原创《环境监测数据库妙用多多》
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5月31日上午,生态环境部发布《2017中国生态环境状况公报》.公报综述生态环境保护工作, 重点反映2017年大气、淡水、海洋、土地、自然生态、声、辐射、气候变化与自然灾害、基础设施与能源状况.那么,如此多的环境要素,背后的监测数据如何得来？又是如何利用这些数据进行评价？
7月5日上午,《环境与生活》杂志记者来到中国生态环境状况公报的牵头编写单位——中国环境监测总站,采访了环境质量综合评价室主任何立环和她的同事.
中国环境监测总站综合室承担着牵头撰写《2017中国生态环境状况公报》的工作.
何立环主任向《环境与生活》记者介绍：“《2017中国生态环境状况公报》从2017年11月开始编写,先编制写作大纲,然后征求部内意见.2018年1月各有关部门向我们提供材料；3月,我们再召开专家研讨会,到4月形成征求意见稿和送审稿.5月,生态环境部召开部长专题会审议通过后,5月31日正式对外公布.”
2017年的全国生态环境状况如何？应该如何看待？
生态环境 数据说话
谈起当前的生态环境现状,综合室业务主管林兰钰正高级工程师认为：“我觉得,人民群众还是能切实感受到生态环境质量的积极变化的.总体来看,2017年,全国大气和水环境质量进一步改善,土壤环境风险有所遏制,生态系统格局总体稳定,核与辐射安全有效保障.”
她接着解释：“以下这组数据很能说明问题：全国338个地级及以上城市中,有99个城市环境空气质量达标,占29.3% ；平均优良天数比例为78.0%.PM2.5平均浓度比2016年下降6.5%,超标天数比例比2016年下降1.7个百分点；PM10平均浓度比 2016 年下降 5.1%,超标天数比例比2016年下降2.3个百分点.全国地表水1940个水质断面（点位）中,优良水质比例为67.9%,比2016年上升0.1个百分点；劣Ⅴ类水质比例为8.3%,比2016年下降0.3个百分点.在2591个开展生态环境质量监测的县域中,生态环境质量为优和良的县域面积占国土面积的42.0%.”
内外网之间物理隔离
全面、准确、客观、真实的生态环境监测数据,是《2017中国生态环境状况公报》权威性的基础.高质量的监测数据对了解生态环境质量、变化和分析生态环境问题至关重要.那么,怎样保障监测数据的科学性？在监测数据采集、传输和管理等环节,又如何确保数据的安全性？
何立环主任介绍：“环境监测一般包括六大环节,从布点、采样到实验室分析,然后是数据处理和统计,质量评价和分析,并最终形成完整的要素类、专题类和综合类的生态环境报告等信息产品.从生产数据到使用数据再到管理数据,总站有一整套全流程的质量保证和质量控制体系,各个环节的操作环环相扣.以大气监测为例,既有自动监测站监测手段,又有手工监测手段,加之全程质控,能够确保获取到科学、真实、准确的监测数据.目前,总站有两大业务平台系统.一个是外网上的环境监测业务平台,各地的环境监测人员用此平台来向总站传输数据,非环境监测人员不可访问.另外一个是内网的环境监测数据平台,主要用于处理环境监测数据,开展评价和分析.为保证安全性,内外网之间是物理隔离的.外网现在基本采用VPN（VPN 是‘虚拟专用网络’的简称,指的是在公共网络上建立专用网络,以保证数据的安全传输.）的数据传输模式.”
何立环还向《环境与生活》介绍,内网平台是由多个业务子系统组成的,涉及气、水、污染源、海洋、生态、噪声、农村、土壤等各类要素,这些环境要素的监测数据都要入库实施统筹管理.其中的大气业务子系统能够开展1436个国控监测站点的数据分析,还包括背景站和区域站的数据分析.
一网一库一平台多应用
现在,网络安全问题颇受公众关注.那么,不法分子会不会通过网络,对总站的监测数据动手脚呢？
何主任笑着解释,总站除了在环境监测环节的层层质控,在监测数据的发布与信息管理方面,更是毫不懈怠.她进一步介绍说：“总站采取‘一网一库一平台多应用’的信息化体系架构,‘一网’是指建设一个统一的数据传输网络通道,以保证多种监测手段获取的多种类、多源头环境监测数据实时汇入总站；‘一库’是指建设一个高应用、高性能、高安全的数据仓库,支持数据组织、数据查询检索,并帮助数据分析处理能力不断优化.‘一平台’是指在平台服务层面提供面向应用层的一套基础服务,包括数据库透明的统一数据读写服务、基础地理信息系统服务、数据共享服务等,支撑数据在平台层内实现互联互通.统一的数据基础服务能充分优化数据读取性能,减少重复建设,提升数据安全管理水平.‘多应用’是指在应用层面支持各业务室根据自身业务需求,开发相应业务系统,从而做到百花齐放,各类业务系统间低耦合、高内聚,应用信息流要经过平台服务层.”
每年上传数据上亿条
综合室倪永博士告诉《环境与生活》记者,每年的生态环境监测数据上传量能够达到上亿条.一条数据是指一个监测站点的一次采样记录,涵盖不同监测指标,包括手工填报类数据和网络实时传送的数据.
倪永博士还详细介绍了全国生态环境监测数据库结构的特点：“总站的空间数据库集群,有高安全、高性能、高可用等诸多优势,支持海量数据的高效存取、高安全访问控制、综合大数据管理和标准数据访问等能力.同时,在数据库内核层次构建了‘图层- 区域- 要素’的多层次空间安全访问控制技术体系,支持空间自主访问控制与强制访问控制,支持空间内核级审计、空间数据加密处理等特性,有效避免敏感数据脱离服务器带来的性能损失和安全威胁.”
未来要具备异地灾备能力
数据库是数据中心的基石,那么数据库的安全如何保证？
倪永博士介绍,总站的数据库建设经历了从单节点到双活（双活容灾即灾备系统中使主备数据库同时在线运行、支持查询的技术）,再到集群架构的过程,已经建立了一套数据安全备份机制.
那么,在安全问题上,未来将如何精益求精呢？倪博士透露了工作思路：“未来我们将从以下几个方面发力,在存储方面构建独立、高性能和高可用的数据存储系统,提供支持双活的能力；在数据备份方面引入专业备份系统,定时备份数据；启动异地备份能力建设,构建双数据中心,争取具备异地灾备能力.在安全审计方面增强数据库审计和管控能力.”
说清变化趋势 服务上级决策
十多年来,全国的生态环境信息传输系统已由文字报表、邮寄软盘, 发展到今天的实时传输.时至今日,信息化建设在监测数据管理方面显得尤为重要,如此庞大的环境监测数据库,到底将如何使用？何主任与同事们向《环境与生活》记者详述了数据库的诸多妙用.
何主任说：“目前,生态环境质量监测数据主要涵盖空气、地表水、海洋、土壤、生态、噪声、农村等业务领域.主要作用有三,一是服务于决策,给环保主管部门提供决策依据；二是推动数据在部委、高校、科研院所等机构共享开放,促进环境科学和监测技术研究水平提升；三是服务社会公众,指导生活出行,提供健康指引等.”
她进一步解释：“在支持决策方面,总站在全国环境监测数据的采集、传输、汇总过程中,做了大量质控工作,确保数据真、准、全,通过环境质量综合分析与评价,编制监测要情、专题报告、综合报告等,努力说清生态环境质量状况及变化趋势,说明污染源排放状况,分析潜在的环境风险,为生态环境部指导环境监测,落实环境保护工作,实施生态文明建设提供技术支撑.”
数据共享 服务公众
“在数据共享方面,总站进一步拓宽数据共享方式和共享范围,先后为新华网、国家海洋局、国家气象局、环保系统各单位、清华大学、北京大学、腾讯、墨迹风云等单位提供了各类环境监测数据.” 何立环认为,多源数据间的融合、运用使得监测数据的利用效率提高,可以在不同领域发挥重要作用.
“在服务公众方面,总站利用（www.cnemc.cn）、微信公众号、‘空气质量发布’APP 等不同渠道受权发布生态环境数据和信息,丰富的图表让民众能够直观地感受到环境质量状况.”说到这里,何立环还详加说明,“例如,我们发布的空气质量自动站实时数据,就涵盖细颗粒物（PM2.5）、可吸入颗粒物（PM10）、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳和臭氧的小时浓度值和空气质量指数（AQI）,我们还发布城市空气质量日报,地表水水质自动站实时监测数据、地表水水质周报、海水浴场周报、噪声月报等.不过,公众可能不知道数据库在这里面起了多大作用.”
总站信息化建设有力地推动了环境监测事业的发展,实现了环境监测数据的采集、传输、质控、存储、管理、分析与评价过程的信息化、自动化和智能化,为数据的深入分析与挖掘,更科学地服务决策奠定了基础,为接下来打好污染防治攻坚战“三大战役”贡献力量.
本栏目责编/ 郑挺颖
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