生态环境大数据面临的机遇与挑战

随着大数据时代的到来和大数据技术的迅猛发展,生态环境大数据的建设和应用已初露端倪。为了全面推进生态环境大数据的建设和应用,综述了生态环境大数据在解决生态环境问题中的机遇和优势,并分析了生态环境大数据在应用中所面临的挑战。总结和概括了大数据的概念与特征,又结合生态环境领域的特点,分析了生态环境大数据的特殊性和复杂性。重点阐述了生态环境大数据在减缓环境污染、生态退化和气候变化中的机遇,主要从数据存储、处理、分析、解释和展示等方面阐述生态环境大数据相较于传统数据的优势,通过这些优势说明生态环境大数据将有助于全面提高生态环境治理的综合决策水平。虽然生态环境大数据的应用前景广阔,但也面临着重重挑战,在数据共享和开放、应用创新、数据管理、技术创新和落地、专业人才培养和资金投入等方面还存在着许多问题和困难。在以上分析的基础上,提出了生态环境大数据未来的发展方向,包括各类生态环境数据的标准化、建设生态环境大数据存储与处理分析平台和推动国内外生态环境大数据平台的对接。     

深圳城市生态大数据智慧管理和服务平台技术集成与应用研究

生态环境是人类赖以生存和发展的基础,城市生态大数据智慧管理和服务平台建设是生态城市和美丽城市建设的需要。以深圳市为例,借助物联网、移动互联网、计算机、数据库和网络地理信息系统技术,以及时空地理大数据整合和共享、大数据挖掘分析和云端一体化业务协同等关键技术,结合城市生态系统评估分析决策模型/方法/对策库,在实现深圳市“空-地-网-统计-众源”等多源异构生态大数据有效集成的基础上,搭建了 “数据采集-信息提取-知识发现-决策生成-快速服务”全流程、一体化的深圳市生态大数据智慧管理和服务平台,构建了面向业务部门和科研人员等专业用户的生态野外数据调查采集系统和城市生态监测与评估管理决策分析系统,以及面向社会大众的深圳生态大调查APP。平台首次揭示了深圳市1979年以来不同生态系统的格局、构成、过程、服务和健康状况的变化,提升了深圳市生态环境综合决策科学化、生态环境监管精准化、生态环境公共服务便民化水平。平台有效降低了用户数据收集与处理和操作专业模型的难度,突破了原始数据应用的瓶颈和难点,提高了专业模型在业务部门中的使用率。未来,依靠“生态大数据+生态专业模型”的技术方案实现从数据到知识的挖掘,是实现城市生态大数据智慧化和专业化管理的关键,也是全面提高城市生态环境保护信息化服务水平的重要途径。     

生态环境大数据发展现状与趋势

随着大数据时代的到来生态环境大数据给生态环境领域研究带来了新的机遇与发展。本文回顾了生态环境大数据在收集、监测、分析与应用方面的发展现状。虽然生态环境大数据研究相对于其他领域起步较晚,但是目前正处于蓄势待发的状态。生态环境大数据研究未来的发展趋势为: 一、建立数据共享机制;二、需要跨区域的不同监测站点甚至不同观测网络进行联合观测与研究, 建立从样地到区域甚至到全球多尺度的、系统的观测与研究, 并且应该推进观测的标准化和规范化, 进一步统一不同生态环境观测网络的观测标准, 建立国际统一的观测标准和规范;三、需要开发针生态环境对大数据的统计分析软件, 尤其应该重视地理信息技术与统计分析技术的结合,特别是过程模型与大数据的结合。最后, 虽然生态环境大数据的应用研究相对薄弱但未来的发展空间是巨大的, 未来生态环境大数据的应用主要应该体现在生态环境资源管理、生态环境动态监测、生态环境评价等方面。     

大数据在生态环境领域的应用进展与展望

随着互联网和移动通讯技术的发展,生态环境领域从信息采集到加工处理也进入信息化和数字化时代,数据量呈现爆发式增长,生态环境大数据受到越来越多的关注.生态环境大数据是在对生态环境要素“空天地一体化”连续观测的基础上,集成海量的多源多尺度信息,借助云计算、人工智能及模型模拟等大数据分析技术,实现生态环境大数据的集成分析和信息挖掘.生态环境大数据存在数据来源多样、涉及部门广;数据采集方式不统一;服务对象众多、对专业化服务要求高等特点.大数据已在生态环境领域得到了初步应用,如在全球气候变化预测、生态网络观测与模拟和区域大气污染治理等方面作用明显.目前我国生态环境大数据的发展还存在诸多问题,包括数据共享难、监测技术落后、传感器等监测设备严重依赖进口、数据集成和深度分析能力不足等.随着大数据技术的进步,未来大数据在解决生态环境健康问题、提高重大生态环境风险预警预报水平、提高生态环境领域科学研究水平等方面都将发挥巨大作用.大数据将最终实现生态环境管理决策定量化、精细化,生态环境信息服务多样化、专业化和智能化,为中国社会经济可持续发展和生态文明建设提供技术保障.     

我国生态环境大数据建设方案实施及其公开效果评估

生态环境大数据建设是新一代环境管理手段,也是我国建设"数据强国"的基本要求。在《生态环境大数据建设总体方案》实施2年后,针对31个省级、27个省会城市、6个大数据建设试点城市的环境保护厅/局落实生态环境大数据的建设进行调查分析,通过文献分析和资料调查,全面评估我国生态环境大数据建设的总体状况,以期为生态环境大数据建设的下一步工作提供建议。结果表明,尽管生态环境大数据建设在数据资源整合方面取得了较大进步,但在地区发展、机构建设、数据共享开放和大数据应用等方面还存在着许多问题,针对这些不足,提出了未来几年我国生态环境大数据建设的发展方向,包括扩充环境信息中心相关职能、推进大数据整合与共享、加强国际交流和提升大数据在重点领域的应用范围。     

基于景感生态学的生态环境物联网框架构建

更高的城市化率造成新的城市生态环境问题和变化趋势,新理论与新技术也为生态环境监测与管理提供了新方法。景感生态学是以可持续发展为目标,基于生态学的基本原理,从自然要素、物理感知、心理感知、社会经济、过程与风险等相关方面,研究土地利用规划、建设与管理的科学。基于景感生态学理论,开展生态环境物联网的监测网络设计与监测平台构建。首先,从自然要素中的光、热、水、土壤、综合气象等,以及物理感知的视觉、嗅觉、听觉、触觉等作为监测要素并进行特征分析;其次,结合多目标约束和聚类分析约束条件,提出非规则网格最优法进行生态环境监测网络的布设。再其次,重点探讨了联合地面固定监测站、无人船与无人机构建的"陆海空一体化"的生态环境数据采集与监测;其中,在地面构建综合气象与土壤传感器,可监测自然要素的光照、热量、雨量、气压,以及物理感知要素的风速、风向温度、湿度及噪声等;在海洋中,基于无人船搭载的水环境与水质传感器,可监测水体温度、水浑浊度与水污染状况,以及水体总磷与水体质量等;在空中,基于无人机搭载的气体监测仪、多/高光谱传感器与数码相机,可获取不同区域与不同高度的CO₂、SO₂、PM_1.5、PM_2.5、NO、O₃等大气环境状况及粒子溶度与污染物扩散状况。最后,从全方位、多要素的数据获取、有线网络与无线网络相结合的数据传输、数据分类处理、数据智能控制,以及包含实时监测、预报预警、综合分析和平台管理的远程监控平台等五个模块来构建物联网监测平台。构建的生态环境物联网框架可实现生态环境全方位、全天候、多维度的远程实时监测与智能预警预报,为提升城市生态环境监测与管理提供支撑平台,增强了生态环境安全,满足人民日益增长的优美生态环境需要,提高了城市生态环境动态监测和智能管理的效益。     

医院信息系统多元化集成发展的探讨

????? 阐述了医院信息系统的应用主线和系统当前面临的挑战,探讨了运用数据整合、统一平台以及面向服务的技术架构等方法,完成多元化信息集成交换平台的解决方案,对数据进行集成与利用,从而达到系统间的数据共享与交换、支持管理决策与分析的目的。

     

水产经济鱼类基因组大数据平台的构建与应用

水产经济鱼类是人类重要的蛋白质来源,对其基因组的研究在分子育种、分析水生生物进化等方面起到重要作用。目前,国内缺少分析水产经济鱼类基因测序数据的综合性数据平台。本文搜集并整理了20余种水产经济鱼类的基因组测序数据,并开发了水产经济鱼类基因组大数据平台。该平台包括数据存储、数据下载、数据分析,以及数据可视化展示等模块。通过该平台,用户可以快速检索鱼类基因的功能、表达水平、基因保守性以及共线性等。本研究开发的鱼类大数据平台将促进水产领域对鱼类基因组的分析。该大数据平台可通过IP 47.96.156.188访问。     

近20年城市遥感研究现状及其发展趋势

随着城市化进程的不断加速,城市遥感研究已成为地理学、生态学、城市规划学等学科领域主要发展方向之一。城市化使人口与经济增长的同时,也使得城市原有的生态环境状况发生改变,从而引起了一系列城市生态环境问题。城市遥感是一门多学科交叉研究领域,近年来已经取得了一系列显著的研究成果。对近年来城市遥感研究涉及的城市地表温度、边界扩张、不透水表面、景观格局以及生态安全5个方面的理论、研究方法、应用动态以及发展方向进行了较为详细的总结与探讨。主要得出如下结论：（1）数据源从单个遥感数据研究走向多源遥感数据融合发展,多源遥感数据尤其是结合高分辨率数据越来越多的被应用到城市研究的各个领域中;（2）城市遥感的研究目标不断扩展、深化和聚焦;（3）城市遥感研究已开始从二维空间向三维空间拓展;（4）城市遥感涉及的研究对象之间相互作用,相互影响在深入解读城市遥感研究理论意义和潜在挑战的基础上,结合最新研究对本文所涉及的主题进行了补充和完善,为城市典型生态环境问题的解决提供新的思路;今后应按照城市形态与构成、城市关键要素、生态环境响应、生态环境评价以及城市扩展与环境预测的体系结构进行综合分析。     

景感生态学在煤电基地生态建设与管理中的应用

煤电基地的开发对中国能源利用格局具有深远的影响,是煤炭行业发展的重要方向,但也对生态环境提出了严峻的挑战。在我国煤电基地的生态建设中,基于景观生态学的应用研究较多,缺乏对居民感知、愿景和福祉等方面的联系和研究。以内蒙古锡林郭勒煤电基地为例,在分析因煤电基地的开发建设而导致的生态环境问题基础上,运用景感生态学的理论和方法,从煤电基地的景感营造、景感修复、景感保护监测管理、生态文明的建设共4个方面进行了分析,为煤电基地的生态建设、保护与管理提出了具有建设性的措施和建议。结合生态环境物联网对所选景感指标的监测、谜码数据平台的评价分析及预警系统,对实现煤电基地的生态健康保障、生态服务提升、以及居民愿景和福祉的提高有着重要意义,为实现区域可持续发展的目标提供了有效措施。本研究为煤电基地相关区域的生态建设、保护与管理提供科学依据和有效对策,为后续相关研究打下基础。     

医疗大数据应用需求分析与平台建设构想

医疗大数据的应用对于临床医学研究、科学管理和医疗服务模式转型发展都具有重要意义。文章介绍了国内外医疗大数据应用现状，以及作者所在单位在医疗数据利用方面的做法经验，并从医务人员、患者、管理人员和科研人员的角度，分析了医疗大数据的应用需求。最后，结合已有实践，提出了医疗大数据应用平台的建设构想和步骤方法等。     

多组学大数据共享平台研究进展

高通量检测技术的快速发展催生了海量的多组学数据，数据驱动型研究规模正逐步超越传统假设型研究。不同层次组学数据的组合，通过对系统生物学和疾病发展更深入和全面的解读，持续改变生物医学研究方式。同时，多组学数据庞大的数据规模、异质的数据特性，以及强烈的数据共享内源性需求，都推动组学数据向规模化、平台化、标准化共享的方向发展。该文首先介绍了代表性的多组学平台和各组学数据的特点，接着以多维组学数据百科全书NODE为例，从多组学数据融合和多组学数据安全共享两方面对相应的方法和技术进行了细致的阐述，并展望了多组学数据平台未来的发展方向。     

浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所

正浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所,是一个以研究者的学术兴趣驱动,针对与人类命运相关的农业、医学以及生物环境等科学问题,开展基础性学术研究的研究所。下设4个实验室:生物化学与分子生物学实验室、昆虫饲养与生物测定实验室、生物信息与数据技术实验室、生物环境工程与控制实验室;1个综合性农业及生物技术试验农场和1个野外生物资源与生态环境观测基地。     

浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所

正浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所,是一个以研究者的学术兴趣驱动,针对与人类命运相关的农业、医学以及生物环境等科学问题,开展基础性学术研究的研究所。下设4个实验室:生物化学与分子生物学实验室、昆虫饲养与生物测定实验室、生物信息与数据技术实验室、生物环境工程与控制实验室;1个综合性农业及生物技术试验农场和1个野外生物资源与生态环境观测基地。     

浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所

正浙江农林大学暨阳学院生命科学研究所,是一个以研究者的学术兴趣驱动,针对与人类命运相关的农业、医学以及生物环境等科学问题,开展基础性学术研究的研究所。下设4个实验室:生物化学与分子生物学实验室、昆虫饲养与生物测定实验室、生物信息与数据技术实验室、生物环境工程与控制实验室;1个综合性农业及生物技术试验农场和1个野外生物资源与生态环境观测基地。     

环境微生物宏基因组学数据库利用

宏基因组学技术产生的数据是研究环境微生物的宝贵资源,国际上已有微生物计划、海洋计划、生命普查等大项目,采集和测序的样本量数以百万计,产生了海量的环境宏基因组学数据,并以此建立了几十个相关宏基因组数据库和平台。主要从以下几个方面综述环境宏基因组学的研究进展和已有资源:环境宏基因组学国际合作大项目、宏基因组学数据库和宏基因组学数据在线分析平台。将结合相应的数据库网站介绍其项目详情、样本来源、数据类型、使用方式和分析结果等,以便研究者全面了解此类数据并能快速找到和利用相关资源。     

多源数据融合技术在汶川地震生态环境影响应急评估中的应用

在实施汶川地震生态环境影响应急评估工作过程中,考虑到时间紧、范围大的现实情况,对空间数据处理技术与方法上进行了深入探索,成功地采用多源数据集成与融合技术,将不同传感器、不同空间分辨率、光谱分辨率、时间分辨率和不同格式的数据进行了集成与融合,大大提高了遥感影像的有效覆盖范围和灾害信息判读精度,快速、全面地实现了地震灾害对生态环境影响的初步评估,探索出应对巨灾后生态环境遥感监测与评估的基本方法与技术。最后,建议我国要加强生态环境本底数据库建设,完善部门间数据共享机制,促进多源数据集成与融合技术的推广与应用,为更好应对未来的生态灾难做准备。     

中国生物多样性e-Science平台建设构想

本文结合国际生物多样性信息学发展趋势和生物多样性e-Science相关平台, 在分析我国前期工作成果和相关问题的基础上, 提出了基于服务架构(Service-Oriented Architecture, 简称SOA)和国际空间标准服务ISO 19119的中国生物多样性e-Science平台的三层结构(资源层、服务层和应用层), 并对e-Science平台建设的几个重要方向进行阐述: 组建强有力的协调组织、数据规范化和扩展、海量数据存储和计算、本体构建和语义分析、专题分析和领域建模、服务标准和服务内容以及科学社区的建设, 为我国进行生物多样性e-Science平台建设提供理论依据。     

青藏铁路沿线生态环境敏感性评价GIS模型

GIS强大的空间分析功能对生态环境敏感性评价过程中的空间要素叠置分析具有明显优势.本文通过对传统生态环境敏感性评价方法的系统分析和逻辑完善,采用ArcGIS平台的Model Builder工具封装了可以进行多循环生态环境敏感性评价GIS模块;并选取青藏铁路沿线部分路段,测试了从环境问题分析、指标与权重确立、空间数据预处理到GIS模型运行的全过程.结果表明:在多重生态与环境要素累加效应影响下,青藏铁路生物通道的两侧高度敏感,且多个敏感区连成一个线性敏感带,铁路沿线生态环境敏感性区域的带状空间格局特征突出;通过与大量地面调查的评估结果相比较,验证了该GIS模型判断生态敏感区域的科学性和可靠性,从而为线性工程的生态环境敏感性快速评价提供技术支撑.     

舟曲藏文化生态环境观对比分析

采用资料分析和指数分析两种方法对舟曲县3个藏汉村寨的生态环境进行了差异分析,从生态观的角度分析了导致这种差异性的原因,说明舟曲县3个村寨村民不同的生态观是决定其生态环境质量差异的关键因素。分析了舟曲藏文化的生态环境观与当地生态环境之间良性循环、相互影响的作用机理,并挖掘了这种生态观背后特定的文化内涵,总结了舟曲藏族生态文化主要包括苯教生态文化和藏传佛教生态文化。从地理学角度进行了思考,阐述了舟曲藏族生态文化与当地地理环境之间相互作用、相互影响的关系,指出要从根本上解决当前生态危机,应当将藏族传统生态文化与现代文化有机结合,树立合理的生态观。