梁若冰

摘要：對(duì)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境做出客觀評(píng)價(jià)并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，建立預(yù)警系統(tǒng)，可以有效促進(jìn)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。文章以各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)建立環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，對(duì)生態(tài)環(huán)境安全水平進(jìn)行長(zhǎng)期預(yù)警和短期動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，做到環(huán)境全面監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，觀察分析環(huán)境周期性規(guī)律性變化，便于政府環(huán)保部門等實(shí)施有針對(duì)性的環(huán)境監(jiān)管保護(hù)措施，從而實(shí)現(xiàn)自上而下的環(huán)保工作協(xié)調(diào)穩(wěn)進(jìn)，以及針對(duì)區(qū)域內(nèi)環(huán)境水平的實(shí)際情況，指定相應(yīng)監(jiān)管政策。

關(guān)鍵詞：生態(tài)安全;環(huán)境預(yù)測(cè);生態(tài)大數(shù)據(jù)

生態(tài)環(huán)境主要由自然因素形成，環(huán)境質(zhì)量與生態(tài)安全的水平會(huì)長(zhǎng)期、直接或間接地影響人類的生存發(fā)展。中國(guó)幅員遼闊，經(jīng)度、緯度跨度較廣，多樣的地貌特征和氣候類型形成了多種不同類型的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，以及長(zhǎng)期的粗放式的資源利用，造成多種不同程度的環(huán)境破壞與資源濫用，例如西北地區(qū)水土流失、西藏地區(qū)冰川消融、礦區(qū)過(guò)度開采、林區(qū)牧區(qū)退化嚴(yán)重、水資源濫用與污染等問題。地區(qū)環(huán)境系統(tǒng)不同，所面臨生態(tài)問題也存在差異，在區(qū)域內(nèi)分析評(píng)價(jià)特定的生態(tài)環(huán)境并對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)，可提供因地制宜的環(huán)境保護(hù)措施依據(jù)。

環(huán)境預(yù)警是指基于區(qū)域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，對(duì)資源開發(fā)利用的生態(tài)后果、區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化以及生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和警報(bào)。環(huán)境問題對(duì)區(qū)域內(nèi)經(jīng)濟(jì)影響顯著，分析生態(tài)現(xiàn)狀，做出精準(zhǔn)評(píng)價(jià)以及根據(jù)現(xiàn)有環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果預(yù)測(cè)未來(lái)環(huán)境質(zhì)量水平發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)措施的落實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)維持生態(tài)平衡、提高環(huán)境水平，建設(shè)生態(tài)文明以協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

反映環(huán)境問題的指標(biāo)數(shù)據(jù)有著種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)，同時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集也沒有做到全時(shí)段全范圍覆蓋，為精準(zhǔn)處理好環(huán)境問題，就必須解決環(huán)境數(shù)據(jù)問題。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為此帶來(lái)契機(jī)。國(guó)家有關(guān)政策的出臺(tái)指出大數(shù)據(jù)技術(shù)在改善生態(tài)環(huán)境綜合水平方面的重要地位。近年來(lái)許多學(xué)者在生態(tài)安全預(yù)警不同領(lǐng)域進(jìn)行研究，主要在于預(yù)警前區(qū)域環(huán)境評(píng)價(jià)體系構(gòu)建、動(dòng)態(tài)或長(zhǎng)期預(yù)警、精細(xì)化預(yù)警范圍等;以及將大數(shù)據(jù)技術(shù)融入生態(tài)評(píng)價(jià)、環(huán)境治理等領(lǐng)域。

一、環(huán)境大數(shù)據(jù)的提出

（一）大數(shù)據(jù)技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展

以信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用為基礎(chǔ)，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展愈發(fā)受到重視。大數(shù)據(jù)在各領(lǐng)域的有效應(yīng)用，可以顯著提高效率，不僅在科研范圍，在政府管理層面以及日常生活的諸多方面都帶來(lái)積極的影響。

將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，形成生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)理念，以促進(jìn)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染治理、資源有效利用、提高公共衛(wèi)生水平等。

（二）生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)概念及政策的提出

早在20世紀(jì)，生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域就出現(xiàn)了依靠數(shù)據(jù)解決生態(tài)問題的理念，當(dāng)時(shí)以獲取更多監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主要目標(biāo)，宏觀生態(tài)學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的重要性。近年來(lái)，有關(guān)生態(tài)保護(hù)和環(huán)境治理的研究大多基于反映環(huán)境現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)分析之上。

2015年7月，中央全面深化改革領(lǐng)導(dǎo)小組第十四次會(huì)議上，習(xí)近平總書記明確指出，要推進(jìn)全國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)共享，開展生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)分析。以求對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行全方位多層次地客觀評(píng)價(jià)與有效保護(hù)。為生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)指明了方向，并奠定了大數(shù)據(jù)在推進(jìn)環(huán)境管理轉(zhuǎn)型、促進(jìn)環(huán)境治理政策落實(shí)、實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善中的重要地位。

有效利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，有助于掌握環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)管。隨著生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的整合、處理分析的能力不斷提高，大數(shù)據(jù)技術(shù)在環(huán)境恢復(fù)、產(chǎn)業(yè)扶貧、環(huán)境治理、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和城市綠化中發(fā)揮的作用越來(lái)越重要;有利于實(shí)時(shí)監(jiān)控生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、長(zhǎng)期跟蹤污染以及長(zhǎng)時(shí)段評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

二、建立環(huán)境預(yù)警體系

（一）構(gòu)建環(huán)境評(píng)價(jià)體系

生態(tài)安全是指生態(tài)系統(tǒng)的健康和完整情況，針對(duì)區(qū)域內(nèi)一段時(shí)期內(nèi)的生態(tài)現(xiàn)狀做出評(píng)價(jià)，是生態(tài)安全研究的基礎(chǔ)和前提，基于環(huán)境現(xiàn)狀，制定具有針對(duì)性的環(huán)保政策，是構(gòu)建生態(tài)安全體系的核心部分。根據(jù)研究區(qū)域特點(diǎn)，選取反映環(huán)境質(zhì)量水平、承載力或彈性限度以及人文社會(huì)治理政策的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析計(jì)算得出總體評(píng)價(jià)數(shù)值，從而反映研究區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的整體綜合水平。其中經(jīng)典理論模型集中于壓力（Pressure）-狀態(tài)（State）-響應(yīng)（Response）模型，應(yīng)用于各種自然資源生態(tài)安全評(píng)價(jià)。例如省份生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀空間分布。模型中“狀態(tài)”即生態(tài)環(huán)境各方面呈現(xiàn)出的狀況，主要體現(xiàn)在生態(tài)環(huán)境、自然資源的現(xiàn)狀;“壓力”是人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)安全的影響，包括污染物排放、能源消費(fèi)、人口壓力等 ;“響應(yīng)”是為保護(hù)生態(tài)安全，促進(jìn)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展過(guò)程中做出的努力，包括擴(kuò)大造林面積、增加第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值、加大環(huán)境保護(hù)投資等措施。以及建立生態(tài)遙感評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)精細(xì)優(yōu)化。在研究方法上 ，以定量研究為主，熵值法、層次分析法、改進(jìn)的TOPSIS法等方法均有運(yùn)用。常用的生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)概念模型有聯(lián)合國(guó)經(jīng)合組織提出的PSR模型、DSR模型和歐洲環(huán)境署的DPSIR模型，增加壓力和影響兩個(gè)指標(biāo)層。之后，又經(jīng)歷了層次分析、綜合指數(shù)分析、灰色關(guān)聯(lián)度等數(shù)學(xué)定量方法。隨著生態(tài)學(xué)的發(fā)展，生態(tài)足跡法被逐漸應(yīng)用到生態(tài)安全評(píng)價(jià)研究中。以時(shí)間序列為基準(zhǔn)，綜合分析評(píng)價(jià)結(jié)果，可以分析區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境的不同角度不同方面的時(shí)間變化，并且因地制宜實(shí)施有針對(duì)性的環(huán)境保護(hù)政策。

（二）建立環(huán)境預(yù)警體系

將生態(tài)數(shù)據(jù)整合分析，實(shí)現(xiàn)從環(huán)境觀測(cè)到環(huán)境預(yù)測(cè)，從而提出環(huán)境預(yù)警機(jī)制。完善預(yù)測(cè)預(yù)警機(jī)制，主動(dòng)抑制環(huán)境問題惡化，是有效改善生態(tài)安全水平的重要手段。所謂環(huán)境預(yù)警，就是對(duì)環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)演替、退化、惡化的及時(shí)報(bào)警， 具有先覺性、預(yù)見性的特點(diǎn)， 對(duì)演化趨勢(shì)、方向、速度、后果等具有警覺作用，并且為環(huán)境整治和生態(tài)建設(shè)服務(wù)提供科學(xué)基礎(chǔ)。狹義的生態(tài)安全預(yù)警指對(duì)自然資源或生態(tài)安全可能出現(xiàn)衰竭或危機(jī)而建立報(bào)警，而廣義的生態(tài)安全預(yù)警則涵蓋了生態(tài)安全維護(hù)和減少危機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，從發(fā)現(xiàn)警情、分析警兆、尋找警源、判斷警情以及采取正確的預(yù)警方法將警情排除的全過(guò)程。生態(tài)安全預(yù)警對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。生態(tài)預(yù)測(cè)關(guān)鍵是如何降低模型預(yù)測(cè)結(jié)果不確定性，生態(tài)模型的普遍問題就是預(yù)測(cè)性差，造成該結(jié)果的根本原因之一就是過(guò)去數(shù)據(jù)獲取耗時(shí)費(fèi)力且量小;而現(xiàn)在的數(shù)據(jù)獲取方法可以跨越多個(gè)組織層次獲得大規(guī)模同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而能夠有效降低模型模擬預(yù)測(cè)的不確定性。

生態(tài)環(huán)境預(yù)警主要包括兩方面。其一為環(huán)境現(xiàn)狀警情分析判定，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)，得到某區(qū)域內(nèi)環(huán)境狀況隨時(shí)間變化的趨勢(shì)并加以分析，基于此設(shè)定后續(xù)環(huán)境治理和保護(hù)措施。其二為基于現(xiàn)有數(shù)據(jù)，建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)區(qū)域內(nèi)后幾年的環(huán)境狀態(tài)在整體上和各指標(biāo)層分別進(jìn)行預(yù)測(cè)，根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)值分析未來(lái)幾年環(huán)境水平的變化。在預(yù)測(cè)方法上，灰色預(yù)測(cè)模型使用較多，灰色預(yù)測(cè)模型是根據(jù)已知的信息通過(guò)序列算法對(duì)未知信息進(jìn)行預(yù)測(cè)。以及根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行演化預(yù)警，根據(jù)不同地區(qū)實(shí)際情況建立相應(yīng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)價(jià)結(jié)果確定生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?；貧w分析模型多用于探求事物變化性規(guī)律，針對(duì)環(huán)境這種有周期性季節(jié)性變化規(guī)律的研究領(lǐng)域，分析環(huán)境數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)環(huán)境質(zhì)量水平變化趨勢(shì);以及與地理信息系統(tǒng)（Geography Information System，GIS）技術(shù)方法的集成，用于處理海量數(shù)據(jù)和可視化分析，不斷提高環(huán)境數(shù)據(jù)處理分析的精度。

三、建立大數(shù)據(jù)環(huán)境保護(hù)平臺(tái)

（一）環(huán)境保護(hù)平臺(tái)建立的現(xiàn)實(shí)意義

針對(duì)復(fù)雜多樣的環(huán)境數(shù)據(jù)，建立專業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)至關(guān)重要。生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)平臺(tái)以信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在其內(nèi)部綜合多源信息輸入，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與分析，將環(huán)境檢測(cè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化環(huán)境動(dòng)態(tài)信息，基于此采取相應(yīng)的防治措施，從而提升生態(tài)環(huán)境重大風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)和科學(xué)決策水平，成為推進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要手段。在對(duì)生態(tài)綜合水平進(jìn)行評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)之外，對(duì)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)測(cè)也十分重要。區(qū)域內(nèi)設(shè)置多點(diǎn)監(jiān)測(cè)站，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境，獲取環(huán)境指標(biāo)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)整合存儲(chǔ)，再分時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，預(yù)測(cè)未來(lái)生態(tài)水平。平臺(tái)會(huì)接收到多種類多層次的生態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度、深層次的分析，根據(jù)預(yù)警級(jí)別采取相應(yīng)的措施。除監(jiān)控自然環(huán)境與自然資源以外，對(duì)企業(yè)排污進(jìn)行分地區(qū)分級(jí)監(jiān)控，準(zhǔn)確掌握企業(yè)排污全過(guò)程，發(fā)現(xiàn)污染原因，排查污染源，發(fā)揮最大的監(jiān)管力度，以真實(shí)、精準(zhǔn)、全面的數(shù)據(jù)為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警、保護(hù)改善生態(tài)水平以及污染防治提供決策依據(jù)。

在加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)安全技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，要重點(diǎn)推進(jìn)生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)環(huán)境信息安全體系的建設(shè)與管理方面研究。高效發(fā)揮環(huán)境監(jiān)管預(yù)測(cè)平臺(tái)的作用需要多方數(shù)據(jù)的輸入輸出，涉及的單位和個(gè)人數(shù)量、種類繁多，所對(duì)應(yīng)的權(quán)限按職責(zé)區(qū)分。作為一個(gè)廣源的數(shù)據(jù)整合平臺(tái)，也要對(duì)用戶進(jìn)行安全審查，進(jìn)行統(tǒng)一管理。

（二）促進(jìn)環(huán)境信息化

以構(gòu)建科學(xué)化的生態(tài)環(huán)境目標(biāo)管控體系為目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息化帶來(lái)新的機(jī)遇。環(huán)境信息化可以加快解決環(huán)境問題，實(shí)施精準(zhǔn)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境有效防治，是推進(jìn)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)代化的必要途徑。生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)建設(shè)，要以環(huán)境質(zhì)量改善為核心，以大數(shù)據(jù)應(yīng)用為手段，結(jié)合政府、社會(huì)、企業(yè)、社區(qū)、個(gè)人等多個(gè)方面，對(duì)獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)和整合分析得出的環(huán)境信息共享開放，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用是保證生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作信息化數(shù)字化的關(guān)鍵手段。建設(shè)實(shí)時(shí)、高效、開放的環(huán)境信息系統(tǒng)，提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)的智能性與及時(shí)性。為有效及時(shí)應(yīng)對(duì)生態(tài)環(huán)境問題，需要構(gòu)建環(huán)境預(yù)警應(yīng)急中心，以解決監(jiān)測(cè)端點(diǎn)與信息系統(tǒng)的突發(fā)問題。開發(fā)環(huán)境數(shù)據(jù)共享、開發(fā)機(jī)制，可以有效促進(jìn)數(shù)據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新性，全面提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合決策、監(jiān)管治理和公共服務(wù)水平。

四、結(jié)語(yǔ)

保護(hù)生態(tài)環(huán)境是對(duì)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀充分了解的基礎(chǔ)上，建立環(huán)境評(píng)價(jià)及預(yù)警體系，從人文角度主動(dòng)有針對(duì)性地治理和保護(hù)環(huán)境的有效方式。為更好地保護(hù)改善生態(tài)環(huán)境水平，提出建立環(huán)境監(jiān)管預(yù)測(cè)平臺(tái)，依靠與生態(tài)環(huán)境和自然資源有關(guān)的部門單位和個(gè)人之間信息共享、大數(shù)據(jù)分析等，對(duì)環(huán)境資源進(jìn)行長(zhǎng)期和短期的客觀評(píng)價(jià)與精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。環(huán)境保護(hù)監(jiān)管體系以各類傳感器技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)為核心，以生態(tài)環(huán)境信息化為基礎(chǔ)，提升以大數(shù)據(jù)為支撐的生態(tài)環(huán)境信息化服務(wù)能力，充分發(fā)揮出生態(tài)環(huán)境保護(hù)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人文等領(lǐng)域的積極作用。

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*基金項(xiàng)目：2021年度云南省教育廳科學(xué)研究基金（人文社科類）項(xiàng)目研究生類“基于PSR模型的云南省生態(tài)安全綜合評(píng)價(jià)預(yù)警及監(jiān)管建議”項(xiàng)目編號(hào)：2021Y118。

（作者單位：昆明理工大學(xué)管理與經(jīng)濟(jì)學(xué)院）