黃善邦

【摘要】環(huán)境監(jiān)測(cè)是對(duì)影響環(huán)境的各種因素進(jìn)行分析研究的措施，是一種利用和保護(hù)環(huán)境資源的有力舉措。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用數(shù)據(jù)流處理技術(shù)可以有效提升環(huán)境監(jiān)測(cè)的科學(xué)性和技術(shù)性，本文通過對(duì)數(shù)據(jù)流技術(shù)進(jìn)行分析，探討一下其在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境保護(hù)；監(jiān)測(cè)技術(shù)；數(shù)據(jù)算法

引言

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中往往使用多種技術(shù)手段，這些技術(shù)手段都是為環(huán)境監(jiān)測(cè)做貢獻(xiàn)的，環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的是通過對(duì)影響環(huán)境變化的不利因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，再采取積極性措施去保護(hù)環(huán)境，保護(hù)我們生存的環(huán)境不因破壞性因素而導(dǎo)致?lián)p壞和發(fā)生巨大變化。

1、環(huán)境保護(hù)的積極意義

環(huán)境保護(hù)是一項(xiàng)專門服務(wù)于自然環(huán)境和生存環(huán)境的職業(yè)，環(huán)境監(jiān)測(cè)是通過對(duì)環(huán)境中對(duì)環(huán)境造成污染和破壞的值進(jìn)行測(cè)定和計(jì)算，得出環(huán)境污染和破壞的程度。造成環(huán)境污染和破壞的因素有很多，其中大部分來源自人類活動(dòng)。環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要有各種生活物質(zhì)的排放、工業(yè)活動(dòng)造成的廢氣廢水排放。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)得出的數(shù)據(jù)，來測(cè)定環(huán)境變化的實(shí)時(shí)性以及造成環(huán)境變化的原因。再根據(jù)造成環(huán)境變化的原因，進(jìn)而分析出環(huán)境污染治理的措施和方案，為環(huán)境的保護(hù)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)資料。隨著我們生活環(huán)境的不斷變化，在變化趨勢(shì)上呈現(xiàn)出破壞與保護(hù)并存的局面，環(huán)境的破壞導(dǎo)致我們生活環(huán)境的惡化，這種惡化已造成我們的生活出現(xiàn)了困擾，環(huán)境監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)技術(shù)手段為環(huán)境保護(hù)的開展打下了基礎(chǔ)。

2、環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容

環(huán)境監(jiān)測(cè)在分類上分為環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)和環(huán)境污染監(jiān)測(cè)。其中環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)是對(duì)生態(tài)環(huán)境的一種監(jiān)測(cè)措施，污染源監(jiān)測(cè)是對(duì)人類生活環(huán)境的監(jiān)測(cè)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)上主要運(yùn)用到的技術(shù)手段有物理理論、化學(xué)理論、光學(xué)理論、生物理論等。在早期的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段中，化學(xué)手段是最常用的技術(shù)措施，這是因?yàn)槲廴疚锿c化學(xué)物質(zhì)易發(fā)生反應(yīng)。隨著導(dǎo)致環(huán)境污染因素的復(fù)雜化，不僅僅化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致環(huán)境污染，噪聲、空氣、光波等污染因素的加入，使環(huán)境監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)一步的擴(kuò)大，監(jiān)測(cè)難度的增加，都大大促進(jìn)了環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)措施的發(fā)展。這期間隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息化技術(shù)、生物學(xué)的發(fā)展，環(huán)境監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段在發(fā)展上呈現(xiàn)出自動(dòng)化、智能化的趨勢(shì)。在我國環(huán)境監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：自然因素、污染因素、人類活動(dòng)因素。環(huán)境監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化、收集變化的數(shù)據(jù)、分析環(huán)境變化的因素、研究保護(hù)環(huán)境的措施，可以有效的為環(huán)境的保護(hù)提供技術(shù)支撐。

3、數(shù)據(jù)流處理技術(shù)的原理

3.1 數(shù)據(jù)流技術(shù)基本特點(diǎn)

數(shù)據(jù)流處理技術(shù)是通過數(shù)據(jù)流技術(shù)，建立一個(gè)數(shù)據(jù)模型，再通過這個(gè)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、比對(duì)，進(jìn)而得出詳細(xì)的研究結(jié)果。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)流可以使無序的，也可以是無界的，基本上數(shù)據(jù)流呈現(xiàn)出流動(dòng)性和不固定性。在數(shù)據(jù)流中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以是各種狀態(tài)，但是它一定要符合某一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的基本組合。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的數(shù)據(jù)項(xiàng)都是抽象的實(shí)例，都是有存在依據(jù)的。所謂數(shù)據(jù)流就是一個(gè)隨著時(shí)間的發(fā)展而發(fā)展變化的數(shù)據(jù)元祖，且這個(gè)元祖由時(shí)間順序而有先后順序。數(shù)據(jù)流具有以下幾個(gè)特征：1.無限性.在數(shù)據(jù)流中無論數(shù)據(jù)怎么增加都是沒有上限的，且隨著數(shù)據(jù)的增加，管理員往往采用數(shù)據(jù)壓縮的方式儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。2.動(dòng)態(tài)性.數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)隨著時(shí)間和環(huán)境的變化呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)性的特征，具有非固定性和不可知性。3.瞬間性.數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)往往發(fā)生于一瞬之間，雖然導(dǎo)致這一瞬間的因素有多種，除非進(jìn)行了數(shù)據(jù)記錄。

3.2 分布式數(shù)據(jù)流技術(shù)

在數(shù)據(jù)流的架構(gòu)上有集中式和分布式之分。集中式數(shù)據(jù)流處理方式是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟硬件的支持下進(jìn)行的，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件要求要高，在處理大數(shù)據(jù)時(shí)往往變得很慢，不利于環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開展。在環(huán)境監(jiān)測(cè)中使用分布式數(shù)據(jù)流技術(shù)是有著優(yōu)勢(shì)的。首先環(huán)境監(jiān)測(cè)的范圍廣，涉及到的技術(shù)手段眾多，若采用集中式架構(gòu)，往往在處理時(shí)出現(xiàn)延時(shí)性，不利于數(shù)據(jù)流瞬時(shí)性特征的收集和保存。采用分布式數(shù)據(jù)流系統(tǒng)，既可以在架構(gòu)時(shí)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的鋪設(shè)節(jié)省一些設(shè)備，又可以大大優(yōu)化環(huán)境監(jiān)測(cè)的工作效率。分布式數(shù)據(jù)架構(gòu)方式具有操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)過載保護(hù)上具有更好的優(yōu)勢(shì)。

3.3 數(shù)據(jù)流處理方式的算法

在數(shù)據(jù)流處理方式中需要使用J&ACOUNT和J&AMAX算法。其中J&ACOUNT算法是J-A算法的一種，在計(jì)算方式上采用增量的方式，使用COUNT方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和選擇，具有直接性和間接性，在計(jì)算方式上較傳統(tǒng)計(jì)算方式具有先進(jìn)性優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的計(jì)算方式較為繁瑣，且查詢方式復(fù)雜。在滑動(dòng)窗口中有著重復(fù)性操作，大大增加了數(shù)據(jù)流處理系統(tǒng)的計(jì)算壓力和儲(chǔ)存壓力。

使用J&ACOUNT計(jì)算方式，在滑動(dòng)窗口式可以使用COUNT直接定義到關(guān)鍵部分，直接運(yùn)算并得出結(jié)果，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。其中在編輯運(yùn)算程序中能夠?qū)γ芏染W(wǎng)格進(jìn)行調(diào)整，編寫應(yīng)用程序算法為：

Procedure D-Stream

t；

Initialize an empty hash table grid_list；

While data stream is active do

Read record x=（x1，x2，x3.....xd）；

If（g not in grid_list）insert g to grid_list；

Update the characteristic vector of g；

If t=gap then

Call initial_clustering（grid_list）；

End if

在數(shù)據(jù)流每一個(gè)計(jì)算流程中，J&ACOUNT計(jì)算方式便會(huì)將數(shù)據(jù)放置對(duì)應(yīng)多維空間中的離散密度網(wǎng)格，然后更新密度網(wǎng)格中的特征向量。離線部分在每間隔gap時(shí)間參數(shù)段內(nèi)，自動(dòng)調(diào)整時(shí)間動(dòng)態(tài)參數(shù)，使其最后計(jì)算結(jié)果滿足周期調(diào)整簇。

4、結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)中所必要的一個(gè)環(huán)節(jié)，環(huán)境監(jiān)測(cè)為環(huán)境保護(hù)提供了必要的數(shù)據(jù)資料和分析結(jié)果，為環(huán)境保護(hù)的開展提供了保護(hù)方向。在環(huán)境監(jiān)測(cè)上，使用數(shù)據(jù)流分析技術(shù)，可以使環(huán)境監(jiān)測(cè)的結(jié)果更為準(zhǔn)確和科學(xué)，使環(huán)境監(jiān)測(cè)工作真正的在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮出應(yīng)有的必要性作用。