程麟鈞

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

我國大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享技術(shù)現(xiàn)狀、問題及對策

程麟鈞

中國環(huán)境監(jiān)測總站，國家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2012 年以來，隨著新環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的逐步推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了地級以上城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)和發(fā)布，截至2015 年底數(shù)據(jù)量已超10 TB。隨著大氣十條貫徹實(shí)施，空氣質(zhì)量監(jiān)測逐步擴(kuò)展到縣級城市，我國區(qū)域、背景等空氣質(zhì)量監(jiān)測也在持續(xù)推進(jìn)中，并不斷引入溫室氣體，VOCs、黑炭等新指標(biāo)，大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)量激增。但國內(nèi)大氣環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的大量數(shù)據(jù)獨(dú)立分布在各級業(yè)務(wù)部門和科研院所，缺乏全國統(tǒng)一的大氣污染監(jiān)測共享平臺，導(dǎo)致全國各個(gè)單位、部門的監(jiān)測信息割裂化、碎片化,難以對全國性、區(qū)域性大氣環(huán)境的現(xiàn)狀和變化趨勢給出全面、清晰的分析,對污染物的時(shí)空分布變化信息和趨勢判斷不能滿足國家污染控制決策和應(yīng)對環(huán)境外交的急需。怎樣將海量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)性資源，充分挖掘數(shù)據(jù)的使用價(jià)值，滿足政府部門、科研單位、社會(huì)公眾的各種需求，成為當(dāng)務(wù)之急。

通過對國內(nèi)相關(guān)研究進(jìn)行梳理和總結(jié)發(fā)現(xiàn),數(shù)據(jù)資源共享、平臺及共享機(jī)制等領(lǐng)域研究取得了大量研究成果,對大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺、共享機(jī)制和管理制度的研究具有借鑒價(jià)值。大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的產(chǎn)生性質(zhì)不同于科學(xué)研究數(shù)據(jù),其具有業(yè)務(wù)化、長期連續(xù)的特點(diǎn),需要在科學(xué)數(shù)據(jù)共享機(jī)制共性的基礎(chǔ)上,探索此類數(shù)據(jù)共享機(jī)制的相關(guān)問題。因此，在環(huán)境領(lǐng)域提出環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息共享的主題，研究全國監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享技術(shù)和方法是十分必要的，對于推進(jìn)環(huán)境空氣監(jiān)測大數(shù)據(jù)資源化進(jìn)程是非常有益的探索?；谏鲜霰尘凹艾F(xiàn)狀，為滿足社會(huì)公眾對環(huán)境監(jiān)測大數(shù)據(jù)共享的迫切需求,科技部依托國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”，設(shè)立“大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享技術(shù)及應(yīng)用示范”項(xiàng)目。由中國環(huán)境監(jiān)測總站牽頭，協(xié)同環(huán)境保護(hù)部信息中心、中國環(huán)境科學(xué)研究院、上海市環(huán)境監(jiān)測中心共同開發(fā)研究。該項(xiàng)目從數(shù)據(jù)共享關(guān)鍵技術(shù)研究、共享平臺開發(fā)的角度入手，研究國內(nèi)監(jiān)測數(shù)據(jù)的共享技術(shù)和方法，為大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)資源化進(jìn)行積極的探索與推進(jìn)。

1 項(xiàng)目總體目標(biāo)

圍繞京津冀、長三角、珠三角等東部地區(qū)城市群大氣環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,制定數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)共享機(jī)制及管理制度,研究多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集和質(zhì)控、量值傳遞技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)及數(shù)據(jù)同化技術(shù),構(gòu)建大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中心和共享數(shù)據(jù)集,建立大氣環(huán)境數(shù)據(jù)共享平臺。主要包括：

1)研究大氣環(huán)境監(jiān)測多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)募夹g(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)傳遞與量值溯源技術(shù)、智能化自動(dòng)化質(zhì)量控制技術(shù)。

2)建立集成模型模擬與站點(diǎn)觀測兩種基本手段的多源大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)同化技術(shù)體系，獲取不同時(shí)空尺度的大氣環(huán)境監(jiān)測同化數(shù)據(jù)集，為大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺提供規(guī)則網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)集。

3)基于大數(shù)據(jù)分析方法研究大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)用于不同業(yè)務(wù)目標(biāo)導(dǎo)向的專題數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開展典型區(qū)域重點(diǎn)大氣污染物區(qū)域排放規(guī)律分析研究和大氣污染物動(dòng)態(tài)演變規(guī)律分析研究，構(gòu)建大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析系統(tǒng)架構(gòu)。

4)構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中心，并按照共享機(jī)制及管理制度，依托數(shù)據(jù)中心形成大氣環(huán)境監(jiān)測共享數(shù)據(jù)集,并研究數(shù)據(jù)分級管理、實(shí)時(shí)共享等技術(shù),構(gòu)建大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用。

5)建立全過程管理的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享機(jī)制和管理制度,研究大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享績效評估考核指標(biāo)體系和評估技術(shù)方法,開發(fā)評估系統(tǒng)。

該項(xiàng)目的完成,能夠?yàn)榇髿猸h(huán)境研究、污染防治等環(huán)境保護(hù)科研和業(yè)務(wù)管理提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)服務(wù)支持,保障已有的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)規(guī)范化管理和高效應(yīng)用,因而為“大氣污染成因與控制技術(shù)研究”重點(diǎn)專項(xiàng)提供科技支撐。

2 大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享技術(shù)主要研究內(nèi)容

該項(xiàng)目基于大氣環(huán)境多模式系統(tǒng),開展多模式數(shù)據(jù)融合再分析,有助于提高國家和地區(qū)對空氣污染成因分析的認(rèn)識、有利于制定合理的區(qū)劃管理政策。主要是研究不同類型環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)控技術(shù)、同化技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),為研究大氣環(huán)境變化和制定污染防治政策提供標(biāo)準(zhǔn)化共享數(shù)據(jù)集,滿足大氣環(huán)境科研、業(yè)務(wù)和管理的需求。內(nèi)容主要包括：

1)研究大氣環(huán)境監(jiān)測多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)募夹g(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)傳遞與量值溯源技術(shù)、智能化自動(dòng)化質(zhì)量控制技術(shù)。

2)建立集成模型模擬與站點(diǎn)觀測兩種基本手段的多源大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)同化技術(shù)體系，獲取不同時(shí)空尺度的大氣環(huán)境監(jiān)測同化數(shù)據(jù)集，為大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺提供規(guī)則網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)集

3)基于大數(shù)據(jù)分析方法研究大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)用于不同業(yè)務(wù)目標(biāo)導(dǎo)向的專題數(shù)據(jù)分析技術(shù)，開展典型區(qū)域重點(diǎn)大氣污染物區(qū)域排放規(guī)律分析研究和大氣污染物動(dòng)態(tài)演變規(guī)律分析研究，構(gòu)建大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析系統(tǒng)架構(gòu)。

4)構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)中心，并按照共享機(jī)制和管理制度，依托數(shù)據(jù)中心形成大氣環(huán)境監(jiān)測共享數(shù)據(jù)集,并研究數(shù)據(jù)分級管理、實(shí)時(shí)共享等技術(shù),構(gòu)建大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享平臺并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化應(yīng)用。

5)建立全過程管理的大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享機(jī)制和管理制度,研究大氣環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享績效評估考核指標(biāo)體系和評估技術(shù)方法,開發(fā)評估系統(tǒng)。

3 項(xiàng)目的預(yù)期效益

該項(xiàng)目的立項(xiàng)研究，無論從科研的角度，還是從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)角度來看，都具有顯著的預(yù)期效益。在科研方面，填補(bǔ)了國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)共享方面的空白，促進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展,趕超國際先進(jìn)水平；在經(jīng)濟(jì)效益方面，從產(chǎn)業(yè)預(yù)期上可以推進(jìn)全國環(huán)境監(jiān)測信息化的進(jìn)程,提升我國環(huán)境監(jiān)測方面的技術(shù)水平,帶動(dòng)一批服務(wù)于環(huán)境監(jiān)測企業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和環(huán)保大數(shù)據(jù)分析及通訊網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的發(fā)展；在社會(huì)效益方面，推動(dòng)我國科技資源的整合共享與高效利用,打破科技資源條塊分割、部門封閉、信息滯留和數(shù)據(jù)壟斷的格局。也可為環(huán)境外交提供全國范圍或典型區(qū)域可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)分析結(jié)果支持,具有良好的社會(huì)效益。

建立開放的數(shù)據(jù)共享,形成數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò),以打破數(shù)據(jù)事權(quán)限制,讓數(shù)據(jù)可以重復(fù)使用,自由架構(gòu),支持利用數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)新成為新的趨勢。作為與社會(huì)民生休戚相關(guān)的環(huán)境保護(hù)行業(yè),迫切需要探索環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)資源共享的關(guān)鍵技術(shù),以提高環(huán)保行業(yè)社會(huì)服務(wù)能力。