基于大数据分析的生态环境监测与评价研究

俞言霞

（江苏省生态环境监测监控有限公司，江苏 南京 210036）

大数据是指在一定时间范围内，用常规软件工具无法捕捉、管理和处理的数据集合。而大数据技术是指能快速处理这些数据的新兴技术。大数据技术可以对这些数据进行采集、清洗、集成、分析和解释，从而在繁杂的海量数据中快速获取有价值的信息。大数据技术现阶段广泛应用于各行各业，应用效果极为显著，尤其是在生态环境监测等相关行业[1]。可以说，大数据技术的成熟为计算机网络技术带来了巨大的机遇，同时也为相关应用行业带来了巨大的帮助，快速推动着社会整体经济的增长。

1 生态环境大数据技术体系

在生态环境领域，通过大数据技术建立生态环境监测评价网络，能实现对环境质量、重点污染源、生态状况监测的全方面覆盖。通过生态环境大数据平台，可以提高环境综合分析、污染预警与协同监管能力。在我国大多数地区都有生态环境监测网络，相关工作人员通过该系统平台，对周边区域环境进行有效监测，进一步实现合理把控生态环境状况的目的。

1.1 大数据采集技术

生态环境大数据技术可分为采集技术和处理技术两方面。其中，大数据采集技术指的是对生态环境的所有相关数据进行有效采集，通过自动化技术来进一步完善生态环境资源数据的采集、梳理和交换转换等，如图1所示，数据采集分析流程。大数据采集技术是生态环境监测与评价进行的基础，对生态环境中的土壤、空气、水等资源进行相关数据的采集非常重要，只有保证所有采集数据的可靠性和及时性，才能为下一步的数据分析工作打下坚实的基础，更好地促进生态环境监测与评价相关工作的顺利进行[2]。

1.2 大数据处理技术

大数据处理技术是生态环境技术体系的基础，当利用大数据采集技术将生态环境中的相关资源数据全部采集完毕后，要构建各种模型算法，对这些数量巨大的生态环境资源数据进行深入挖掘和分析。一方面，可以通过大数据处理技术，剔除采集到的生态环境数据中一些用处不大的数据，进一步提高生态环境数据的精准性；另一方面则可以通过大数据处理技术，实现对环境的精准执法和智能监测。无论生态环境中出现任何的变动，都能及时被工作人员通过大数据采集技术和处理技术探查到，从而为下一步改善生态环境做出更好的规划和设计。可以说，大数据处理技术是推动生态环境监测与评价工作的重要支撑。

1.3 工程案例

江苏省构建全省生态环境监测系统，新建了一批生态地面观测站点，用于全面进行全省生态保护红线区和自然保护区等重要生态空间监测监控。例如，在2019年2月，江苏省泰州市被列为全国三个生态环境监测试点市之一。该市在大气、水、固废治理等方面加快与环保部卫星中心的合作，特别是在排口排查、长江干流生态环境调查、大气环境遥感监测等方面取得初步成果。该市在长江岸线3公里缓冲区内利用高分辨卫星遥感、无人机、无人船等手段，从排口、企业布局、码头及固废堆存、岸线开发利用、生态保护红线等五个方面排查生态环境。利用部卫星中心负责管理的高分五号以及其它卫星，泰州市采用大数据反演护NEWS对PM2.5等超标因子进行综合遥感监测，形成分析报告，及时采取对策措施。按照“三线一单”的要求，将重点工业园区再细分为1km乘1km的网格，对热点网格进行精细排查和精准监管。泰州市按月对城区和园区裸地进行EWS监测，随时掌握工地、物料堆场遮盖情况，实施精准管控。通过深化与部卫星中心的合作，经初步磋商，拟由市局提供业务用房，部卫星中心提供设备和技术在泰州市设立长江分中心，辐射长江流域相关地区[3]。

2 生态环境监测和评价中大数据的运用

在生态环境监测和评价中运用着大数据技术，所取得的应用效果是较为可观的，大数据的运用在保证生态环境监测与评价工作质量的同时，进一步的提升了工作效率，从根本上有利于推动生态环境保护相关行业的进步。

2.1 大数据在生态环境监测中的运用

2.1.1 环境监测站

生态环境监测中，大数据主要通过环境监测站发挥其作用，例如江苏省在构建全省生态环境监测系统时，首先针对省内重要生态环境管控区域建设了一批环境监测站。通过环境监测站，能及时地将所在区域的资源、生态、污染等情况进行全面调查研究，而且根据监测需求的不同，不同部门都能与环境监测站之间搭建严密的联系，最终形成环境监测站与不同部门之间信息的高度共享[4]。在生态环境监测工作中，测出的数据是较为庞大的，处理起来极其麻烦，而且很难保证数据处理结果的精准性，运用大数据技术能克服这方面的困难，可以对生态环境中水环境、土壤、大气等不同环境进行分类，而后将有关数据全部分类到不同环境中，这样便有效地观察到不同数据的变化情况，从而实现监测生态环境变化的目的。

2.1.2 遥感技术

遥感技术在现阶段生态环境监测中应用最为广泛，使用遥感技术能远程对目标区域范围进行实时监测。利用生态环境监测系统以及遥感技术，对目标区域内的生态环境状况实时进行数据采集、分析，当目标区域生态环境出现污染问题，会对其进行标识并自动进行报警，工作人员根据监测情况制定生态环境保护措施，启动对生态环境的修复，从而有更好地为居民生活提供良好的环境。江苏省生态环境监测系统中，通过遥感技术来实现对生态环境进行监测，不同区域内的生态环境污染问题，都能在遥感技术的监测下以颜色标识，全面地呈现在中心平台上[5]。

2.2 生态环境评价中大数据的运用

2.2.1 生态环境安全性评价

生态环境监测的目的为收集相关资源数据，生态环境评价则主要是通过大数据技术对所采集到的数据进行分析，而后评价生态环境的状况。在江苏省生态环境监测系统中，环境监测站用遥感技术收集到目标区域生态环境数据后，大数据技术便针对这些数据进行具体地研究、分析，通过不同的方法，对目标区域生态环境的安全性进行评价，评价结果为后期环境治理工作提供必要的数据支持。例如在进行水环境监测时，利用其各个方面获得的数据，对不同区域内的水环境质量和污染程度进行评价，以此来达到区分环境等级的目的。同时，在进行环境治理工作时，可以根据评价结果来制定合理的治理方案。

2.2.2 生物多样性评价

生态环境监测工作中最关键的是保护生态环境的多样性，而想要确保生态环境多样性不受破坏，那么就需要结合大数据技术，在生态环境评价中及时地做出生物多样性的评价。根据环境监测系统提供的实时数据，能有效地分析出该目标区域中现存的生物多样性，如若生物多样性发生变化，大数据技术能快速地将其分析出来，有关部门也能实时对生态环境多样性进行查询，为物种保护提供支持。

3 大数据技术在生态环境监测与评价中的应用效果

3.1 大数据技术在监测评价中的应用效果

3.1.1 提高监测的有效性和便利性

生态环境的监测评价是进行生态保护工作的基础，将大数据技术应用到监测评价中，能实时对生态环境的具体情况进行监测。江苏省生态环境监测系统发现，不管从生态环境中的水文、土壤以及气象等方面，还是从生态环境中的动植物以及温湿度等方面，利用大数据技术能合理地判断出生态环境的优劣情况。以往在进行生态环境监测时，过于依赖工作人员，工作人员面临有较大的工作压力，同时，所监测到的生态环境数据也无法得到保证。将大数据技术应用到监测评价中以后，提升了生态环境监测的便利性，在保证监测数据质量的同时，大幅度提升了监测结果的准确度。江苏省生态环境监测系统将所监测到的情况实时直观地体现到地图上，并进行标明，为环境保护工作提供可靠的数据支持。图2为江苏省生态环境监测图。

3.1.2 优化分析评价数据

大数据技术在监测评价中的应用，不仅能大幅度提升监测的效率，还可以对监测到的生态环境数据进一步优化。在江苏省生态环境监测系统中，每天监测到大量的环境数据，但是这些数据并不全都是有用的，大数据技术则能有效地对生态环境中的所有数据进行采集，并对这些数据进行处理分析，将其中无用数据或者差异数据进行排除，而后再根据数据分析结果对生态环境进行评价，更好地保证了数据分析评价结果的可靠性。

3.2 大数据技术在模拟预测中的应用效果

3.2.1 提升模拟精度和预测速度

模拟预测也是生态环境监测系统的重要组成部分，可以对生态环境的实时状态进行模拟，并根据现阶段生态环境的情况预测其未来状况。在江苏省生态环境监测系统中有评价模型，能全面地将江苏省个别区域生态环境情况进行模拟，并以此为基础对其未来的状况进行模拟预测。而且应用大数据技术生态环境监测系统，所模拟出来的生态环境模型精准度更高一些，而且可以对实现生态环境的精准预测，在保证预测结果可靠性的同时，大幅度提升预测速度，提前规避可能发生的自然灾害。

3.2.2 实现污染动态预报预警

当生态环境中出现污染问题时，所造成的影响是极其严重的。大数据技术应用到模拟预测中，可以实现生态环境中污染动态预报预警。在江苏省生态环境监测系统中，通过大数据技术对生态环境的运行状态进行实时监测，将所采集到的相关数据进行分析评价，如发现生态环境中大气、土壤或水分等某一层面出现污染问题，环境监测平台就能立即发出相应的预报预警，工作人员根据预警情况，对生态环境污染问题再次进行了解，通过大数据分析污染源头和污染程度，来制定生态环境污染治理方案。在治理过程中，还能通过实时监测来了解治理效果，从而达到保护生态环境的目的。

3.3 大数据技术在优化管理中的应用效果

生态环境遇到污染问题可能会很繁杂，只有对污染源头进行处理才能进一步推动生态环境保护工作。在传统生态环境监测管理工作中，污染源头处理控制工作一直都具有较大的难度，工作量也是比较大的，而且控制管理效果无法得到保证。但是将大数据技术应用到生态环境监测与评价管理工作中，能避免该类问题的发生。例如，江苏省利用生态环境监测系统，及时地发现生态环境出现的污染问题，并对污染情况进行分析处理，实现有效溯源，利用大数据技术在对生态环境污染源头进行挖掘分析之后，根据生态环境的情况采取措施，遏制污染的扩张，分析结果的可靠性也能促进下一步的生态环境保护工作。

4 结语

在过去很长时间内，我国的社会经济增长都是以牺牲生态环境为代价的，这种情况造成了生态环境的严重破坏和污染。随着人们生活水平的不断提高，生态环境问题越来越受到人们的重视。大数据技术应用到生态环境监测与评价中，能为生态环境保护工作奠定坚实良好的基础，不仅能有效地提升生态环境监测评价结果的精准性，这还能在降低工作人员工作压力的同时大幅度提高工作效率，非常有利于推动生态环境保护工作。在未来应持续加强该项技术的研究，保证生态环境监测处于较为安全可靠的状态中，实现对环境的科学监测和保护。