环境保护大数据建设方案

环境信息大数据分析平台

（项目提议书）

目录

1建设目标...........................................................3

2建设内容...........................................................4

3功能模块详细描述..................................................4

3.1基础数据采集与整合.........................................4

3.2基于认知计算的环境信息大数据分析...........................6

3.3重污染预警与决策支持.......................................6

3.4工业园区污染来源解析.......................................7

3.5区域异常污染自动监管系统...................................8

1建设目标

本项目将借鉴国际最新大数据、物联网、云计算、移动、社交，

以及空气质量建模和预报溯源方面的研究成果，开展环境信息大数据

分析及工业园区污染溯源等方面的关键技术研究，并在此基础上建立

一套针对鄂尔多斯市的环境信息大数据分析平台，进而实现业务化运

行。

本项目的重要建设目标如下：

(1)建立空气质量有关信息的360度视图，支撑科学系统的管

理决策。对空气质量监测、综合观测、污染源、交通流量、地理信息，

以及社会舆情等各类有关信息进行充分整合，形成数据源的统一管理、

统一维护和高效查询，并提供契合既有业务逻辑的数据关联分析服务。

(2)实现基于认知计算的环境信息大数据分析。基于平台中积

累日勺各类数据，通过关联分析、时间序列分析、空间分布分析、案例

分析和知识规则推理等多种手段，使用认知计算技术对环境信息进行

大数据分析，产生更大的价值。

(3)构建应对措施的科学决策支持分析系统。基于高精度分析

模型，结合大气污染源排放清单，根据污染控制措施的需求，制作空

气污染决策服务产品，向环境管理部门提供决策支持，制定有效、经

济、低影响日勺科学应急处理措施。

(4)构建工业园区污染溯源系统。基于高精度预报模型，结合

化的数据实时采集、数据解析处理、自动质量控制、数据加工、叠置

分析、预警识别等功能模块，实现数据一体化的统一加工处理和计算,

保障服务于鄂尔多斯市的空气信息原始数据、过程数据、成果数据和

公布数据日勺一致性，并为此后实现全自治区，乃至全国多级联动的重

污染天气应急响应体系提供坚实日勺数据基础。

系统实时采集多种类型、不一样来源、多点分布日勺环境和大气数

据，包括地面常规观测数据、探空观测数据、超级站数据、排放清单、

模式数据、气象辅助产品、监测站信息数据连接和集成、气象局提供

日勺有关气象资料信息。此外，整合其他有关业务数据，如地形数据,

交通流量数据，企业信用数据，企业用电量、用水量、煤炭消耗量、

化工原料消耗量，以及重型设备位置信息、工人到岗密集程度等信息,

为辅助决策提供更完善的数据支持。

开发一体化的数据自动质量控制、数据加工、AQI计算等功能模

块，实现数据一体化的统一加工处理和计算，开发多级数据交互平台,

实时交互原始数据、过程数据和多种加工后的成果数据，保障多级原

始数据、过程数据、成果数据和公布数据的一致性，最终实现多级数

据一致的分区空气质量实时公布系统，并将数据实时与环境保护信息

数据中心进行数据互换。重要实现如下功能：一体化质量控制、一体

化数据加工、多级数据实时互换，与环境保护信息数据中心的数据实

时互换、数据查询记录，整合污染源监控、监测中心、气象、交通,

信用监管等有关部门和行业和数据。

3.2基于认知计算的环境信息大数据分析

运用平台中积累的各类数据，通过经典记录分析、数据挖掘、机

器学习领域中超过30种模型和措施，通过认知计算措施使得这些模

型和措施协同起来，实现了与空气质量有关的一系列分析，产生更大

日勺价值。

在专家知识的基础上，系统对污染站点的特性进行挖掘和聚类,

通过时空分析、多污染关联分析等手段，力空气质量管理提供新的洞

察能力。重要包括：多种污染物以及气象元素之间的有关性分析，污

染与风速风向的有关分析，基于时间序列分析，基于空间分布的分析,

周围地市排放源对于鄂尔多斯的污染传播分析，案例匹配分析（结合

气象条件，根据一系列的判断准则，进行案例匹配，从而辅助分析），

知识规则在线自动生成（生成空气质量分析有关的决策树），等等。

这些分析模型和措施构成了我们大数据分析平台日勺关键，也为后期实

现更多的环境分析应用提供了基础。

3.3重污染预警与决策支持

与环境管理部门的空气重污染应急工作相衔接，提供有关重污染

预报预警日勺技术支持及决策信息服务。通过污染源和污染扩散进行仿

真，建立减排效果评估模型，针对给定预案进行提供精细化、量化评

估。

根据重污染天气应急预案中的规定，提供污染源调控措施。可根

据不一样调控措施的组合生成应急预案。根据上述生成的应急预案,

提供不一样预案相对应的重要污染物减排量及减排比例，以专题图形

式直观显示，同步支持记录、分析成果的打印输出。系统可以向空气

质量数值模拟系统提交基于应急预案的网格化源清单，并接受和处理

模式运行成果。根据不一样的应急预案，展示空气质量模拟得到空气

质量改善效果和变化趋势。展目前多种应急预案下PM2.5、PM10、S02、

N0X、03、C0等重要污染物的时空分布图、指定站点日勺污染物浓度等。

系统可以图表形式显示指定预案实施后PM2.5、PM10、S02、NOX、03、

CO等重要污染物的环境观测与方案模拟对比成果，评估空气质量改

善效果。展示重污染天气污染物来源分析（动态展示效果图），及采

取应急措施后，根据不一样的调控方案，展示不一样的调控方案效果

和趋势展现。

3.4工业园区污染来源解析

对于一定范围内的工业园区污染源以及周围输入性污染源实目

前线源解析。分析不一样工业园、不一样行业的排放源对鄂尔多斯市

及周围区域的重要污染物浓度的奉献量和奉献率，提供不一样地区、

不一样行业污染排放源对一定历史时期（重污染过程、月度、季度、

年度等）和未来3天重要污染物浓度日勺影响程度和影响范围有关分

析，评估一定时期各工业园区污染互相传播对重要污染物浓度水平日勺

影响，用于确定对于有关地市空气质量有较大影响的区域及行业。

其中，不一样地区包括各区县及周围地市市；不一样行业包括工

业源（火电、钢铁、水泥、石油、化工、制药等）、生活源、交通源、

农业源等；追踪日勺污染物包括细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、

臭氧（03）、二氧化氮（N02）、二氧化硫（S02）、一氧化碳（C0）,以

及颗粒物中的硝酸盐、硫酸盐、铁盐等。提供污染来源和去向追踪，

给出每个地点的每种污染物的随时间演化的空间分布和来源比例。

3.5区域异常污染自动监管系统

从大数据的角度，对各类数据进行整合，充分运用大数据分析技

术，与云计算、社交、移动技术不停整合，为监管者提供愈加强有力

地分析工具。迅速有效地识别未批先建、超标排放等区域异常污染事

件。

针对“未批先建”异常污染事件监管的实现思绪如图1所示。

XXX匚业园区XX

企业启动施工

图1针对“未批先建”异常污染事件监管的实现思绪

首先，基于大数据分析平台，对空气质量监测数据进行时序异常

分析及空间异常分析，识别污染物（如PM10等）异常，之后结合气

象数据，获取数值天气预报成果，在此基础上，进行基于已经排放源

仿真和基于监测数据的仿真，以发现异常并定位监测站。针对已知源

站点，这里基于监测点附近已知源列表对已知源进行溯源，并结合用

水用电量数据识别超标排放；针对未知源站点，对其附近进行网格化

定位，结合当地日勺舆情分析数据，及交通流量数据、重型机械设备位

置信息体现出来的汇集程度等数据，识别园区的企业动工状况。对识

别出的动工企业，结合环评数据核验其环评批复状况，进而为现场执

法提供可靠根据。

针对“超标排放”异常污染事件监管的实现思绪如图2所示。

基于已知排放源仿真基于监测数据仿真

重型机械设备位置信息

XXX工业园区A,B,C三家

企业信据

业

员工到岗数据

业

业

精准执法

图2针对“超标排放”异常污染事件监管的实现思绪

与“未批先建”的处理思绪类似，首先，基于大数据分析平台,

对空气质量监测数据进行时序异常分析及空间异常分析，识别污染物

（如SO?等）异常，之后结合气象数据，获取数值天气预报成果，在

此基础上，进行基于已经排放源仿真和基于监测数据的仿