大数据时代下探索区域大气污染联防联控的新模式

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1、大数据时代下探索区域大气污染联防联控的新模式摘要大数据是继云计算、物联网之后IT产业又一次颠覆性的技术变革，区域大气污染联防联控工作的开展产生了海量结构化与非结构化数据，是大数据技术应用的典型领域。大数据技术为区域大气环境质量管理、地区间协调和合作机制提供数据与决策支持，本文结合区域大气质量模式的局限性，主要介绍了大数据的概念及应用价值，分析了大数据技术为区域大气污染联防联控带来的突破，论述了大数据技术在区域大气污染联防联控的应用方向，并针对大数据技术在该领域面临的挑战进行了总结。关键词大数据技术；区域大气污染联防联控；区域大气质量

2、模式中图分类号X7文献标识码A文章编号1674-6708（2014）116-0107-020引言9近30年来，我国快速工业化和城市化发展使得多种大气污染问题集中爆发，表现为区域复合污染现象突出，大气氧化性增强，多种污染物在大气中发生复杂作用产生二次污染物，并随气象条件进行长距离传输，最终造成跨省市污染、区域性环境恶化趋势等现象。区域大气质量管理制度与管理手段需要根据污染发生、形成及影响机理研究的深化，并结合污染源变化、气象条件、总量减排、控制技术以及社会经济发展等多方面数据进行数据挖掘与深度分析。大气污染联防联控监管数据包含了在线监

3、测设备、互联网、视频监控、移动设备、IT设备等渠道产生的海量数据，其中80%以上是以非结构化的形式而存在的。传统的区域大气质量模式通过对监测数据、气象数据、地理数据等结构化数据的模拟分析，对区域大气污染联防联控工作的开展起到了一定作用，但是由于缺乏对视频、文档等非结构化数据的分析，具有一定的局限性。大数据技术在处理视频、语音、文档、图片等非文字形式呈现的非结构化的数据挖掘、专题分析与预测等方面则更加具备优势。在这样庞大的非结构化数据背后，利用大数据技术，从海量堆积的交互数据当中发现带有趋势性、前瞻性的信息，实现为区域大气质量管理提供

4、有效科学的决策分析。1大数据相关概念与应用价值1.1大数据概念与特点在所有的概念中，比较有代表性的概念是3V定义[1]，即认为大数据需要满足3个特点：规模性（volume）、多样性（variety）和高速性（velocity）。同时，有在3V基础上提出4V特点，国际数据公司（InternationalData9Corporation，IDC）认为大数据还应具有价值性（Value）。尽管存在不同的表述，但一个普遍的观点是，大数据与“海量数据”和“大规模数据”的概念一脉相承，带来了巨大的产业创新的机遇。1.2大数据技术的应用价值目前，大

5、数据的开发与利用已经在医疗服务、零售业、金融业、制造业、物流、电信等行业广泛展开，并产生了巨大的社会价值和产业空间。2012年3月美国奥巴马政府发布了“大数据研究和发展倡议”（Bigdataresearchanddevelopmentinitiative），投资2亿以上美元，正式启动“大数据发展计划”，计划在环境、科学研究、生物医学等领域利用大数据技术进行突破[2]。大数据技术为区域大气污染联防联控工作的开展带来了巨大的价值，但这些价值必须通过数据的有效整合、分析和挖掘才能释放出来。对于结构化数据的整合目前有很多解决方案和软件工具，

6、而对于非结构化数据（如：文本数据、图像数据、信号数据、音频数据、视频数据等）的融合和整合，则面临了更多的挑战。海量数据的生成和累计是区域大气污染联防联控工作开展的必然结果。因此可以说大气污染联防联控工作的开展是建立在数据基础之上，诸多环境保护的决策问题必须通过数据分析才能解决。2区域大气质量模式的局限性及大数据技术带来的突破2.1区域大气质量模式的局限性9空气质量模式的应用为区域大气质量控制、分析不同空间尺度上空气质量变化状况和趋势以及污染防治提供有效科学依据。按照空间尺度划分，空气质量模式分为微尺度模式、城市模式、区域模式、大陆尺

7、度模式和全球模式[3]。区域大气质量模式在大气污染联防联控监管工作的开展中具有一定局限性。第一，区域大气质量模式通过输入研究地区的源排放、地形以及气象资料，运行模式得到该区域的空气质量数据，由于排放清单、气象数据以及模型自身均由不确定性，空气质量模型的模拟结果与真实值难免存在较大误差；第二，在区域大气污染联防联控监管工作的开展过程中，产生了大量的结构化与非结构化数据，但是传统意义上的区域大气质量模式不能结合文档、视频、图片等海量非结构化数据进行综合模拟与分析，存在了大量的数据资源浪费现象；第三，区域大气质量模式主要用于分析大气污染成

8、因、机制，对重点污染行业、重点污染区域进行识别，并且对环境规划效益进行评估，大气污染联防联控相关的监管工作难以基于各类模型的分析结论有效开展。2.2大数据技术为区域大气污染联防联控监管工作带来的新突破9大数据技术通过数据的有效整合、分