平台开发的角度入手，研究国内监测数据的共享技术和方法，为大气环境监测数据资源化进行积极的探索与推进。

1 项目总体目标

围绕京津冀、长三角、珠三角等东部地区城市群大气环境监测网现状和发展趋势,制定数据共享标准规范和数据共享机制及管理制度,研究多源异构数据采集和质控、量值传递技术、大数据分析技术及数据同化技术,构建大气环境监测数据中心和共享数据集,建立大气环境数据共享平台。主要包括：

1)研究大气环境监测多源异构数据的数据采集、传输的技术和标准，标准传递与量值溯源技术、智能化自动化质量控制技术。

2)建立集成模型模拟与站点观测两种基本手段的多源大气环境监测数据同化技术体系，获取不同时空尺度的大气环境监测同化数据集，为大气环境监测数据共享平台提供规则网格点数据集。

3)基于大数据分析方法研究大气环境监测数据用于不同业务目标导向的专题数据分析技术，开展典型区域重点大气污染物区域排放规律分析研究和大气污染物动态演变规律分析研究，构建大数据应用分析系统架构。

4)构建统一标准的大气环境监测数据中心，并按照共享机制及管理制度，依托数据中心形成大气环境监测共享数据集,并研究数据分级管理、实时共享等技术,构建大气环境监测数据共享平台并实现业务化应用。

5)建立全过程管理的大气环境监测数据共享机制和管理制度,研究大气环境监测数据共享绩效评估考核指标体系和评估技术方法,开发评估系统。

该项目的完成,能够为大气环境研究、污染防治等环境保护科研和业务管理提供标准化的数据服务支持,保障已有的大气环境监测数据规范化管理和高效应用,因而为“大气污染成因与控制技术研究”重点专项提供科技支撑。

2 大气环境监测数据共享技术主要研究内容

该项目基于大气环境多模式系统,开展多模式数据融合再分析,有助于提高国家和地区对空气污染成因分析的认识、有利于制定合理的区划管理政策。主要是研究不同类型环境空气质量监测数据质控技术、同化技术和大数据分析技术,为研究大气环境变化和制定污染防治政策提供标准化共享数据集,满足大气环境科研、业务和管理的需求。内容主要包括：

1)研究大气环境监测多源异构数据的数据采集、传输的技术和标准，标准传递与量值溯源技术、智能化自动化质量控制技术。

2)建立集成模型模拟与站点观测两种基本手段的多源大气环境监测数据同化技术体系，获取不同时空尺度的大气环境监测同化数据集，为大气环境监测数据共享平台提供规则网格点数据集

3)基于大数据分析方法研究大气环境监测数据用于不同业务目标导向的专题数据分析技术，开展典型区域重点大气污染物区域排放规律分析研究和大气污染物动态演变规律分析研究，构建大数据应用分析系统架构。

4)构建统一标准的大气环境监测数据中心，并按照共享机制和管理制度，依托数据中心形成大气环境监测共享数据集,并研究数据分级管理、实时共享等技术,构建大气环境监测数据共享平台并实现业务化应用。

5)建立全过程管理的大气环境监测数据共享机制和管理制度,研究大气环境监测数据共享绩效评估考核指标体系和评估技术方法,开发评估系统。

3 项目的预期效益

该项目的立项研究，无论从科研的角度，还是从经济、社会角度来看，都具有显著的预期效益。在科研方面，填补了国内环境监测数据共享方面的空白，促进该项技术在国内的发展,赶超国际先进水平；在经济效益方面，从产业预期上可以推进全国环境监测信息化的进程,提升我国环境监测方面的技术水平,带动一批服务于环境监测企业的产业技术升级和环保大数据分析及通讯网络行业的发展；在社会效益方面，推动我国科技资源的整合共享与高效利用,打破科技资源条块分割、部门封闭、信息滞留和数据垄断的格局。也可为环境外交提供全国范围或典型区域可靠的基础数据、大数据分析结果支持,具有良好的社会效益。

建立开放的数据共享,形成数据共享网络,以打破数据事权限制,让数据可以重复使用,自由架构,支持利用数据进行创新成为新的趋势。作为与社会民生休戚相关的环境保护行业,迫切需要探索环境监测数据资源共享的关键技术,以提高环保行业社会服务能力。