1、57ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.51 No.06 20232023年2月，中共中央、国务院印发了数字中国建设整体布局规划，提出建设绿色智慧的数字生态文明，推动生态环境智慧治理，加快构建智慧高效的生态环境信息化体系，运用数字技术推动山水林田湖草沙一体化保护和系统治理1，首次将信息化技术、数字技术助力生态环境保护与治理工作提升到战略高度。生态环境监督执法工作作为落实生态环境政策法规、查处重大生态环境问题、化解环境社会风险的重要手段，面临着执法范围广、任务重、环境问题复杂、技术手段不足等难点。当前，人工智能、大数据、云计算等技术已逐步应用于生态环境监督执法各项业务中，如
2、何进一步挖掘生态环境大数据价值、发挥大数据技术的科学支撑效力是新时期生态环境监督执法所必须思考的。生态环境监督执法领域应用大数据技术的发展情况信息化手段运用于我国生态环境大数据技术在生态环境监督执法中的应用、优势及展望*文/罗镭 王维 张志苗 王莹 邱文婷 刘柏音Application,Superiority and Prospect of Big Data Technology in Ecological Environmental Supervision and Law Enforcement摘 要 大数据技术已成为支撑生态环境监督管理与科学决策的重要手段。目前，部分地区充分运用卫星遥感、
3、无人机、地面监控数据开展基于大数据技术的生态环境智能化监督执法工作，取得了良好效果。热点网格识别算法、污染溯源模型、电力大数据智能监控模型等技术手段日趋成熟，为生态环境监督执法的精准化与智能化提供了科技支撑。建议通过提高生态环境要素感知能力、优化数据共享机制、提升科技支撑水平、保障执法大数据安全等方式，进一步发挥大数据技术支撑生态环境监督执法的优势。关键词 大数据技术；信息化；生态环境监督执法；数据共享监督执法最早始于2007年，自此，北京、深圳、南通、大连等地的生态环境执法部门开始使用智能终端辅助现场执法。2011年，原环境保护部将环境移动执法系统作为全国环境监察标准化建设的必要条件2。生态
4、环境大数据建设依托于我国生态环境监测感知能力发展与数据共享机制的建立。2016年，原环境保护部印发生态环境大数据建设总体方案（以下简称方案），为各级生态环境系统开展环境大数据建设提供了政策支持和技术框架3。方案提出，将全面启动生态环境大数据在环评、监测、应急、执法、网站五大领域大数据应用建设。2021年，生态环境部发布关于优化生态环境保护执法方式提高执法效能的指导意见（以下简称意见）。意见指出，大力拓展非现场监管的手段及应用，以自动监控为非现场监管的主要手段，推行视频监控和环保设施用水、用电监控等物联网监管手段，积极利用无人机、无人船、走航车以及卫星遥感等科技手段，科学建立大数据采集分析、违法
5、风险监测预警等工作程序。大数据支撑生态环境监督执法工作被提上日程。大数据技术在各地生态环境监督执法中的应用北京市建立PM2.5高密度智能识别系统助力精准执法北京市围绕PM2.5治理，依托自动监测技术、组分监测技术、卫星遥感监测技术及地基雷达监测技术等手段，建成了国际一流的天空地三维立体监测体系，实时监测北京市空气中主要污染物的变化情况；同时将物联网、大数据、人工智能技术有机融合，建立千余个小型化传感器组成的街乡镇高密度监测网络。通过智能识别监测数据，建立动态网格污染研判评估系统，实现由传统现场“点对点”监管模式向远程“点对面”监管模式的转变，为生态环境监督执法提供精准依据。通过构建“市区街乡镇
6、”三级管理体系，全面提升了大*基金项目：长江生态环境保护修复联合研究（第二期）专项（2022-LHYJ-02-0602）业务DOI:10.14026/ki.0253-9705.2023.06.014业务58气PM2.5污染的精细化、精准化、智能化管理水平。湖北宜昌利用“互联网执法”实现执法行动闭环监管宜昌市建立了生态环保智慧大数据监管平台，利用该平台整合宜昌市生态环境系统内的环评审批、验收资料、排污许可证等11类生态环境数据，形成“数据军团”，进一步对企业污染物排放情况进行分析研判。宜昌市执法人员基于该平台推送的在线监控数据异常识别结果，通过电话、网络、在线监控、无人机等形式进一步协助开展现场
7、检查工作。目前，该平台已应用于重点污染企业执法检查、蓝天卫士执法行动、排污许可专项执法行动等多项执法检查工作中，形成了具有宜昌市特色的“智能远程监测网络数据采集对比分析研判部门审核认定立案执法检查”闭环式智慧化环境执法模式。山东青岛使用多源传感手段辅助精准执法青岛市采用无人机巡查、在线监控、视频监控等科技手段4，依托治污设施智能监控平台、机动车固定遥感检测平台、移动执法平台、机动车环检监控平台等多种环境信息化平台，利用大数据技术、移动通信技术、地理信息系统（GIS）、GPS定位技术等先进的技术手段，辅助开展青岛市重点企业监管、饮用水水源地监管、机动车监管、企业排污许可证监管、秋冬季强化执法检查
8、、入河排污口检查、水源地检查等多项执法工作，有效缩减现场执法检查频次。执法人员通过科技手段对执法目标进行多角度排查，对获取的数据进行深入分析，再对异常目标进行实地核实，将核实问题同步上传至执法系统，有的放矢地发现问题、解决问题，提高执法的精准化、智能化水平。辽宁多市实施智慧监管锁定违法线索辽宁省全面实施重点监控企业自动监控数据动态采集智能监管项目。在重点企业及重点监控点位安装动态管控数采仪，集成全省重点企业在线监控数据、现场设备运行参数数据、现场设备运行状态数据、实时影像监控数据，建设了全省统一的污染源在线监控系统；应用人工智能技术研发用于探查企业运行状态的大数据算法，对采集到的设备运行状态、
9、机器参数、视频等相关数据进行动态管控与智能分析。大连、营口、盘锦等多市通过在线监测、现场监控等技术手段采集信息，利用在线监测平台进行数据分析和综合研判，发现企业自动监控数据异常但生产工况未发生变化的违法线索，再通过现场核实企业是否存在篡改、伪造自动监控设备数据等行为，实现企业数据造假识别智能化，全面提升生态环境执法队伍自动监控设施执法能力。江苏多市依托全省大数据集成共享指挥跨区域协同执法江苏省已在全国率先实现执法记录仪全覆盖、全联网、全使用。省内执法数据全部汇集联网，充分依托全省数据共享的优势，建立全省统一的生态环境执法系统。利用遥感监测、无人机巡查、远程监控、大数据分析等科技手段开展各地自查
10、、交叉互查和省级督查的流域水陆协同专项执法行动、大气污染协同专项执法行动等多项行动。苏州、嘉兴、宿迁等多市按照“谁检查、谁立案”的要求实施异地处罚，利用移动执法系统进行信息录入和现场取证，实现执法记录统一实时上传，顺利开展异地执法。大数据技术在生态环境监督执法中的优势热点网格技术实现重污染天气精准管控热点网格技术可准确识别污染源头，提升大气环境监督执法精细度，近年来被广泛应用于城市大气环境质量预警。大气环境热点网格利用卫星遥感技术，使气象数据、空气质量监测数据实现多源数据融合，通过大数据深度挖掘研判，实现污染物排放强度的网格化智能分析与管理。针对京津冀及周边、汾渭平原等重点区域环境空气质量监管
11、，生态环境部实施大气环境监管“千里眼”计划，按照3km3km尺度划分一级热点网格5，针对污染较重的网格，进一步利用卫星遥感与数据模型技术将网格细化至500m500m。针对重点网格，利用地面监测微站和移动式监测设备（车载式或便携式），综合运用互联网技术和大数据理念，构建“热点网格地面监测微站移动式监测设备”的工作模式。目前，诸多城市已依托热点网格技术建设大气监管执法智能平台，向执法人员推送网格预警信息6。同时，平台依托大数据技术预警区域的浓度变化规律，找出预警网格的污染物高浓度排放时段，实现对企业偷排漏排、停限产期间非法生产等违法行为的精准识别。污染源管理信息系统实现污染物排放远程实时监控污染源
12、管理信息系统可实现污染源综合管理、污染物排放监控数据查询及展示、生产状况及环保设施运行情况自动分析与综合研判。目前，“全国污染源监测数据管理与共享系统”已搭建完成，集成了数据采集、数据查询与分析、知识库、业务管59ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.51 No.06 2023理、决策支持等多项功能7，实现了对全国重点污染源基础数据与监测数据的统一管理8，为全国污染源排放问题查处提供了强有力的数据支撑。同时，各级生态环境部门也根据当地环境污染问题特征、生态环境监督执法重点、企业监测设备情况，建设可实现区域污染源分布情况展示、污染源多维度统计、污染物排放多维度分析、企业生产状
13、况自动判断等功能的污染源管理信息系统，在支撑智慧化执法上发挥了重要作用。生态环境移动执法系统有效提升执法效率生态环境现场监督执法时，可通过移动执法系统的执法任务管理、笔录信息上传、文书制作等功能，实现现场执法证据采集与执法文书的现场生成，促进生态环境监督执法电子化、便捷化与规范化。同时，还可利用移动执法系统的地图、环境质量、污染源、风险源、保护区等实时信息查看以及智慧化分析、预警、溯源等功能，辅助精准执法，加强基层生态环境监督执法科技水平。在2021年全国移动执法建设覆盖全部省（区、市）后，北京市、天津市等多地已针对区域执法需求，启动移动执法系统升级工作9，使移动执法系统与污染源监控系统、环境
14、监测系统、热点网格系统等多平台之间实现数据共享，以便执法检查数据进一步与企业排放数据、环境质量监测数据、网格预警数据、气象数据等联动。同时，多地利用大数据、空间GIS等手段深入挖掘分析执法数据库数据，加强移动执法系统的智慧性与精准性，进一步提升监督执法效率。大数据算法支撑环境污染溯源识别污染溯源模拟技术多用于水质考核断面异常情况下的污染来源追踪判断。依托水环境机理模型开展的地表水污染溯源研究已具备较好基础，但对突发水污染事故的追溯时效性较差。随着大数据与人工智能技术的发展，对环境质量、污染物排放、水文、气象等数据进行分析处理，可实现污染溯源大数据模型的构建。大数据模型相较机理模型具备响应时间快
15、、驱动数据要求低、训练周期短等优势。在水污染溯源领域，已有团队开展长江流域污染物溯源大数据模型研究，针对河道监测断面水质问题因子，智能识别上游不同河道污染来源路径，为沿江生态环境执法监管提供智能化技术支撑10。在大气污染溯源领域，已有基于机器学习方法的污染物排放溯源模拟研究11。通过大数据模型量化不同污染源区域对复合污染的贡献程度，为大气污染源头追溯与区域污染纠纷的精准解决提供科学依据。电力大数据智能监控企业环保设施运行近年来，电力大数据逐步应用于污染物排放形势分析、散乱污企业排查、环保设施运行远程监管、重污染天气应急监管等生态环境监管领域。国家电网为此专门成立了大数据中心，逐步探索、研究和推
16、广电力大数据在经济运行、安全生产、能源转型、生态环保等方面的应用。2020年11月，生态环境部与国家电网签署了电力大数据助力打赢打好污染防治攻坚战战略合作协议，推动电力大数据在生态环保领域的应用落地。电力大数据覆盖企业在输电、变电、配电、用电等各环节积累的海量数据。通过分表计电、安装环保用电监控设施的方式监控企业总用电、生产设施用电、环保设施用电，通过大数据技术分析企业正常生产用电及污染治理设施用电情况，识别企业正常用电规律，实时监控污染治理设施运行情况及企业生产情况与状态，对应进行停限产及污染设施用电异常的企业进行预警。湖南株洲市、江苏泰州市、西藏山南市等已率先利用电力大数据识别污染物排放异常企业12，针对已加装环保监测设备的企业，实时监测其用电负荷，对未加装环保监测设备的企业，综合分析计算其用电负荷平衡，锁定异常企业，实现对污染物排放异常企业的精确快速识别，提高环境执法效率。大数据技术支撑生态环境监督执法的展望大数据技术的智能性、高效性为新时代生态环境监督执法提供了强有力的科技支持，为精准、科学的生态环境监督执法创造了有利条件。但同时也应该看到大数据在有效支撑生态环境监督执法、解决
