大数据在水环境监测与管理中的价值及实践

沈 琪

（盐城市响水生态环境监测站，江苏 盐城 224600）

引言

在水环境监测与管理中融入大数据技术时，要结合水环境监测管理的要求选择正确的技术应用方案，注重水环境监测与管理信息的有效整合，将大数据技术贯穿于不同的工作环节，逐步提升水环境监测与管理的针对性，快速应对水环境管理中存在的各项问题，凸显现代化的工作方案。

1 水环境监测与管理的目标

随着工业化和城市化的快速发展，水环境污染问题日益突出，给人类健康和生态系统带来了严重的威胁。为了保护水资源，维护生态平衡，水环境监测与管理显得尤为重要。水环境监测与管理的目标，旨在确保水的质量达到国家和国际标准，减少水污染和生态破坏的风险，为人类提供清洁、可持续的水资源。具体而言，水环境监测与管理的目标包括以下几个方面：首先是建立全面的水环境监测体系，包括监测网络、监测方法和监测设备的建设和完善。通过建立监测站点覆盖全国各地的重要水域，使监测工作覆盖范围更广、精度更高。同时，不断改进监测方法和技术，提高数据的准确性和可靠性。此外，提高监测设备的性能和稳定性，确保监测工作能够持续进行。

其次是建立全面的水环境数据管理系统，实现数据的收集、存储、分析和共享。通过建立统一的数据标准和格式，确保不同机构和部门的数据能够互通互用。同时，借助现代信息技术手段，建立起实时监测和预警系统，及时掌握水环境的变化和污染源的情况。通过对数据的分析和挖掘，为政府决策提供科学依据，为公众提供准确的水环境信息，以及制定和执行科学合理的水环境保护政策和措施。通过科学评估和预测，制定符合国情和地方实际的水环境标准和限排规定。同时，加强对重点污染行业和区域的监管，推动节水、水治理和水资源的综合利用，提高水资源的利用效率。此外，还需要加大对水环境污染的惩罚力度，确保法律法规的严格执行。

最后是加强国际交流与合作，推动全球范围内的水环境治理。水污染问题是全球性的挑战，需要各国共同努力。通过与国际组织和其他国家的合作，分享经验和技术，共同研究解决方案，推动水环境治理的全球合作[1]。通过多边合作机制，加强对跨境水污染的治理和管理，确保水资源的可持续利用。水环境监测与管理的目标，是为了保护水资源、保障生态安全、维护人类健康和推动可持续发展。它需要政府、企业、科研机构和公众的共同参与和努力。

2 大数据技术在水环境监测与管理中运用的作用

近年来，随着社会的快速发展和环境问题的日益凸显，水资源的保护和管理已经成为全球范围内的关注焦点。为了监测和管理水环境，科学家们引入了大数据技术，其在水环境监测与管理中的应用作用不可忽视。大数据技术为水环境监测提供了高效、精准的手段，传统的水环境监测方法通常需要大量的人力、物力和时间投入，而且数据的采集和处理过程相对较慢。然而，借助大数据技术，科学家们能够利用各类传感器、监测设备和网络系统，实时、自动地收集和分析大量的水质、水量、水生态等方面的数据。这样一来，监测数据的时效性和准确性大幅提升，为环境管理部门和决策者提供了科学依据。同时大数据技术在水环境管理中发挥了重要的决策支持作用。借助大数据技术，科学家们可以对水质污染源进行实时监测和定位，帮助相关部门快速找出污染源头，并采取相应的控制措施。此外，大数据技术还能够进行水环境模拟和预测，通过对历史数据和实时数据的分析，科学家们可以模拟不同情景下的水质变化趋势，为环境管理决策提供科学依据。除此之外，大数据技术还能够帮助提升水环境管理的效率和精细化程度。在传统的管理模式中，往往需要大量的人力投入进行日常巡查和监测工作，工作效率低下且存在着盲区。而引入大数据技术后，科学家们可以通过数据分析和智能算法，对水环境进行自动监测和评估，发现异常情况及时报警。这样一来，不仅可以减轻管理人员的工作负担，还能够加强对水环境的实时和全面监管，提高了管理效率和水质管控的精度。此外，大数据技术还可以促进水环境监测与管理的信息共享和合作。通过搭建互联网平台或者数据共享平台，科学家们可以将各地的监测数据进行整合和共享，实现跨区域、跨部门的信息流通和共同监管。这种跨界合作和信息共享的模式有助于加强水环境问题的全球治理，促进不同地区和国家之间的合作与交流[2]。大数据技术在水环境监测与管理中发挥着重要的作用。它不仅提高了监测数据的时效性和准确性，为决策者提供科学依据，还能够提升管理效率和精细化程度，促进信息共享和合作。

3 大数据在水环境监测与管理中的具体应用

3.1 创新监测手段

创新监测手段是指基于科学技术的发展和信息化的进步而开发出的全新水环境监测方法和工具，它们能够更准确、更高效地获取并处理水环境相关的各种数据，为水环境的管理和保护提供更可靠的依据。而其中，大数据技术的应用无疑是创新监测手段中的一大亮点。随着互联网的普及和信息化的深入推进，大数据技术已经成为各个领域的热门话题。在水环境监测与管理中，大数据技术的应用也已经取得了显著的成果。传统的水环境监测手段主要依赖于人工采样和实验室分析，这种方法存在着操作复杂、耗时耗力等问题，且采样点有限，不能全面准确地反映水环境状况。而大数据技术的引入则能够有效地解决这些问题。首先，大数据技术通过搭建数据平台和建立数据集，能够实现大规模数据的采集和存储。传感器网络的建设和大规模监测设备的应用使得海量的水环境数据能够被高效采集和存储起来，并通过云计算等技术实现数据的共享和传输。这为水环境的监测与管理提供了更加全面、准确的数据基础。

其次，大数据技术通过数据挖掘和分析，能够从庞大的数据集中提取并发现隐藏的规律和关联性。传统的水环境监测手段所得到的数据往往需要经过繁琐的数据处理和分析才能得出有意义的结论。而大数据技术的应用则能够通过机器学习、人工智能等算法，自动分析数据、发现异常变化，并预测未来的水环境状况。这使得水环境监测可以更加及时、准确地发现问题和预警风险。此外，大数据技术还可以与地理信息系统（GIS）相结合，实现对水环境监测数据的空间化分析和可视化呈现。通过将水环境数据与地理数据相结合，可以更加直观地了解水环境的空间分布和变化趋势。基于GIS的大数据分析平台可以通过地图、图表等方式将监测结果直观呈现，从而方便相关部门和公众了解水环境的状况，并采取相应的管理和保护措施。除此之外，大数据技术还可以与无人机、卫星遥感等技术结合，实现对水环境的遥感监测。通过无人机的航拍和卫星的遥感，可以及时获取大范围的水环境数据，包括水体的水质、水位、植被覆盖等信息。这种遥感监测手段不仅能够实现对水环境的全面覆盖，还可以提供高数据的分辨率，帮助相关部门更好地了解和管理水环境[3]。

3.2 整理水环境信息

水是生命之源，维护水环境的健康与安全对于人类的生存和发展至关重要。借助现代科技的发展，工作人员可以利用大数据技术来整理和分析水环境方面的信息，从而更好地监测和管理水资源。整理水环境信息是一个复杂而关键的过程，在前期工作中，需要收集各类水环境数据，包括水质数据、水体监测数据、水生态数据以及人类活动对水环境的影响等。这些数据的来源不同，可能涉及多个部门、机构或组织。因此，需要对这些数据进行有效的整合和清洗，保证数据的准确性和一致性。大数据技术在整理水环境信息方面发挥着重要的作用。首先，它可以帮助工作人员处理海量的数据，高效地将各种数据整合为一个统一的数据库。通过数据的标准化和规范化，可以更好地进行数据的比较和分析，从而更准确地了解水环境的现状和趋势。同时，大数据技术可以帮助人们挖掘数据中的潜在信息和模式。通过数据的统计分析和机器学习算法，工作人员可以发现水环境数据中隐藏的规律和趋势。例如，工作人员可以通过分析水质数据，预测水体中某种有害物质的浓度变化趋势，从而及时采取相应的措施进行治理和改善。此外，大数据技术还可以帮助工作人员建立水环境模型，模拟水环境变化和预测未来的发展趋势。通过整合不同的数据源和参数，工作人员可以建立复杂的水环境模型，模拟不同因素对水环境的影响，并预测未来的水质状况和水资源供需情况。这些模型可以为决策者和管理者提供科学依据，指导水资源的合理利用和保护。大数据技术在整理水环境信息方面具有重要的应用价值。通过利用大数据技术，工作人员可以更好地理解和把握水环境的现状和变化，为水资源的管理和保护提供有力的支持。然而，工作人员也要认识到大数据技术的应用仍然面临一些挑战，如数据的隐私保护、算法的准确性和模型的可靠性等。

3.3 在线监测污染源

近年来，污染源在线监测在环境保护领域得到了越来越广泛的应用和重视，它利用先进的传感技术和大数据分析方法，实时监测和分析污染源的排放情况，为环境保护部门提供了重要的数据支持和科学决策依据。大数据在水环境监测与管理中的具体应用是指利用大数据技术和方法，对水环境中的污染源进行在线监测和分析。传统的水环境监测手段主要依靠定点取样、实验室分析等，由于取样周期较长、分析结果时间滞后等原因，使得监测数据的时效性和准确性受到限制。而污染源在线监测通过安装传感器设备和监测系统，可以实时、连续地监测污染源的排放情况，获取大量的实时数据。在污染源在线监测中，大数据技术的应用可以分为两个方面。首先是数据采集和传输方面，通过广泛应用传感器技术，实时获取水体中各种物理、化学参数的数据，并通过网络传输到数据中心进行存储和处理。其次是数据分析和决策方面，通过大数据分析算法，对监测数据进行全面、准确的分析，提取有价值的信息，为环境保护决策提供科学依据。

污染源在线监测的优势主要体现在以下几个方面：首先是实时性和连续性。传统的监测方法只能获得有限的监测点数据，且监测周期较长，无法全面反映污染源的实时排放情况。而在线监测可以实时、连续地获取数据，准确反映污染源的排放情况。其次是多元性和全面性。大数据技术可以同时监测和分析多种参数，如水质、流速、温度等，为环境保护部门提供了更全面、多元化的数据支持。再次是快速响应和预警能力。在线监测系统可以及时发现异常情况，并通过数据分析，提供预警信息，为环境保护部门采取有效措施提供依据。污染源在线监测的应用前景广阔。随着大数据技术的不断发展和完善，监测设备的智能化和网络化程度也将不断提高，监测数据的质量和时效性将得到进一步提升。同时，大数据分析算法的优化和升级，将使监测数据的处理和分析更加准确、高效。这些将为环境保护部门提供更多、更有效的数据支持，为相关决策和措施的制定提供更科学、更可靠的依据。

3.4 促进水环境监测信息的共享

近年来，随着信息技术的飞速发展，大数据在水环境监测与管理中的应用日益广泛，成为推动水环境保护工作的重要利器。在过去，水环境监测主要依赖传统的实地采样和实验室分析方法，这种方式耗时费力且成本较高，数据获取不及时，难以做到实时监测和及时预警。而随着大数据技术的引入，水环境监测的方式发生了天翻地覆的变化，大数据技术可以实现水环境监测信息的共享，通过传感器网络和数据采集系统的建设，可以实时收集水环境各项指标的数据，并将其上传至云端平台。各个相关部门、科研机构和企事业单位可以通过云端平台获取这些数据，实现信息的共享和交流。这样一来，不同单位之间可以及时了解水环境的状况，共同参与到水环境保护和治理中来，形成合力，提高水环境管理的效率和准确性。大数据技术还可以实现对水环境监测数据的快速处理和分析，传统的实验室分析方法需要耗费大量的时间和人力，结果也不一定准确。而利用大数据技术，可以对大规模的监测数据进行自动化处理和分析，快速得出准确的结果。例如，通过数据挖掘和机器学习算法，可以分析出水环境中的异常情况和潜在问题，提前做出预警和应对措施。这种快速处理和分析的能力，使得水环境监测工作更加高效和精准。另外，大数据技术还可以实现水环境监测数据的可视化展示。通过数据可视化技术，可以将水环境监测数据以图形、图表等形式直观地展现出来[4]。这样一来，不仅可以方便用户对数据进行观察和分析，还可以使数据更加直观、易懂，提高了共享的效果和推广的力度。同时，数据可视化也有助于公众对水环境状况的了解，加大全社会对水环境保护的重视，并积极参与到水环境保护中来。

4 结语

在水环境监测与管理中融入大数据技术所发挥出的作用较为突出，因此相关人员需要对此引起足够的重视，提高自身的信息素养，掌握大数据技术的运用技巧，与原有水环境监测与管理模式进行相互对接，开发全新的技术应用场景，持续提高水环境监测与管理的科学化和精细化水平，为生态环境管理提供重要的支持。