張 成，李 婕，康紅陽，劉玉停

（1.泰安市生態(tài)環(huán)境局，山東 泰安 271000；2.北京英視睿達(dá)科技有限公司，北京 100071）

近年來，我國經(jīng)濟迅猛發(fā)展，但經(jīng)濟增長也無疑是一把雙刃劍，一方面改善了人們的生活方式，提高了人們的幸福感，而另一方面又一定程度上忽視了生態(tài)環(huán)境的保護，危害了人們的身體健康。蘇皖魯豫交界地區(qū)是京津冀及周邊地區(qū)和長三角地區(qū)兩大大氣污染防治重點區(qū)域的連接帶。該地區(qū)空氣質(zhì)量改善進(jìn)展相對較慢，大氣污染問題逐漸凸顯，已成為全國大氣污染最嚴(yán)重的地區(qū)之一[1]。

“十三五”以來，黨中央國務(wù)院對堅決打好污染防治攻堅戰(zhàn)作出了戰(zhàn)略部署，提出了更高要求。面對各種環(huán)境問題，環(huán)境監(jiān)管能力亟待提升。2016年11月，生態(tài)環(huán)境部啟動了“千里眼計劃”[2]，綜合利用衛(wèi)星遙感、氣象，以及地面觀測等各類數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)鎖定其中污染物排放強度大、工業(yè)企業(yè)相對集中的網(wǎng)格進(jìn)行重點監(jiān)管，并在涉氣污染相對集中的熱點網(wǎng)格內(nèi)布設(shè)地面監(jiān)測微站，實時監(jiān)控污染變化，按時推送相關(guān)信息[3]。為精準(zhǔn)治污提供了有效的數(shù)據(jù)支撐，提升了區(qū)域環(huán)境管理水平，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)起到了積極作用。

1 熱點網(wǎng)格概述

1.1 大氣熱點網(wǎng)格簡介

“大氣污染熱點網(wǎng)格”是生態(tài)環(huán)境部對“2+26”城市范圍內(nèi)，按3 km×3 km劃分的網(wǎng)格，利用衛(wèi)星遙感、反演、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，來確定每個網(wǎng)格大氣中PM2.5的平均濃度，并篩選出PM2.5濃度較高的網(wǎng)格進(jìn)行重點監(jiān)管。在熱點網(wǎng)格內(nèi)加密布設(shè)微站，最小分辨率可達(dá)500 m×500 m，從而精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)異常情況。

各個城市的大氣熱點網(wǎng)格數(shù)量有所不同，一般為城市面積的約10%。大氣熱點網(wǎng)格的推廣和運用是推進(jìn)精細(xì)化管理而推廣的一種環(huán)境監(jiān)察手段。以實時、準(zhǔn)確的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)作為管理基礎(chǔ)，量化屬地的空氣污染狀態(tài)，實現(xiàn)屬地量化管理和空氣質(zhì)量多維信息的展示，形成了全覆蓋式網(wǎng)格化精準(zhǔn)監(jiān)控，解決環(huán)境治理的“最后500米”問題。增強了環(huán)保工作的預(yù)見性，準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)判潛在環(huán)境風(fēng)險[4]。

1.2 大氣熱點網(wǎng)格運行機制及實施現(xiàn)狀

熱點網(wǎng)格運行總體分為監(jiān)測層、平臺層與運用層。顧名思義，監(jiān)測層即通過空氣微站實時監(jiān)測不同污染物數(shù)據(jù)?？諝馕⒄緦崟r監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實時發(fā)送至后臺服務(wù)器后統(tǒng)計匯總，并基于“天地一體”生態(tài)環(huán)境三維立體監(jiān)測，即結(jié)合氣象、衛(wèi)星遙感等進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，得到網(wǎng)格內(nèi)各類污染物參數(shù)的濃度，并據(jù)此濃度進(jìn)行一系列的算法，識別實時或長時間網(wǎng)格濃度高于周邊濃度的網(wǎng)格進(jìn)行報警為平臺層。分析結(jié)果及報警信息等通過電腦Web端、手機APP等形式及時推送給網(wǎng)格監(jiān)管或網(wǎng)格巡查人員等，稱作應(yīng)用層。

空氣微站的建設(shè)是熱點網(wǎng)格能否正常運行的關(guān)鍵。微站設(shè)備小，易安裝，可高密度建設(shè)。目前空氣微站監(jiān)測項目一般包括PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、O3共6項環(huán)境空氣質(zhì)量參數(shù)和TVOC等，氣象數(shù)據(jù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、壓強、濕度等指標(biāo)。

熱點網(wǎng)格監(jiān)管系統(tǒng)的建設(shè)一般采用“網(wǎng)格化監(jiān)測+政府購買服務(wù)”的服務(wù)模式[5]，通過第三方建設(shè)數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)平臺，為政府提供穩(wěn)定、持續(xù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品的推送服務(wù)及保障服務(wù)，為大氣污染防治監(jiān)控提供大氣污染相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品推送服務(wù)支持。

主要流程包括三個方面：政府購買服務(wù)的第三方單位搭建服務(wù)平臺；將生產(chǎn)好的服務(wù)產(chǎn)品推送至環(huán)保部門，后根據(jù)實際情況給出需求反饋；根據(jù)環(huán)保部門需求，進(jìn)行分析、研究、開發(fā)，并更新平臺，從而為政府提供穩(wěn)定的服務(wù)。

2 泰安市大氣熱點網(wǎng)格實施現(xiàn)狀

2.1 泰安市概況

泰安市，位于山東省中部，北依省會濟南，南臨曲阜，東連商城臨沂，西瀕黃河，總面積7 761平方千米，地處東經(jīng)117.129，北緯36.195，屬魯中山區(qū)的一部分，整個地勢自東北向西南傾斜，五岳之首的東岳泰山雄踞市域北部，橫跨市岱岳區(qū)、泰山區(qū)和肥城市，向東延伸至濟南市萊蕪區(qū)、鋼城區(qū)。屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)。

2.2 大氣熱點網(wǎng)格在泰安市的布設(shè)

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部熱點網(wǎng)格監(jiān)管要求，同時結(jié)合泰安市主城區(qū)大氣污染監(jiān)管要求，點位布設(shè)充分考慮泰安市主城區(qū)污染企業(yè)布局，科學(xué)布設(shè)，覆蓋泰安市主城區(qū)熱點網(wǎng)格及重點區(qū)域。點位布設(shè)覆蓋泰安市主城區(qū)重點區(qū)域，即，環(huán)境敏感區(qū)域（考核站周邊）、用生態(tài)環(huán)境部技術(shù)識別的“熱點網(wǎng)格”區(qū)域、重點污染企業(yè)區(qū)域、交通主干道監(jiān)測點、重要邊界傳輸點，共包括40臺六參數(shù)高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備（PM2.5、PM10、NO2、CO、SO2、TVOC）、116臺五參數(shù)高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備（PM2.5、PM10、NO2、CO、O3）、6臺五參數(shù)高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備（SO2、NO2、CO、O3、TVOC）、19臺四參數(shù)高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測微站（PM2.5、PM10、NO2、CO）、48臺三參數(shù)（NO2、CO、O3）高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測微站（NO2、CO、O3）。同時，按照生態(tài)環(huán)境部《熱點網(wǎng)格現(xiàn)場檢查指南（試行）》及《PM2.5污染較重網(wǎng)格排查整改指南（試行）》的要求進(jìn)行熱點網(wǎng)格的信息推送、核查、反饋等工作，布設(shè)點位情況見圖1。

圖1 泰安市高密度空氣質(zhì)量監(jiān)測點位圖

2.3 泰安市大氣熱點網(wǎng)格的管理體系

建立三級平臺管理體系。其中市生態(tài)環(huán)境局為一級平臺，各區(qū)分局為二級平臺，街道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為三級平臺（圖2）。三級平臺通過到現(xiàn)場排查，將發(fā)現(xiàn)問題通過手機APP反饋到平臺，對于可以立即整改的內(nèi)容可就地整改，對于無法整改內(nèi)容在反饋時進(jìn)行說明。二級平臺根據(jù)三級平臺反饋的問題將問題轉(zhuǎn)辦給其他部門，如住建局、城管局、環(huán)衛(wèi)部門等，其他部門整改完畢后須提交給二級平臺。二級平臺根據(jù)整改情況將問題標(biāo)記為完結(jié)，或要求繼續(xù)進(jìn)行整改。一級平臺負(fù)責(zé)指揮、協(xié)調(diào)，根據(jù)報警及反饋情況，對問題嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行重點幫扶，對二級平臺無法整改的問題與有關(guān)市直部門進(jìn)行協(xié)調(diào)。

圖2 泰安市熱點網(wǎng)格管理體系

2.4 泰安市大氣熱點網(wǎng)格的主要應(yīng)用

2.4.1 實時報警

每小時推送，對每小時500 m×500 m的小網(wǎng)格濃度與周邊平均濃度在時空關(guān)系上進(jìn)行分析，超出算法學(xué)習(xí)動態(tài)閾值的網(wǎng)格按照濃度差異形成候選報警網(wǎng)格，再基于網(wǎng)格內(nèi)的土地利用數(shù)據(jù)、歷史報警及反饋數(shù)據(jù)對報警網(wǎng)格進(jìn)行二次篩選，最終得到當(dāng)小時報警網(wǎng)格。

2.4.2 網(wǎng)格報警

每天00：00推送，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)，對過去七天500 m×500 m小網(wǎng)格濃度與周邊平均濃度進(jìn)行分析，篩選出過去七天具有統(tǒng)計顯著性的超排時段及超出周邊濃度，按照時序賦權(quán)（距離當(dāng)小時越近，權(quán)重越大）后的濃度積分倒排形成候選報警網(wǎng)格，再基于網(wǎng)格內(nèi)的土地利用數(shù)據(jù)、歷史報警及反饋數(shù)據(jù)對報警網(wǎng)格進(jìn)行二次篩選，最終得到當(dāng)日報警網(wǎng)格。網(wǎng)格報警表明區(qū)域長期存在污染物濃度高于周邊區(qū)域。也是巡查的重點。

2.4.3 巡查及反饋

熱點網(wǎng)格異常區(qū)域報警出現(xiàn)后，由環(huán)境監(jiān)管人員現(xiàn)場檢查，并將反饋信息錄入平臺。逐步建立“雙向反饋”機制：一方面，持續(xù)跟蹤報警區(qū)域排查整治后的改善情況；另一方面，利用現(xiàn)場檢查結(jié)果逐步豐富基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化區(qū)域報警和原因智能識別方法。從而更好地為大氣污染精細(xì)化監(jiān)管提供有效技術(shù)支持。每日在APP推送報警信息的基礎(chǔ)上，將實時報警及網(wǎng)格報警情況匯總，并給出巡查方向，以文件形式發(fā)送至各區(qū)郵箱和工作群中，各街鄉(xiāng)鎮(zhèn)將巡查情況進(jìn)行匯總在APP或郵箱中進(jìn)行反饋。

2.5 泰安市大氣熱點網(wǎng)格工作中存在的問題

2.5.1 報警機制不明朗

基層環(huán)保工作人員或第三方巡查人員在現(xiàn)場巡查時，并未發(fā)現(xiàn)又明顯污染源，實時報警問題的巡查存在滯后性，往往在巡查人員趕到時，異常高值已不存在。

2.5.2 巡查工作下沉困難

熱點網(wǎng)格報警區(qū)域的巡查，需要較多人力，市級部門組織第三方團隊每日進(jìn)行部分報警網(wǎng)格的巡查反而成為網(wǎng)格巡查的主體，但與各街鄉(xiāng)鎮(zhèn)組織巡查相比，存在距離遠(yuǎn)、巡查面窄、巡查量小等問題。

2.5.3 APP使用率較低

目前反饋形式還是以匯總表的形式，不能確定巡查的具體時間及異常區(qū)域的實施狀況，APP使用率較低。

2.5.4 監(jiān)控數(shù)據(jù)無執(zhí)法依據(jù)

熱點網(wǎng)格系統(tǒng)中的各類污染物及報警數(shù)據(jù)不能作為執(zhí)法處罰依據(jù)，只能作為環(huán)境監(jiān)督的輔助手段，造成熱點網(wǎng)格的行政效力不足。

3 建議

結(jié)合已有的數(shù)據(jù)和信息，不斷改進(jìn)熱點報警算法，使報警信息更加有效、科學(xué)、精準(zhǔn)；通過政府的統(tǒng)籌安排，從而增強熱點網(wǎng)格工作的執(zhí)行能力；工作下沉，使巡查工作更全面、及時、精準(zhǔn)，從而提高反饋數(shù)量及質(zhì)量。及時總結(jié)工作中的好做法，形成可推廣和復(fù)制的經(jīng)驗成果，使大氣污染防治工作取得新突破。

4 結(jié)論

大數(shù)據(jù)時代的來臨，使大氣熱點網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用成為可能。這對我國的大氣污染防治工作具有十分重要的意義。此技術(shù)深度融合空氣質(zhì)量、氣象、衛(wèi)星等環(huán)境監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)，形成貫穿“空-天-地”的多層次立體監(jiān)測體系?？山鉀Q監(jiān)測手段相對單一、管理方式相對被動、防控體系稍弱等問題。

這一技術(shù)的不斷運行，將改變憑經(jīng)驗、憑感覺的粗放式的監(jiān)管及巡查模式，進(jìn)而走向網(wǎng)格化、精準(zhǔn)化的科學(xué)轉(zhuǎn)變。憑借其“天地一體”生態(tài)環(huán)境三維立體監(jiān)測體系，及科學(xué)收集、精準(zhǔn)定位和及時預(yù)警等優(yōu)點，大氣網(wǎng)格化監(jiān)測系統(tǒng)將成為環(huán)保監(jiān)管部門的一把利器，大大提高環(huán)境監(jiān)管的工作效率和能力。