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专题聚焦 | 吴季友等：构建生态环境智慧监测体系的举措与建议
【作者】吴季友：中国环境监测总站（国家环境保护环境监测质量控制重点实验室）党委书记、副站长、正高级工程师；陈传忠：中国环境监测总站（国家环境保护环境监测质量控制重点实验室）正高级工程师；阎璐宇：中国环境监测总站（国家环境保护环境监测质量控制重点实验室）工程师，本文通讯作者；胡天洋：中国环境监测总站（国家环境保护环境监测质量控制重点实验室）高级工程师
本文刊载于《环境保护》杂志2022年第3-4期
“十四五”时期，我国生态文明建设进入了以降碳为重点战略方向、推动减污降碳协同增效、促进经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期[1]。生态环境监测作为生态环境保护的重要基础支撑，在当前环境经济总体形势下，要坚持系统观念，积极服务“六稳”“六保”，谋求从传统监测向智慧监测转型升级，高效支撑精准治污、科学治污、依法治污。
生态环境监测的现状与形势
生态环境监测发展的现状
党的十八大以来，党中央、国务院高度重视生态环境监测工作，将生态环境监测纳入生态文明改革大局统筹推进，取得了前所未有的显著成效[2]。科学、独立、权威、高效的生态环境监测体系建设全面加强，为打好污染防治攻坚战提供了强劲支撑；基本建成了监测范围统筹陆海、城乡，监测领域覆盖环境质量、生态质量和污染源，监测指标逐步与国际接轨的生态环境监测网络[3]。在数据方面，每年生产监测数据1.5亿余条，国家每年发布40多种、2000余份生态环境质量报告。在信息化建设方面，各生态环境监测业务单位已开展各自业务领域的应用系统及配套设施建设，国家层面已建成覆盖大气、水、土壤、污染源、海洋、辐射、预报预警、仪器质检等领域的监测业务系统，有力支撑生态环境监测工作，初步建设了国家生态环境智慧监测平台，探索新兴信息技术在监测业务中的示范应用。
生态环境监测面临的新形势
生态文明建设的要求。生态文明是人类文明的一种新形态。党的十八大以来，我国生态文明建设上升到国家战略层面，生态文明体系框架已基本建立。党的十九大提出了生态文明建设的新要求,全面推动绿色发展，大力促进技术创新，开展环保科技攻关，特别是采取有力措施推动有关大气、水和土壤的污染治理科技创新，以及推动绿色能源技术革命，为污染防治攻坚战提供科技支撑。例如，加强大气重污染成因和治理研究；对臭氧、挥发性有机物以及新的污染物治理开展专项研究和前瞻研究；还要对涉及经济社会发展的重大生态环境问题开展对策性研究，并加快成果转化与应用。
深入打好污染防治攻坚战的要求。随着污染防治向精准、科学、依法升级发展，对环境问题成因机理及时空和内在演变规律的研究提出了更高的要求，亟需通过信息化手段强化生态环境监测的精准、智慧、融合支撑能力，增强生态环境监测的先行引领作用。同时需要深入开展生态环境监测科学研究和成果转化，运用现代感知手段和大数据技术，保障监测数据“真、准、全、快、新”，唤醒海量数据价值，全面提升生态环境感知力、数据要素生产力、智慧决策支持力。
构建现代环境治理体系的要求。中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于构建现代环境治理体系的指导意见》，要求强化监测能力建设，加快构建陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的生态环境监测网络，不断完善生态环境监测技术体系，全面提高监测自动化、标准化、信息化水平[4]。
生态环境监测存在的不足及原因分析
监测网络感知灵敏性不足
遥感、传感器等感知手段应用不充分，监测网络服务供给质量和时效性与精细化环境管理需求尚不匹配。主要原因有以下三点。一是手段不丰富。基本以地面监测一家独大。“十二五”时期，国家提出生态环境监测“天地一体”发展，经过“十三五”时期的建设，天、空、地监测手段有了较大的丰富和可喜的发展，但主要监测手段仍是地面手工监测和自动监测。二是应用不先进。遥感、传感器、算法技术、大数据技术以及其他新型技术运用在感知体系中并不充分。生态环境监测是技术密集型领域，但近年来技术改革发展创新较为滞后，面对日益精细化、精准化的管控需求，亟需引入科学家团队、社会化服务团队共同创新应用先进技术，灵敏感知生态环境。三是集成不充分。从监测数据采集、传输、存储、治理以及应用整个链条上，各地监测机构都尝试引入并应用了先进、适用的新兴技术，较大地提升了监测工作效率。但整体上，生态环境监测仍缺乏各个环节技术应用的集成整合，没有将各个技术优势进行有机统筹结合，无法发挥“一加一大于二”的技术集成效果。
生态环境监测数据不贯通
生态环境监测数据在建设生态文明和美丽中国、落实减污降碳和生态保护修复中具有重要的基础性作用，但目前生态环境监测数据集成共享和深度挖掘还存在一些壁垒与梗阻。主要原因有三点。一是法规制度缺失。“十二五”以来，生态环境监测数据联网、贯通工作陆续开展，取得了突破性成果，但数据的部门壁垒、利益藩篱仍然存在。党的十九届五中全会提出，数据是重要的生产要素，今后市场手段将是打破数据壁垒的有效手段，建立数据确权、价值判定、交易规则等方面的法规制度，规范数据交易市场行为对数据有序流动具有重要意义。二是市场化不足，缺乏内在动力，特别是在数据资源交易、社会化供给方面非常不充分。作为数据的生产者、加工者，如果不能享受到数据带来的红利，必将缺乏数据共享的内在动力。所以，亟需探索监测数据共享服务机制，唤醒沉睡的数据，释放价值，保障数据生产与加工者的权益，调动其积极性，促进数据高效贯通。三是标准不统一，数出多门无法互认。亟需有关部门建立健全数据共享相关标准制度，研究编制监测数据资源治理、传输、共享、安全等方面的标准规范，促进政府与社会间、各部门间、央地间生态环境监测数据的流动与交易。
监测数据分析关联化不足
高水平保护促进高质量发展是统筹落实“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局的内在要求。
当前，利用生态环境监测数据的深度挖掘及关联分析，支撑各级党委、政府宏观决策工作的能力还很薄弱。主要原因有三点。一是需求不明确。随着污染防治攻坚战进入深水区，很多工作都是摸着石头过河，环境管理需求难以把握和琢磨，针对环境管理的前瞻性研究不够。二是数据不贯通。与其他部门间存在的数据壁垒尚未有效打破，数据可获取性、有效性、时效性尚不能支撑生态环境质量数据的关联分析使用。三是算法不先进。传统的统计分析手段已经不足以高效支撑数据挖掘，发现其内在关联性。需要通过大数据、AI算法分析生态环境质量、水文气象、农业面源、经济人口等多维数据，揭示数据间的逻辑关系，探究生态环境治理的深层次原因，助力管理部门精准施策。
监测应用智能化水平不高
目前监测业务应用主要停留在数据的查询检索和统计功能上，在支撑环境形势感知研判、生态环境质量预测预警和决策评估方面发挥作用有限，智能化、智慧化水平不高，无法满足日益增长的环境管理决策对数据支撑的需要。主要原因有：一是需求和供给脱节，贴近业务的需求没有转化为清晰的信息技术语言，从而无法被技术开发人员有效获取，也就无法提供匹配需求的技术服务；二是现有政策机制与智能化发展产业不匹配，智能化发展的特点是不断更新迭代，但目前的项目管理机制限制了敏捷迭代，不能满足不断变化的业务需求；三是基层信息化建设存在“叶公好龙”现象，部分建设要求没有从实际解决业务问题的角度出发，浮于概念，贪大求全，追求技术新颖而脱离实用性，在实际落地实施过程中，存在诸多不合理之处[5]。
监测与监管有效协同不足
监测与监管无法有效协同，测管“两张皮”现象严重。生态环境系统在前期信息化建设过程中，多以业务办理为目标，缺乏统一的顶层设计，导致部门间业务系统尚缺乏联动，监测与监管、执法、排污许可等业务之间还缺乏协同，影响了生态环境管理决策水平。这一方面是由于片面强调监测独立性，在信息化建设过程中，监测信息化系统建设一味追求为监测业务服务，没有兼顾环境管理，没有主动与环评、执法、应急等协同联动；另一方面也有片面强调管理的主导性的原因，认为监测只是辅助性工作，没有深刻认识到监测的“法宝”“利器”作用，监测和监管只有协同才能增效[6]。从工作层面看，监测与监管缺乏深度融合的配套机制，虽然在部分城市已经探索以购买服务的形式实现监测、溯源、管控、评估一体化融合，但在国家、省级层面尚未有实质性突破。
生态环境监测社会化服务不够
首先是监测社会化服务市场不成熟，自2015年原环境保护部发布《关于推进环境监测服务社会化的指导意见》以来，社会化服务市场规模逐步增长，但供给质量良莠不齐。参考世界各国的服务市场化进程，在发展初期，服务市场基本都伴随着各种乱象，在发展过程中，建立符合国情、适应政治文化环境的管理制度是规范市场化服务、提升供给能力强有力的手段之一。其次，生态环境监测社会化服务还存在管理不完善的问题，政府管理部门应当严格把控市场准入标准，建立服务质量监管机制，引导第三方监测机构建立自律诚信、相互监督、相互促进的发展格局[7-8]。
生态环境智慧监测的提出
我国生态文明建设已进入提供更多优质生态产品以满足人民日益增长的优美生态环境需要的攻坚期，也到了有条件、有能力解决生态环境突出问题的窗口期，生态环境保护工作进入了“以更高标准打好蓝天、碧水、净土保卫战，以高水平保护推动高质量发展”的新阶段，生态环境智慧监测是生态环境监测面临新形势、进入新阶段的高点定位。
生态环境智慧监测的概念
生态环境智慧监测是指应用云计算、物联网、大数据、移动互联网、人工智能和网络通信等新一代信息技术，高效智能感知生态环境，通过提升数据挖掘和应用水平，满足政府、企业、公众等对生态环境监测的需要，实现生态环境管理和监测业务的深度融合，更加精准、智能地支撑生态环境管理和决策。
生态环境智慧监测创新应用是指服务于生态环境监测业务，为业务发展带来创新驱动，通过创新生态环境监测装备、产品和技术，提升业务工作效率和服务水平，实现对生态环境精准管理、科学决策、高效服务的支撑。
生态环境智慧监测的特征
未来，生态环境智慧监测将呈现出六大特征。一是感知高效化。体现在生态环境监测手段丰富，数据采集时效性高、质量高。二是数据集成化。把不同来源、格式、特点性质的数据在逻辑上或物理上有机地集中，从而为政府、社会提供全面的数据共享和服务。三是分析关联化。利用生态环境监测数据和其他相关数据进行综合关联分析，有效支撑环境、经济管理决策。四是应用智能化。灵活运用大数据、AI等信息技术，使生态环境监测业务能够提供自动、精准、智慧的服务。五是测管一体化。畅通生态环境监测、监管体系，监测精准服务监管，监管有效完善监测，二者一体服务环境管理。六是服务社会化。建立政府主导、社会参与的生态环境智慧监测总体格局，充分运用科研机构、技术企业的科技创新能力，激发各方参与智慧监测事业的活力。
生态环境智慧监测的要求
智慧监测建设要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻习近平生态文明思想，以支撑深入打好污染防治攻坚战为引领，以推动生态环境监测现代化发展为着力点，按照信息化建设“四统一、五集中”要求和生态环境综合管理信息化平台总体框架要求，围绕生态环境监测数据业务应用中的难点和痛点，加快新技术集成应用，增强监测与执法、应急等业务协同，贯通国、省、市三级业务数据，实现生态环境监测感知高效化、数据集成化、分析关联化、应用智能化、测管一体化、服务社会化。
生态环境智慧监测的举措
建立法规制度，畅通工作机制
在国家层面，建立数据产权交易的相关政策法规，打破各行业数据壁垒，引导数据交易市场良性发展。在生态环境监测领域，建立适应生态环境管理体制的智慧监测工作机制，由国家层面牵头，垂直贯通国—省—市三级，管理并推动全国智慧监测建设。在信息化建设方面，建立生态环境智慧监测平台运行管理制度，规范运行管理工作流程，从数据的全生命周期明确运维对象、角色和责任，覆盖日常管理和应急处理，确保平台运行管理工作正常、有序、高效、协调地开展，形成完善的平台运行管理体系。
研究标准规范，统一建设标尺
生态环境智慧监测体系建设遵循“全国一盘棋”原则，统筹考虑全国各级监测机构建设需求，制定相应的数据标准规范，在策略上遵从“急用先行”的原则，分阶段迭代推进各项标准规范的建设。基于对生态环境监测业务的分析，同时吸取相关行业标准体系建设经验，结合电子政务信息化标准体系的总体要求和各级环境监测机构信息化标准建设的具体要求，建设一套切实可行的标准规范框架体系，包括数据采集传输标准规范、数据管理运营标准规范、数据综合应用标准规范、安全和运维体系标准规范。
搭建应用平台，服务监测业务
在数据层面，建立全国生态环境监测数据资源管理平台，作为监测数据资源汇交、存储、使用、共享、服务等的全流程管理平台，以及部门间、央地间数据交换、共享和使用的统一平台，实现全国生态环境监测数据一体化，提升全国级别的数据共享程度，打破数据孤岛，统一数据标准，提升数据的时效性、准确性、完整性。
在应用层面，以监测数据为基础，结合大数据技术进行数据价值挖掘，确保大数据在环境治理的多个部门、领域和环节发挥重要作用，将数据的应用初分为四类，实现面向管理的决策支撑、面向业务的智慧应用、面向过程的质量控制、面向公众的查询服务。
试点智慧监测，探索先进经验
根据各地基础条件、区域特征、突出环境问题，结合各地对生态环境监测业务需求的迫切程度和基础设施条件，选取省级、地市不同层级监测机构率先开展生态环境智慧监测创新应用，通过先行先试，探索一批可推广复制的智慧监测技术、方法、产品和体制机制成果，在提升服务能力、促进业务协同方面取得突破，提升全国生态环境监测领域智能化、智慧化水平。
构建生态环境智慧监测体系的建议
面向“十四五”生态文明建设关键时期，在当前环境经济总体形势下，生态环境监测亟需更加科学、高效、精准地支撑环境管理决策。推动生态环境监测由传统走向智慧是很有必要的，因此提出以下六方面的建议。
建设高效感知的综合监测网络
在监测手段上，突出立体性，从“地面监测”一家独大向空、天、地一体发展转型，加强校验印证，突出遥感监测的区域性与地面监测的准确性，实现从点、线、面多个维度判断环境状况。在监测模式上，加强机动性，从以固定点位为主向固定点位、移动走航、动态布点等综合应用发展转型，突出问题导向，制定针对性更强的监测模式。在监测方式上，提升灵敏性，从单纯依靠定量监测向定性、半定量、定量监测组合运用发展转型，实现对环境敏感变化的快速感知、范围锁定、精准定量。在监测方法上，提高准确性，从单机分析向气相、色谱、质谱等多种技术手段联用发展转型，推动痕量、超痕量分析。
建立互联共享的数据汇集机制
部门间，完善生态环境监测数据共享和合作开发机制，推动多部门联合制定监测数据联网共享管理办法、技术文件及共享清单，规范监测数据管理组织形式、技术体系、安全保障等，推动能源、交通、农业、水利、气象等数据与智慧监测平台真正实现共享。央地间，由国家出台生态环境智慧监测创新应用技术指南，制定统一的数据标准规范，完善数据采集、传输、审核机制，推动各级智慧监测数据互联互通。政府与社会间，推动生态环境监测数据要素市场化配置，应用隐私计算、区块链等技术，完善监测数据确权、共享、开放、交易等制度及技术体系，从生产、收集、传输、交易、使用到分配等全链条，建立监测数据权属、定价及安全保护机制，激发数据资源的倍增效应。
开展集成融合的数据深度挖掘
加强数据治理，唤醒“沉睡”的数据。运用物联网、大数据、区块链等技术，高效集成多类监测数据，丰富相关数据源，推动各类数据相互印证、相互补充，解决数据不全、不准、不真，监测信息价值含量不高的问题。加强融合分析，释放数据价值。强化多元数据关联分析，充分反映环境状况与污染源排放、重大治理措施、经济活动变化、公众舆论感受的关系，开展污染溯源追因、治理成效评估、精细化管控，为精准治污、科学治污提供有力支撑。
深化监测业务的创新智慧应用
便捷查询，智能交互。运用智能检索技术，实现快速、高效、精准的综合查询；运用智能语音交互、虚拟现实等技术，创新信息展示交互模式，充分满足管理与公众的需求。一键生成，精准推送。根据专题研究需求，自动选择算法模型与匹配数据进行综合分析，运用智能编写技术，自动生成报告，大幅提高工作效率，释放人力资源；运用智能匹配、语言识别等技术，向各类用户自动推送定制报告或信息，推动从“人找数”向“数找人”转变。
建立业务协同的智慧测管机制
创新监测感知手段。以强化支撑生态环境监管为重点，创新市区、园区精准监测技术手段，加强温室气体监测、VOCs监测、通量监测及预警预报，完善高效感知的生态环境监测网络，实现监测先行、监测灵敏。打通监测监管数据链条。监测、信访、执法数据统一汇集，打破部门壁垒，推动不同部门间数据联动分析，形成全过程、闭环式的监测监管体系。
构建多元参与的智慧监测格局
横向上，坚持政府主导，社会参与。建立总体设计、各展其能的智慧监测业务实施和科研创新机制，由国家建立智慧监测创新平台，与科研机构、高等院校、科技企业建立联合研究机制，积极培育以智慧监测为核心的生态环境高端咨询服务，支撑科学治污，精准治污。纵向上，坚持央地协同，上下联通。厘清央地及省以下监测事权，加强监测业务支出保障；出台省以下编制标准化指导意见，推动改革落地见效；增加中央本级监测人员编制，强化技术引领能力。
参考文献
[1]孙金龙, 黄润秋. 坚持以习近平生态文明思想为指引 深入打好污染防治攻坚战[EB/OL]. (2021-12-06). http://theory.people.com.cn/n1/2021/1206/c40531-32300144.html.
[2]陈善荣, 陈传忠. 科学谋划“十四五”国家生态环境监测网络建设[J]. 中国环境监测, 2019, 35(6): 1-5.
[3]吴季友, 陈传忠, 蒋睿晓, 等. 我国生态环境监测网络建设成效与展望[J]. 中国环境监测, 2021, 37(2): 1-7.
[4]中共中央办公厅, 国务院办公厅. 中共中央办公厅国务院办公厅印发《关于构建现代环境治理体系的指导意见》的通知[EB/OL]. (2020-03-03). http://www.gov.cn/zhengce/2020-03/03/content_5486380.htm.
[5]王秀琴, 陈传忠, 赵岑. 关于加强环境监测顶层设计的思考[J]. 中国环境监测, 2014, 30(1): 192-195.
[6]陈传忠, 魏峻山, 胡天洋, 等. 将生态环境监测改革不断引向深入[J]. 环境保护, 2019, 47(15): 9-12.
[7]陈斌, 陈传忠, 赵岑, 等. 关于环境监测社会化的调查与思考[J]. 中国环境监测, 2015(1): 1-5.
[8]李国刚, 赵岑, 陈传忠. 环境监测市场化若干问题的思考[J]. 中国环境监测, 2014(3): 4-8.
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