大数据时代环境保护的国际经验及启示，本文主要内容关键词为：环境保护论文,启示论文,经验论文,时代论文,数据论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
大数据可分为三个层次，一是数据产品层面，以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征；二是处理过程层面，涵盖对海量数据进行采集、存储和关联分析等全过程；三是认知层面，通过对数据的处理，从中发现新知识、创造新价值、提升新能力，改变认知与知识结构。鉴于蕴含着巨大的社会和经济价值，大数据逐渐发展成为重要的生产要素和战略资源。在广度上，大数据已经撼动了社会的各个领域、各个层面，政府机构、非政府组织和私营企业纷纷发力大数据领域，智慧环保、智慧交通、智慧医疗、智慧城市、智慧旅游等概念应运而生。从深度上，大数据渗透并重塑着当代世界的各个方面，不仅引起了信息技术领域的革命，更在全球范围内推动了产业革命、企业创新和社会变革。大数据的发展与应用将对国家未来的社会、经济和环境产生深远影响。 美国大数据发展及运用 纵观全球，美国政府的开放数据服务走在世界的最前列，大数据的技术开发、商业创新和收益比重都处于领先地位，并逐步构建起大数据时代的数据基础、技术支撑和平台基础。2012年，白宫科学技术政策办公室(Office of Science and Technology)发布“大数据研究和发展倡议”(Big Data Research and Development Initiative)，正式启动其“大数据研究和发展计划”，将大数据研发融入政府开放战略，上升为国家意志。该计划拟投入2亿多美元，旨在提升美国利用大数据获取价值和信息的能力，并利用大数据技术在国家安全、环境保护、教育科研等领域实现突破。大数据正在成为美国国家安全战略、国家创新战略、国家信息和通信技术产业发展战略以及国家信息网络安全战略的核心领域。 美国大数据研发涉及农业、商业、能源、健康、生态、教育、公共安全等诸多方面，其中，生态环境保护是美国推动大数据发展的重要领域之一。一方面，环境数据的收集、共享和再利用满足美国政府对大数据研究和发展的整体要求；另一方面，环境保护工作的开展必须依靠大量的数据信息和信息技术支持，从而更加科学全面地认知生态环境，更好地保护环境与人体健康。美国联邦环保局依托数据和数据分析进行科学决策，在风险评估、环境执法、能力建设、研发与宣教等多项工作中全面引入大数据的分析与应用。 为保障数据资源的有效整合，美国政府先后出台了一系列政策和具体措施，推动信息公开与有序共享。2012年，美国政府发布《数字政府：建立一个面向21世纪的平台以更好服务美国公众》行政令，确定“应用大数据，支撑政务活动开展”的政策导向，提出了新的实施原则及其概念模型，并明确了联邦行政机构推进具体工作的路线图。2013年，美国政府发布《政府信息默认开放和机器可读》行政令，提出政府信息应默认为可读状态，并应保证数据间的开放性和互操作性。 政府信息中隐含着社会动态、经济规律、科技发展等重要信息，大数据的开放共享、充分挖掘和利用，是支撑国家安全的重要战略资源，但也对各国国家安全形成了严重威胁。为此，美国政府1967-2002年先后颁布了11部联邦法律法规，确保信息公开与信息安全齐头并进，通过相对完善的立法为大数据的长远发展提供法律保障(表1)。
美国大数据时代的环境保护 构建政府信息开放大平台，打造大数据的旗舰品牌 2009年5月，美国宣布实施“政府开放计划”(Open Government Initiative)，提出利用全面整合的开放网络平台，及时向公众公开政府信息、工作程序及其决策过程，并设立了一系列政府信息网站。2011年12月，政府将这些网站开源，并设立了政府开放平台(Open Government Platform)。该平台以数据共享和再利用为核心，最重要的是“一站式数据下载网站”Data.gov和“一站式云计算服务门户”Apps.gov。Data.gov是美国联邦政府的旗舰级项目，所有不涉及国家安全和隐私的相关数据均需在该网站公布，标志着美国政府数据库的正式建立和政府信息的全面公开与透明。此后，加拿大、日本、法国、德国和新西兰等国也相继推出了国家数据开发平台。Apps.gov是美国“云优先”战略的重要组成部分，各联邦机构通过该网站浏览及购买相关云服务，不仅规范和整合了不同政府部门的业务流程，提升了政府信息技术的整体安全性，还有效降低了政府部门软件开发支出。 当前，Data.gov整合了近17万个联邦政府的数据库，涵盖了农业、气象、金融等近50个门类，生态系统是其中的一个重要类别。生态系统大数据平台，包括生物多样性资源、生态系统服务资源和土地覆盖动态资源三大枢纽，由生物多样性信息平台、环境地图平台、多尺度土地变化特征联盟组成。为了可持续性地提高生物多样性、生态系统和生态系统服务信息的可用性和互操作性，总统科技委员会在2011年提交的《持续的环境资本：保护社会和经济》中提出了基于生态信息的开放资源和机器访问(Ecol INFORMA)的倡议。实现Ecol INFORMA的基础组件的关键便在于其资源中心，资源中心应包含数据、软件、硬件以及开发和维持这些集成资源的专业团队。Data.gov是访问Ecol INFORMA资源中心和其他生物多样性、生态系统和生态系统服务数据的入口点，实现了Ecol INFORMA的公共可见性和协调访问。 构建环境信息生命周期框架，形成全方位多层次合作网络 在联邦政府信息公开和共享的总体要求下，美国环保局环境信息办公室(OEI)借助信息管理模型构建了环境信息生命周期框架，包括7个主要环节，即项目政策规划、信息收集管理、信息交换和共享、信息管理、信息访问、信息使用和用户反馈。环境信息办公室下设1个项目办公室和4个办公室，在首席信息官(CIO)的带领下，负责环境信息质量、环境信息收集、信息技术与规划、环境信息分析与访问、环境信息发布与交流等工作。这一框架将其他政府部门、企业和公众紧密结合，在框架的指导下共同开展环境信息的收集、管理和开放。 在环境信息收集过程中，美国环保局积极与其他部门开展合作，并充分调动公众参与。以大气质量监测为例，美国环保局联合美国航空航天局，利用卫星技术收集空气质量数据，以便更好地确定污染源及污染物排放变化规律。同时，美国环保局研究与发展办公室(ORD)结合商业传感器，开发个人空气质量监测系统，并致力于开发能够在各种交通工具上进行安装和操作的低成本移动式空气污染监测传感器。 在环境信息公开方面，自2002年开始，美国环保局执法守法历史在线系统(http://echo.epa.gov)便向公众公布环境执法和守法信息，包含了80多万台受环保局监管的大气固定污染源、污水排放源及有害废物产生与处理设施的情况。公布的信息包括过去3年的许可证信息、监察内容及结果、违法排污行为、采取的执法措施和处罚情况，并在每月进行更新。这些信息由企业自主上传，并及时进行更改，一旦发现数据造假，企业将面临巨额的罚款。同时，公众通过网络会议、电话或电子邮件对环境数据进行监督，是环境质量把关中的重要环节。 联合企业研发力量，实现产学研联合创新 企业是美国推动大数据发展的重要力量，在大数据的收集、研发和再利用过程中提供了重要的数据和技术支撑。IBM、惠普、谷歌、微软等美国IT企业为政府和公众提供了全球最先进的数据库、服务器、搜索服务和存储设备等，同时实现了企业自身的数据平台建设和技术创新。面对日益突出的环境问题，企业积极提供公共服务，帮助政府和研究者对环境现状及未来趋势做出准确判断。 2012年，惠普公司联合非盈利环保组织“保护国际”(Conservation International)共同启动惠普地球观察(HP Earth Insights)项目，旨在帮助“保护国际”的科学家准确掌握全球热带森林的生物多样性丧失情况。惠普利用其Vertica分析平台(Vertica Analytics Platform)，对四大洲16个点位高达3兆兆字节的生物多样性和气候数据进行了收集、管理和分析，极大地提高了计算的速度和精确性，满足了科学家的研究需求。同时，为了生成可用的物种信息并转化为可操作的信息，惠普软件工程师们研发了野生动物图片索引分析系统(Wildlife Picture Index Analytics System)，用户可随时随地进行访问。 为更好地支持大数据处理，IBM公司自2005年开始，投资约160亿美元进行了数十次的数据分析相关收购，并对其数据分析平台进行了一系列的技术创新。2014年，针对中国大气污染防治、可再生能源高效利用和企业节能减排，推出了为期十年的“绿色地平线”(Green Horizon)计划。IBM将发挥其在认知计算、大数据分析、数据同化以及物联网技术方面的优势，通过对大气监测站和气象卫星传送的实时数据流的掌握和分析，提供更高精度和更长时间的大气污染预报，为政府减排决策提供技术支撑。 美国经验对我国发展环境大数据的启示及建议 美国发展大数据的经验表明，大数据是重要的战略资源，是治国理政不可缺少的信息化手段。政府是确保大数据健康、安全发展的监督主体，企业是大数据科技研发与创新推广的市场主体，公众是大数据服务和应用的评价主体和受益群体。通过三方的共同努力，确保信息在兼顾共享与安全的前提下适度合理公开，协调有序发展。纵观历史，美国的大数据时代不是一蹴而就的，而是一个日积月累、不断创新的过程。20世纪70年代的个人计算机，90年代的互联网，21世纪的社交媒体，到现在的大数据、云计算，美国始终处于创新的顶端。新的创意激发新的需求，新的需求催生新的市场、带动新的发展，而完备的法律体系、诚信的商业环境、充实的人才储备，又为大数据的发展提供了不竭的动力。美国大数据之大，源于它的发展，永远不在本身或当下，而在未来；正如“大战略”的眼光，始终“透过了战争的限度，而一直看到战后的和平上面”。 我国发展大数据拥有丰富的数据资源和巨大的应用市场优势，2015年政府相继出台促进云计算、推进“互联网+”、运用大数据等一系列文件。2015年8月，国务院印发《促进大数据发展行动纲要》，明确了加快建设数据强国这一总体目标，并确定三大重点任务、五大目标、七项措施、十大工程，生态环保领域是其中的重要构成。 国际经验表明，大数据应用并非包治百病的“灵丹妙药”。数据公开不当，容易对国家安全造成威胁；数据收集水平差异，将造成数据质量波动，技术水平不对称；数据集成整合、深度开发，也会提高大数据的环境足迹与运营成本；而对大数据分析方法的偏好，更容易导致不利于科学决策的错误结论。借鉴美国经验，建议未来环保大数据工程重点做好以下工作。 一是创新环境信息管理的体制机制，顺应生态文明建设需求，探索在环境保护部成立专门负责环境信息和大数据工程的业务司局，统筹管理环境信息的规划、收集、分析、发布及公众反馈，实现环境大数据管理的系统化、科学化、专业化；促进相关部门对接协调，统筹环境信息的跨部门使用与集成。 二是推动环境治理能力现代化，围绕服务型政府建设，在环境治理体系中全面推广大数据应用。加强基层环保部门的环境数据收集、处理能力，提升信息化水平。针对公众关切的环境热点问题，加快建设、推广数据可靠、结论可信的环境大数据应用，以大数据等新兴手段检验环境质量改善成果。鼓励高新技术企业开展环境大数据的研发应用，调动公众参与生态创新的积极性。 三是推动环境信息共享与应用开发的法治化建设，确保信息安全，促进环境大数据的健康发展。配合国家信息安全立法，抓紧研究制定环境大数据收集、发布、使用的管理办法，确保环境大数据的各项应用处于法律规定的合理合法范围内，促进环境大数据产业健康发展，从信息角度维护好国家的生态安全。 四是加强环境大数据的国际合作，优先推动中美在环境信息领域的合作。中美两国已在网络安全领域开展对话与合作，考虑到美国环保局在环境信息管理与实践方面的优势地位，未来中美环保合作应探索建立高级别的环境信息合作机制，加强部门交流合作，提升我国的环境大数据水平。
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