“双碳”背景下的生态环境大数据应用探究

彭海剑 孙超 孙维

摘要：随着大数据技术的发展，整合碳要素相关生态环境数据，深度挖掘数据价值，将为探索“双碳”目标的实现路径提供新的思路。本文首先概述了生态环境大数据的概念及特征，然后分别对“双碳”背景下生态环境大数据的应用进行探究，最后通过应用方向的设计探讨为“双碳”目标的实现探索新路径，以供参考。

关键词：“双碳”；生态大数据；生态碳汇；生态产品价值

2020年9月22日，在第七十五届联合国大会一般性辩论上，“碳达峰、碳中和”被高亮提及。我国明确提出，将提高我国自主贡献度，采取更加有力的政策和措施，使二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局，拿出抓铁有痕的劲头，如期实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。大数据技术的发展为“双碳”目标的实现，创造了新的机遇。推进数据要素流通，实现数据共享，运用大数据技术，充分挖掘数据价值，推动行业技术创新，产业升级，减污降碳协同增效，将更好地助推“双碳”目标的实现。我国碳排放实现路线图，如图1所示。

一、生态环境大数据概述

（一）生态环境大数据定义

随着物联网技术的发展，感知网络的加密建设，大数据来源日益丰富。大数据在生态环境领域的应用日趋渐多，多年来积累了海量的生态环境数据。这些数据主要来自我国生态环境监测部门，其他来自与生态环境相关的不同部门和领域，种类复杂多样、结构各异，其中有结构化的数据，也有非结构化的数据。

一般来说，生态环境大数据是指运用大数据理念、技术和方法，解决生态环境领域数据的采集与存储、计算与应用等一系列问题，是大数据理论和技术在生态环境领域上的应用和实践。

（二）生态环境大数据特征

生态环境大数据总体可归纳为4个基本特征。一是数据容量大。我国在环境监测、气象水文监测、国土资源监测、遥感监测等领域每年都积累大量生态环境相关数据。例如，国家环境质量自动监测网自2000年初起建设运营，经过20余年的积累，汇总了海量的环境质量监测数据，数据量必然由TB级别向PB级别跃升。二是数据类型多。采集的环境数据类型包括网络日志、分析报告、音频、视频、图片、地理位置信息，等等，生态大数据主要涉及环保、气象、水利、国土、农业等领域，同时，社会公众对环境治理问题的密切关注，促使生态大数据概念拓宽到网络通信领域。因此来说，在广义上，生态环境大数据还包括社会统计数据和网络抓取数据，这分别需要从数据库、网站、论坛、App等途径来收集，这些数据涉及生态环境问题的舆情监测。三是存取速度快。与传统的数据挖掘技术不同，生态环境大数据多数为高速实时数据流，这是大数据区分传统数据挖掘显著的特征。四是应用价值高。生态环境大数据经过充分挖掘分析，在碳排放监测管理，溯源分析、预测预警、环保监察执法等方面具有很高的应用价值。

生态环境大数据的应用以问题为导向，通过寻找生态大数据之间的相关性，发现数据间的规律关系，找到问题产生的症结，对问题进行分析总结，最终给予解决问题方式方法。我国对环境数据的处理主要形式为“收集—展示”的模式，对于大量生态环境大数据背后的潜在应用价值尚未完全挖掘，尤其在“双碳”目标背景下，如何实现生态环境大数据的应用价值更值得探究。

二、“双碳”背景下生态环境大数据应用探究

（一）基于生态环境大数据的碳监测综合管理服务应用

我国碳交易市场是以碳排放配额为商品，促使碳排放企业实现碳排放权交易，通过碳排放权的交易达到控制碳排放总量的目的。相关部门按照规定向碳排放企业分配碳排放配额，将碳排放企业纳入碳排放配置管理清单。通过市场实现碳排放配额的交易，在控制碳排放总量的基础上，激励企业碳减排技术的发展。我国现有碳排放交易平台只是提供了一个交易场所，未涉及相关部门、企业、个人关于碳监测、碳统计、碳评价等方面的服务。

基于生态环境大数据，通过系统开发设计，可以面向相关部门提供“双碳”目标进程评估、碳统计核查、低碳企业评价等服务，面向企业、个人提供碳账户、碳信用评价管理等服务，通过信息化手段提升控碳、降碳方面的能力，增强企业、民众的减碳意识，为国家宏观政策制定提供技术支撑，充分发挥行业、企业的能动性，完善现有统计核算体系，提高数据质量，支撑目标指标的分解及考核。

在碳监测综合管理服务方面，应用方向主要有以下六个方面：一是碳监测评估展示。搜集碳排放相关数据，展示碳排放情况及对减污降碳协同治理成效展示。二是碳统计核算。建立碳统计核算方法学库，构建统一的碳统计核算评价体系，用于碳的定量分析。三是碳账户企业管理系统。基于碳核算标准规范，采集企业能源消耗、生成过程消耗等数据，促进主管部门更好地执行监管，帮助企业更好地实现碳管理。四是碳排放趋势预测与预警。对碳排放相关数据进行搜集分析，实现对企业碳排放超标预警和碳排放趋势预测。五是低碳认证服务。以“摸清居民生活碳排放，激励居民生活碳减排”为核心工作目标，建设居民生活碳排放领域的数据标准及基础数据库，确定数据分析模型，开展低碳认证的居民生活领域碳减排应用，促进企业、居民实现自发减排。六是碳信用评价管理。根据金融机构的碳信用评价结果，为企业绿色贷款提供金融支持。

（二）基于生态环境大数据的生态碳汇应用

提升生态系统碳汇增量是实现碳达峰、碳中和目标的重要手段之一，通过植树造林、植被恢复等措施，有效发挥草原、森林、湿地等为主体的生物固碳作用，可以有效提升生态碳汇能力，减少温室气体在大气中浓度的活动，减缓全球气候变暖。

基于生态环境大数据，通过数字化管理的手段，对各类碳汇实施精准监测、有效管理，并发挥市场机制手段展开碳汇交易、促进碳汇发展。通过打造碳汇数字平台可以覆盖可视化展示、核算、评价、评估、交易等诸多功能，完善、准确、有效的生态碳汇数字平台搭建，将在保障生态碳汇资源监测、评估、项目建设方面发挥支撑作用，将会对“双碳”目标的实现发挥重要作用。

在生态碳汇方面，应用方向主要有以下五个方面：一是可视化展示。实现对植被生长的全方位可视化观察，精准地实现对自然生态系统碳汇潜力变化的监测。二是计量核算。建立国内外通用的碳汇交易计量、核算及价值评估体系。三是工程效益评价。通过工程信息统计，从财务、经济、环境影响等方面综合评价生态碳汇工程效益，优化国土空间规划和用途管控，合理安排生态碳汇投入，实现生态系统固碳经济效能最大化。四是增汇评估。依托数据智慧中台的模型分析，对增汇效果进行智能综合评估，为制订科学的生态碳汇方案建议和生态碳汇技术标准提供决策支撑。五是生态碳汇交易。通过提供开发、测算、交易、登记生态碳汇等一站式服务，促进生态产品转化为生态碳汇交易产品，推动生态数字人民币发行，激发生态碳汇交易热情，推动低碳经济发展，为产业升级开辟新途径。

（三）基于生态环境大数据的生态产品价值开发应用

生态产品价值实现作为“绿水青山就是金山银山”核心理念的实践，以多元化手段实现其生态价值转化，对改善生态环境、实现经济发展具有积极意义。在市场实现路径方面，目前农林产品、副产品等权属明晰的生态产品可直接交易，而权属还不够明晰，未来若通过先进的技术手段辨明权属的生态产品（碳汇、水权等）则可通过权属进行交易。

采用“互联网+”模式，在“双碳”目标背景下，整合生态环境大数据，提供“线上、线下”服务，可以建成集生态资源监测、生态资源核算、生态资源账户管理、生态产业开发、生态资源交易、绿色低碳产品推广、绿色金融服务为一体的大数据系统，服务生态产品价值实现全过程，形成生态产品价值服务链，实现生态资源共有、共享。

在生态产品价值实现方面，应用方向主要有以下六个方面：一是生态资源监测。为生态资源的核算、确权登记、财政转移支付提供第三方权威数据，识别“双碳”目标背景下的潜在生态环境治理项目。二是目标考核管理。为生态补偿标准的制定和生态资源的深度挖掘提供数据支撑和科学依据，合理评估生态系统服务价值。三是生态产业开发。建立生态产业、生态企业、生态项目和生态技术信息库，为相关部门和企业提供项目、技术、知识产权信息管理及对接服务。四是生态资源交易。服务碳排放权、用能权、节能量、水权、林权等环境权益的交易，以及森林、土地、矿产、水域等自然资源的出让、租赁等价值变现。五是绿色低碳产品认证。基于生态环境大数据，建立绿色低碳产品认证体系。六是绿色金融服务。利用大数据、区块链等前沿技术，将生态产品资产和传统金融产品结合实现生态价值向经济价值的转化，为绿色低碳生态产业发展和招商引资作出贡献。

三、“双碳”背景下生态环境大数据应用建设的建议

（一）加快碳监测碳交易的法律法规体系建设

加快加强碳监测法律法规建设，健全碳排放监测核查体系的政策法规，为加强碳排放数据质量管理提供坚强法治保障，保障碳排放数据的真实准确，是实现碳排放权交易的基础。建立完善的碳交易法律法规，充分体现碳排放交易规范的权威性、稳定性和透明度，利于碳排放交易制度推行，同时可有效保障碳排放权交易市场规范运行。

（二）加快构建碳排放监测体系

目前，我国只在重点城市、重点行业设置了140多个各类监测点位，碳排放监测体系建设处于初步阶段，远不足以支撑碳排放监测需求。因此，加快构建覆盖重点行业、城市、区域的碳监测网络编制，对客观评价温室气体排放水平，支撑碳市场的运转和编制国家温室气体排放清单具有重要意义。

（三）建立统一规范的碳排放动态核算体系

目前，没有建立碳排放动态核算体系，缺少统一标准，这对于推进碳达峰、碳中和工作计量考核相当不力。建立健全统一的、规范的碳排放数据监测计量、核算、报告、核查等技术规范体系，实现碳排放及相关数据信息化存证溯源、不可篡改和加密，实现数据在线交叉验证，强化数据在线核查、异常数据精准识别和预警。碳排放核算是开展产品生命周期碳足迹核算和绿色产品评估认证的前提，是碳排放贸易发展重要保障。

（四）加快构建碳排放监测体系深化碳数据要素高效共享

碳中和是一项复杂的系统工程，根据调研，虽然“双碳”应用系统的构建以生态环境大数据为主，但是碳数据要素涉及多地域、多行业。因此，相关部门应制定政务数据共享协调机制，为实现跨地域、跨层级、跨部门实现数据共享提供依据，推动碳数据要素精准高效共享。

（五）加大碳达峰碳中和工作的财政支撑

无论是碳监测体系的构建，还是“双碳”生态环境大数据平台的建设，以及碳金融市场的稳定发展都需要强大的财政资金作支撑。因此，加强财政资源统筹，优化财政支出结构，加大对碳达峰碳中和工作的支持力度，不断提升财政资源配置效率和财政支持碳达峰碳中和资金使用效益有助于推动碳中和目标顺利实现。

四、结语

综上所述，随着大数据应用技术的不断发展，碳监测体系的完善，“双碳”全要素数据的不断积累，数据共享管理办法的制定，信息“孤岛”现象将会消除，数据资源将真正实现互联互通，通过充分挖掘生态环境大数据价值，可以实现二氧化碳排放智能化精准管控，保障碳交易市场规范运行，为“双碳”目标实现的政策制定和决策管理提供辅助支撑。

参考文献：

[1]赵芬，张丽云，赵苗苗，等．生态环境大数据平台架构和技术初探[J]．生态学杂志，2017，36（03）： 824-832．

[2]何振超．生态环境大数据的概念、框架和应用[J].资源节约与环保，2021，（2）： 135-136．

[3]孙博文，彭绪庶.生态产品价值实现模式关键问题及制度保障体系[J].生态经济，2021，37（06）：13–19.

[4]陈健鹏，高世楫.我国促进生态产品价值实现相关政策进展 [J].发展研究，2020（02）： 57–69.

[5]常杪，冯雁，郭培坤，等.环境大数据概念、特征及在环境管理中的应用[J]. 中国环境管理，2015，（06）： 26-30.