泰安市大气热点网格模式的运用

张 成，李 婕，康红阳，刘玉停

（1.泰安市生态环境局，山东 泰安 271000；2.北京英视睿达科技有限公司，北京 100071）

近年来，我国经济迅猛发展，但经济增长也无疑是一把双刃剑，一方面改善了人们的生活方式，提高了人们的幸福感，而另一方面又一定程度上忽视了生态环境的保护，危害了人们的身体健康。苏皖鲁豫交界地区是京津冀及周边地区和长三角地区两大大气污染防治重点区域的连接带。该地区空气质量改善进展相对较慢，大气污染问题逐渐凸显，已成为全国大气污染最严重的地区之一[1]。

“十三五”以来，党中央国务院对坚决打好污染防治攻坚战作出了战略部署，提出了更高要求。面对各种环境问题，环境监管能力亟待提升。2016年11月，生态环境部启动了“千里眼计划”[2]，综合利用卫星遥感、气象，以及地面观测等各类数据，通过物联网、大数据和人工智能等技术锁定其中污染物排放强度大、工业企业相对集中的网格进行重点监管，并在涉气污染相对集中的热点网格内布设地面监测微站，实时监控污染变化，按时推送相关信息[3]。为精准治污提供了有效的数据支撑，提升了区域环境管理水平，为打赢蓝天保卫战起到了积极作用。

1 热点网格概述

1.1 大气热点网格简介

“大气污染热点网格”是生态环境部对“2+26”城市范围内，按3 km×3 km划分的网格，利用卫星遥感、反演、大数据分析等技术，结合气象数据、空气质量监测数据，来确定每个网格大气中PM2.5的平均浓度，并筛选出PM2.5浓度较高的网格进行重点监管。在热点网格内加密布设微站，最小分辨率可达500 m×500 m，从而精准发现网格空气质量数据异常情况。

各个城市的大气热点网格数量有所不同，一般为城市面积的约10%。大气热点网格的推广和运用是推进精细化管理而推广的一种环境监察手段。以实时、准确的环境监测数据作为管理基础，量化属地的空气污染状态，实现属地量化管理和空气质量多维信息的展示，形成了全覆盖式网格化精准监控，解决环境治理的“最后500米”问题。增强了环保工作的预见性，准确预测预判潜在环境风险[4]。

1.2 大气热点网格运行机制及实施现状

热点网格运行总体分为监测层、平台层与运用层。顾名思义，监测层即通过空气微站实时监测不同污染物数据。空气微站将实时监测到的数据实时发送至后台服务器后统计汇总，并基于“天地一体”生态环境三维立体监测，即结合气象、卫星遥感等进行大数据分析，得到网格内各类污染物参数的浓度，并据此浓度进行一系列的算法，识别实时或长时间网格浓度高于周边浓度的网格进行报警为平台层。分析结果及报警信息等通过电脑Web端、手机APP等形式及时推送给网格监管或网格巡查人员等，称作应用层。

空气微站的建设是热点网格能否正常运行的关键。微站设备小，易安装，可高密度建设。目前空气微站监测项目一般包括PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、O3共6项环境空气质量参数和TVOC等，气象数据包括风向、风速、温度、压强、湿度等指标。

热点网格监管系统的建设一般采用“网格化监测+政府购买服务”的服务模式[5]，通过第三方建设数据监控服务平台，为政府提供稳定、持续的数据产品的推送服务及保障服务，为大气污染防治监控提供大气污染相关数据产品推送服务支持。

主要流程包括三个方面：政府购买服务的第三方单位搭建服务平台；将生产好的服务产品推送至环保部门，后根据实际情况给出需求反馈；根据环保部门需求，进行分析、研究、开发，并更新平台，从而为政府提供稳定的服务。

2 泰安市大气热点网格实施现状

2.1 泰安市概况

泰安市，位于山东省中部，北依省会济南，南临曲阜，东连商城临沂，西濒黄河，总面积7 761平方千米，地处东经117.129，北纬36.195，属鲁中山区的一部分，整个地势自东北向西南倾斜，五岳之首的东岳泰山雄踞市域北部，横跨市岱岳区、泰山区和肥城市，向东延伸至济南市莱芜区、钢城区。属于温带大陆性半湿润季风气候区。

2.2 大气热点网格在泰安市的布设

根据生态环境部热点网格监管要求，同时结合泰安市主城区大气污染监管要求，点位布设充分考虑泰安市主城区污染企业布局，科学布设，覆盖泰安市主城区热点网格及重点区域。点位布设覆盖泰安市主城区重点区域，即，环境敏感区域（考核站周边）、用生态环境部技术识别的“热点网格”区域、重点污染企业区域、交通主干道监测点、重要边界传输点，共包括40台六参数高密度空气质量监测设备（PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、TVOC）、116台五参数高密度空气质量监测设备（PM2.5、PM10、NO2、CO、O3）、6台五参数高密度空气质量监测设备（SO2、NO2、CO、O3、TVOC）、19台四参数高密度空气质量监测微站（PM2.5、PM10、NO2、CO）、48台三参数（NO2、CO、O3）高密度空气质量监测微站（NO2、CO、O3）。同时，按照生态环境部《热点网格现场检查指南（试行）》及《PM2.5污染较重网格排查整改指南（试行）》的要求进行热点网格的信息推送、核查、反馈等工作，布设点位情况见图1。

图1 泰安市高密度空气质量监测点位图

2.3 泰安市大气热点网格的管理体系

建立三级平台管理体系。其中市生态环境局为一级平台，各区分局为二级平台，街道、乡镇为三级平台（图2）。三级平台通过到现场排查，将发现问题通过手机APP反馈到平台，对于可以立即整改的内容可就地整改，对于无法整改内容在反馈时进行说明。二级平台根据三级平台反馈的问题将问题转办给其他部门，如住建局、城管局、环卫部门等，其他部门整改完毕后须提交给二级平台。二级平台根据整改情况将问题标记为完结，或要求继续进行整改。一级平台负责指挥、协调，根据报警及反馈情况，对问题严重的区域进行重点帮扶，对二级平台无法整改的问题与有关市直部门进行协调。

图2 泰安市热点网格管理体系

2.4 泰安市大气热点网格的主要应用

2.4.1 实时报警

每小时推送，对每小时500 m×500 m的小网格浓度与周边平均浓度在时空关系上进行分析，超出算法学习动态阈值的网格按照浓度差异形成候选报警网格，再基于网格内的土地利用数据、历史报警及反馈数据对报警网格进行二次筛选，最终得到当小时报警网格。

2.4.2 网格报警

每天00：00推送，结合气象数据，对过去七天500 m×500 m小网格浓度与周边平均浓度进行分析，筛选出过去七天具有统计显著性的超排时段及超出周边浓度，按照时序赋权（距离当小时越近，权重越大）后的浓度积分倒排形成候选报警网格，再基于网格内的土地利用数据、历史报警及反馈数据对报警网格进行二次筛选，最终得到当日报警网格。网格报警表明区域长期存在污染物浓度高于周边区域。也是巡查的重点。

2.4.3 巡查及反馈

热点网格异常区域报警出现后，由环境监管人员现场检查，并将反馈信息录入平台。逐步建立“双向反馈”机制：一方面，持续跟踪报警区域排查整治后的改善情况；另一方面，利用现场检查结果逐步丰富基础数据，不断优化区域报警和原因智能识别方法。从而更好地为大气污染精细化监管提供有效技术支持。每日在APP推送报警信息的基础上，将实时报警及网格报警情况汇总，并给出巡查方向，以文件形式发送至各区邮箱和工作群中，各街乡镇将巡查情况进行汇总在APP或邮箱中进行反馈。

2.5 泰安市大气热点网格工作中存在的问题

2.5.1 报警机制不明朗

基层环保工作人员或第三方巡查人员在现场巡查时，并未发现又明显污染源，实时报警问题的巡查存在滞后性，往往在巡查人员赶到时，异常高值已不存在。

2.5.2 巡查工作下沉困难

热点网格报警区域的巡查，需要较多人力，市级部门组织第三方团队每日进行部分报警网格的巡查反而成为网格巡查的主体，但与各街乡镇组织巡查相比，存在距离远、巡查面窄、巡查量小等问题。

2.5.3 APP使用率较低

目前反馈形式还是以汇总表的形式，不能确定巡查的具体时间及异常区域的实施状况，APP使用率较低。

2.5.4 监控数据无执法依据

热点网格系统中的各类污染物及报警数据不能作为执法处罚依据，只能作为环境监督的辅助手段，造成热点网格的行政效力不足。

3 建议

结合已有的数据和信息，不断改进热点报警算法，使报警信息更加有效、科学、精准；通过政府的统筹安排，从而增强热点网格工作的执行能力；工作下沉，使巡查工作更全面、及时、精准，从而提高反馈数量及质量。及时总结工作中的好做法，形成可推广和复制的经验成果，使大气污染防治工作取得新突破。

4 结论

大数据时代的来临，使大气热点网格技术的应用成为可能。这对我国的大气污染防治工作具有十分重要的意义。此技术深度融合空气质量、气象、卫星等环境监测与物联网、大数据分析、人工智能等先进信息技术，形成贯穿“空-天-地”的多层次立体监测体系。可解决监测手段相对单一、管理方式相对被动、防控体系稍弱等问题。

这一技术的不断运行，将改变凭经验、凭感觉的粗放式的监管及巡查模式，进而走向网格化、精准化的科学转变。凭借其“天地一体”生态环境三维立体监测体系，及科学收集、精准定位和及时预警等优点，大气网格化监测系统将成为环保监管部门的一把利器，大大提高环境监管的工作效率和能力。