城市生态环境信息化-城市生态与环境规划

1.信息化概念

信息化的概念起源于20世纪60年代的日本，1963年，日本学者梅棹忠夫等在一篇《论信息产业》的文章中，提出“信息化是指通信现代化、计算机化和行为合理化的总称”，而后被译成英文传播到西方。西方社会普遍使用“信息社会”和“信息化”的概念是从20世纪70年代后期才开始的。1997年我国首届全国信息化工作会议上，信息化被定义为：培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福于社会的历史过程。

可从如下四个方面理解信息化的含义。

（1）信息化是一个相对概念，它所对应的是社会整体及各个领域的信息获取、处理、传递、存储、利用的能力和水平。

（2）信息化是一个动态的发展中的概念，是向信息社会前进的动态过程。

（3）信息化是从工业经济向信息经济、从工业社会向信息社会逐渐演进的动态过程。

（4）信息化是技术革命和产业革命的产物，是一种新兴的最具有活力和高渗透性的科学技术。

2.生态环境信息化现状

1）国外生态环境信息化现状

自从20世纪80年代末美国率先启动生态环境信息化建设以来，生态环境信息化成为生态环境电子治理重要发展模式。进入21世纪，世界经济全球化与一体化，能源与生态环境问题和与之相关的公共危机事件的频发，公众参与意识的增强，公众对公共服务需求的提高等，对各国生态环境治理提出了新的挑战，推动各国生态环境部门改革不断走向深入，主要体现在以下方面。

（1）将生态环境数据深化整合，加强标准化建设。美国、新加坡、加拿大、韩国等国已普遍形成完整的生态环境数据编码管理体系，建立了国家级和地方城市级生态环境数据中心；开发数据集成、数据交换、数据共享、数据服务的接口，提升生态环境数据集成共享能力，实现了高层次、跨部门的信息互通关联；针对各类非敏感性信息集合，强调资源的可利用性，而且将生态环境数据转化为切实可用的信息产品以及开发知识，资源的利用效率高。

（2）以服务为导向，公众主动参与。美国、英国、加拿大生态环境公众服务网建设均是以服务为导向，以用户为中心，强调服务内容与公众需求的匹配。以公众知情权为重点，主动公开信息，服务丰富，个性化体验好，保证社会公众的生态环境知情权、参与权、表达权和监督权。

（3）生态环境数据应用丰富，辅助可持续发展决策。美国、加拿大基于数据仓库、数据挖掘、知识管理、物联网、决策支持系统等智能技术，建立智能决策系统，在生态环境质量监测、污染物总量控制、生态环境发展趋势等方面已深入开展挖掘与分析。在辅助决策方面，许多国家加强生态环境业务模型研究和应用，如绿色模型、扩散模型、经济增长模型等，作为政策决策支持。

2）我国生态环境信息化现状

进入21世纪以来，互联网、移动通信技术的飞速发展，为我国生态环境信息化应用提供了良好的外部条件，各级生态环境部门、企业对生态环境信息化工作重要性的认识逐渐提高，建设资金投入逐年增加，建设进程逐步加快，特别是随着生态环境信息化一系列重大建设项目的实施，生态环境信息化建设取得了显著成效，为推进生态环境保护历史性转变奠定了良好基础。

（1）我国初步建立了生态环境信息化政府组织管理体系。我国生态环境部成立了信息化建设领导小组和信息化办公室，加强了对生态环境信息化工作的统一领导、统一规划、统一管理；一些省级生态环境部门也先后成立了生态环境信息化领导小组和办公室，加强各级生态环境信息中心建设，基本建成了国家、省、市三级架构，形成了以生态环境部信息中心为中枢、省级生态环境信息中心为骨干、地市级生态环境信息中心为基础的技术支撑和管理体系。

（2）生态环境信息化标准规范体系不断完善。以污染减排“三大体系”能力建设项目为契机，按照“急用先行、全面推进”的原则，制定了《生态环境信息化标准指南》，编制出台了《环境信息分类与代码》等生态环境信息标准规范。目前，还有许多生态环境标准规范正在编制中。

（3）生态环境信息化基础网络建设稳步推进。通过重点工程项目的带动，全国生态环境系统网络基础设施建设稳步推进，内网、外网建设已粗具规模，生态环境部机关、各省级及大部分地市级生态环境部门均建成了内部局域网络系统，并基本实现了国家、省（自治区、直辖市）、市、县四级三层的生态环境信息网络系统相互联通，各生态环境企业也都通过互联网实现网络联通。

（4）生态环境业务信息化逐步推进。通过一系列建设项目的实施，各级生态环境部门、企业陆续开展了生态环境质量自动监测数据管理、卫星遥感监测、生态环境统计、建设项目生态环境影响评价管理、排污申报与收费、污染源在线监测管理、生物多样性管理、自然保护区管理、核电厂在线监测管理、生态环境应急管理、固体废弃物管理等业务应用系统的建设工作。完成了普查数据采集、核查、汇总、分析，建成了重点污染源空间数据库及管理平台，建立了重点污染源档案和数据库，为综合利用普查成果、制定完善生态环境管理政策提供了基本依据。

（5）生态环境公众信息服务不断增强。各级生态环境部门、企业通过互联网为公众提供全面的生态环境质量和生态环境知识信息服务。各级生态环境部门网站生态环境信息公开及时、网上办事服务便捷、政民互动交流顺畅，生态环境投诉举报管理系统为公众提供了畅通的生态环境污染投诉举报渠道，基于移动互联网开设了官方微博、微信公众号和空气质量实时数据发布移动应用平台，受到社会公众的广泛关注。

（6）生态环境信息安全保障体系基本形成。以国家网络安全等级保护要求为基础，各级生态环境部门、企业开展系统安全风险评估、代码审计、安全等级保护测评、系统整改和安全加固等信息安全建设工作，提升了信息安全风险防护能力，基本建立了网络和信息安全保障体系，保障了网络和信息系统的安全稳定运行。

3.生态环境信息化项目建设情况

随着我国政府、企业对生态环境的日益重视，公众对生态环境的日益关注，我国生态环境部门、企业也不断加大投入，先后建设各类生态环境信息化项目。(www.chuimin.cn)

1）综合管理系统

各级生态环境部门、企业都开始建立综合管理系统，主要包括三类应用系统，分别为综合业务办公系统、突发生态环境事件应急指挥系统和生态环境监察执法系统。

（1）综合业务办公系统。综合业务办公系统建设正成为各级生态环境部门信息化最重要的内容之一。综合业务集网络硬件、业务系统、资源管理、信息服务于一体，大规模地应用网络计算机技术，全方位地支持办公、管理决策、信息应用与服务。这类项目的建设能够消除生态环境部门内部的各类信息孤岛，实现生态环境各部门、人员之间的信息共享和协同工作，形成一个集成的、统一的、精确运作的协同办公平台，提高管理水平和办公效率，增强政府管理、决策和公众服务能力。

（2）突发生态环境事件应急指挥系统。突发生态环境事件应急指挥系统主要是针对生态环境形势和生态环境污染事故，加强信息传输和反馈能力，形成突发生态环境事件信息的收集与处理体系，加强应急监测能力建设，形成完善的预测、预防和处置突发性污染事故的应急体系。该系统综合运用有线与无线通信技术、计算机网络技术、地理信息系统（geographic information system，GIS）技术、呼叫中心及视频监控技术、GPS全球卫星定位技术等，是一个文件、语音、数据、视频、图像传输相结合的，集信息接收、事件处理、资源管理调度、作战指挥、事后评估于一体的，反应速度快、办事效率高、应变能力强的综合应急指挥调度系统。

（3）生态环境监察执法系统。生态环境监察执法系统建立在生态环境综合业务信息管理系统及自动监控信息系统的基础之上，整合污染源管理数据、在线监测数据、生态环境统计数据、排污收费数据、生态环境信访数据、生态环境监察数据及其他执法管理资源，实现现场执法信息和监控中心的实时联动，现场查看实时排污数据、视频数据以及相关静态信息，实现生态环境监察工作自动化、信息化，有利于生态环境部门规范执法流程，加强生态环境监管，提升执法效能。

2）生态环境监测系统

除了综合管理系统之外，政府单位、企业还会针对各个生态环境要素建设监测系统，实现对各个影响生态环境的要素进行监测、预警、预报等功能。

（1）生态环境水质监控系统。生态环境水质监控系统主要通过实时监测系统获取各种实时水质与污染信息，实现水质数据采集、水生态环境信息查询、水质特征值统计分析、水质级别评价与查询等功能，为水体监测管理服务。通过对断面水质进行实时在线监控，分析水资源的质量状况及其变化规律，为解决跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目生态环境影响评估、保障公众用水安全以及合理开发、利用和保护水资源提供科学依据。这类项目基于水生态环境模型库，依托先进的GIS技术、集成数据库技术、多媒体技术和系统集成技术，建立以可持续发展为目标的水生态环境决策支持系统，为河川、湖泊和海洋的水生态环境管理提供决策辅助工具，实现了水生态环境管理的科学化和规范化。

（2）空气质量监控系统。空气质量监控系统集数据传输、数据采集、数据统计、数据查询、趋势分析、决策支持、生态环境质量评价、污染预报、公共查询、数据上报、GIS功能等功能为一体，结合各城市或地区已建成或将要建成的实时监测网络，通过对空气质量监测数据的分析，判断该地区的污染现状及污染趋势，评价污染控制措施的有效程度，研究污染对人们健康及对其他生态环境的危害，并为制定空气质量标准、验证污染扩散模式、进行污染预报、设计污染源的预警控制系统、制定经济有效的空气污染治理策略等提供依据。这类系统包括自动监测系统、评价报告系统、信息发布系统和空气预警系统四个子系统。辅以地理信息系统技术，可以把信息点的空间性质和超媒体属性有机地结合起来，为信息的现代化管理提供保障，这也是生态环境信息管理领域的发展趋势。

（3）噪声监控系统。噪声监控系统通过对噪声监测数据的实时采集、存储、统计分布、相关性检验、偏差比较等，评价一个地区或区域的总体噪声水平，从而能够及时、准确地掌握城市噪声现状。噪声监控系统的建设有助于分析其变化趋势和规律，了解各类噪声源的污染程度和范围，为城市噪声管理、治理和科学研究提供系统的监测资料。

（4）污染源在线监控系统。污染源在线监控系统以总量控制为目标，以污染源在线监测为核心，以监测数据采集与传输、管理与应用为主要建设内容，运用和集成国际先进技术，构建覆盖辖区内各级生态环境系统、高效稳定通畅的数据传输共享网络和信息应用平台，实现对辖区内重点污染源（污水、废气）、高危污染源排放情况以及污染治理设施、监测设施运行状况的实时自动在线监控，使生态环境部门能及时、准确、全面地了解辖区内排污状况，为生态环境监管、生态环境评价、执法与决策提供有力支持。这类系统采用先进的自动监控技术、地理信息技术、空间定位技术以及通信技术搭建污染源在线监控信息平台，实现对辖区范围内重点污染源在线连续监控，结合最新的总量消减的需求，实现总量统计、排污收费计算、总量趋势报警等功能，为生态环境保护部门进行污染减排提供管理依据。

（5）烟气监控系统。烟气监控系统利用高空摄像机对市区覆盖范围内的企业烟囱即时排放情况进行实时监控、烟尘黑度自动计算，使生态环境部门能够及时掌握烟气污染事故的发生并用图像记载与之相关的信息，实现黑度预警，为生态环境执法提供证据和依据。烟气监控系统的建设，改变了以往效率低下的人工林格曼黑度分析模式，有助于对涉污企业加强监管，从而提高生态环境监测与生态环境治理的主动性，对控制城市大气质量状况也有积极作用。这类系统实现与废气在线监控系统的整合，从烟尘黑度、烟尘浓度、烟气流量、烟尘处理设施运行状况等多方面进行自动综合分析，改变夜间不能进行黑度监测的现状，防止企业偷排现象的发生。

4.生态环境信息化关键技术及应用

伴随着信息化技术的快速发展，各种信息技术也在生态环境信息化过程中不断应用和发展。物联网、大数据、遥感技术和GIS技术都是生态环境信息化中的关键技术。

1）物联网

物联网把感应器嵌入和装备到工厂排放口、大气监测点、流域断面、水库浮台、生态监测点、油气管道等各种对象（物体）中，然后将它们与互联网整合起来，使对象的状态情况可以被感知，实现人类社会与物理系统的融合。我国生态环境部门是政府中最早开始物联网探索和实践并大力推进的单位之一。1997年起步试验、1999年环境保护总局第一次在全国开始推广的生态环境在线监控系统是物联网的最早探索和实践，直到今天生态环境部门都在不断加强物联网在生态环境信息化的应用。

2）大数据

大数据是以容量大、类型多、存取速度快、应用价值高为主要特征的数据集合，正快速发展为对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析，从中发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。我国政府曾经颁布《生态环境大数据建设总体方案》，促进大数据在生态环境行业的创新应用，构建“互联网+”绿色生态，实现生态环境数据互联互通和开放共享。生态环境大数据的建设和应用，有助于实现生态环境综合决策科学化，实现“用数据决策”。利用大数据的生态环境形势综合研判、生态环境政策措施制定、生态环境风险预测预警等应用，提高了生态环境综合治理科学化水平，提升了生态环境保护参与经济发展与宏观调控的能力。

3）遥感技术

20世纪90年代以来，生态环境遥感技术应用越来越广泛。从陆地的土地覆被变化、城市扩展动态监测评价、土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析、海面赤潮以及热污染等的发现和监测，再到大气生态环境遥感中的城市热岛效应分析、大气污染范围识别与定量评价等，遥感技术都得到了广泛的应用。遥感技术由于具有时间、空间和光谱的广域覆盖能力，是获取生态环境信息的强有力手段，已成为生态环境保护最重要的监测手段之一。

4）GIS技术

GIS是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一种新兴技术，是一个能够对空间相关数据进行采集、管理、分析和可视化输出的计算机信息系统。目前，全国27个省级生态环境局及一百多个城市生态环境部门都已经使用地理信息系统平台软件和相应的硬件设施，大部分省（自治区、直辖市）市已经建立生态环境基础数据库，在GIS平台上开发了城市生态环境地理信息系统、重点流域水资源管理系统、生态环境污染应急预警预报系统等，取得了显著的成效。