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大数据时代下环境保护的新思路

2013-12-17 08:48:20  来源:《智慧政府:大数据时代的公共管理》  作者:陈贞汝 冯启娜    点击数量:1572
2013年被国内外媒体称为“大数据元年”。大数据如同浪潮一般席卷全世界,不仅在信息技术行业备受瞩目,更成为变革科研、商业、政府运作方式乃至人类思维方式的一个热点。剑桥大学教授维克托·迈尔-舍恩伯格(Viktor Mayer-Schönberger)是最早洞见大数据发展趋势的数据科学家之一。他在2013年初出版的《大数据时代:生活、工作与思维的大变革》一书中写道:“大数据开启了一次重大的时代转型。就像望远镜让我们感受宇宙,显微镜让我们能够观测微生物一样,大数据正在改变我们的生活以及理解世界的方式,成为新发明和新服务的源泉,而更多的改变正蓄势待发……”
 
在环境保护领域应用大数据技术可以视作是建立创意与实用兼具的环境治理模式的崭新开始!
 
2013年以来,中国雾霾天数创52年之最,PM2.5成为今年最热门的环境名词。大气污染,固体垃圾排放和水污染已经让我们的天空不再蓝、空气不再清新、河流不再清澈,过去唯“经济发展”的管理习惯与环境保护意识的淡薄已经让现在的我们尝到了恶果,过度的污染和环境破坏已成为影响居民健康安全的重要因素,所以推动环境保护相关的法规政策出台,加强对于资源节约、废物减排和治理污染技术的研发和执行已经迫在眉睫。
 
借助大数据采集技术,我们将收集到大量关于各项环境质量指标的信息,通过传输到中心数据库进行数据分析,直接指导下一步环境治理方案的制定,并实时监测环境治理效果,动态更新治理方案。通过数据开放,将实用的环境治理数据和案例以极富创意的方式传播给公众,通过一种鼓励社会参与的模式提升环境保护的效果与效率。
 
追求可持续,数据驱动的绿色城市
 
城市人口的快速膨胀导致的最直接后果便是环境供给与人口需求之间的矛盾,不解决这个问题,环境承载的压力将会越来越大。如何在保证城市居民生活质量和经济发展水平的同时又不加重环境负担,创造出一个环境优美又健康宜居的“绿色之都”,保持城市的可持续发展——这些早已成为各国政府在城市管理过程中的重要关注点。
 
瑞典首都斯德哥尔摩,2010年被欧盟委员会评定为“欧洲绿色首都”;在普华永道2012年智慧城市报告中,斯德哥尔摩名列第五,分项排名中智能资本与创新、安全健康与安保均为
 
第一,人口宜居程度、可持续能力也是名列前茅。
 
和其他城市一样,这座北欧之都也面临着严峻的人口压力。根据瑞典官方统计,目前每年都有将近2万人口迁徙到斯德哥尔摩。面对人口压力及其影响,斯德哥尔摩市政厅规划了“远景2030”(Vision 2030)项目,力求找到资源、环境、能源、科技的综合优势来保证城市生活质量和可持续发展。[1]
 
瑞典信息技术研究中心高级科学家马库斯·比隆德说:“智慧城市的根本在于如何让城市更有可持续性、更有效率,让原有的技术或者设施以新的形式或者理念来运作。”
 
近年来,拥有陆地面积1.6平方公里、居民1.8万人的哈姆滨湖城,成为斯德哥尔摩最大的近郊发展项目,其目标是打造成为未来城市发展的标志和典范。
 
哈姆滨湖城信息中心负责人玛琳娜·卡尔松表示:“如何使用有限的城市资源和能源来满足城市居民的需求,同时又保证资源可持续以及循环利用才是智慧城市最大的挑战。”
 
在哈姆滨湖城,能看见一排电子垃圾桶,分别用于接收食物垃圾,可燃物垃圾以及废旧报纸等不同类别的垃圾。垃圾桶通过各自的阀门与同一条地下管道相连,阀门分别在每天自动打开两次,不同类别的垃圾进入地下管道,并以每小时70公里的速度被输送到远郊,在电脑的控制下自动分离并输送到不同的容器里,按需要循环利用。整个过程都是通过电脑控制,玛琳娜指出,这个系统提高了垃圾传输和处理速度,以及再利用效率,环境保护程度相应提高了。玛琳娜继续说道:“这就好比把一个装着技术、设施、行为、环境等等的大盒子,放到可持续性这么一个托盘上。”
 
由于斯德哥尔摩特殊的地理环境,很多地区被湖水或海水隔断,哈姆滨湖城这样的近郊地区很容易形成“孤岛”,因此与市中心的交通衔接便十分重要。通过网络提供实时路况信息和出行路线规划,每天大约有7万人骑车穿越斯德哥尔摩市区,让人们选择最便捷、最环保、最舒适的出行路线。市政府在交通信号设计上,遵循了自行车优先原则,其次是公交车。在斯德哥尔摩,30%的城市居民选择走路或骑自行车的方式上下班,61%的人乘坐公共交通工具。 2.5万辆汽车为绿色车辆,采用新能源的比例达到26%。
 
“公共交通设施是衡量智慧城市的一个重要指标,斯德哥尔摩的公共交通系统已经实现了智慧化,可以随时随地用手机查阅交通工具到达时间,也可以通过短信来买票。”马库斯告诉记者,“越来越多的人选择了公共交通,最终有益于城市环境的可持续发展。”
 
在哈姆滨湖城,一位在这里居住了8年多的瑞典人微笑着说:“其实这里原来就是个旧工业区,环境差,治安也恶劣,现在发展成一个现代化的追求可持续性的城区,这本身就很智慧。”让科技、环境、资源、基础设施、生活质量、城市适应力和居民意识像斯德哥尔摩居民喜欢的多座自行车一样,各环节协同驶向可持续性城市。这背后的理念更像是一种哲思。
 
虚拟河流,智慧的水污染治理
 
大数据应用在环境保护有两个亮点:首先是360天*24小时的不间断环境变化监测,其次是基于可视化方法的环境数据分析结果和治理模型的立体化展现。通过虚拟的数据我们可以模拟出真实的环境,进而测试所制定的环境保护方案是否有效,这种极具创意的环境治理方式已经在多个国家得到应用。
 
纽约曼哈顿有一条哈德森河(Hudson River),北起阿迪龙达克山区,绵延500公里南下,入海口在纽约港。哈德森河被“发现”于1609年,当时,英国人亨利哈德森在美国的北大西洋海岸航行,企图找寻一条快捷的水路到中国。现在1000多万居民居住在河的两岸,哈德森河曾经是人民心目中富饶的果篮子、菜篮子,十九世纪中,如画的风景和便利的交通, 吸引了越来越多的纽约的富商来河谷两边的山上修建度假的宅袛。
 
但是在过去20年里,居民造成的下水道污物的沉积,以及近代大型工厂倒入的有毒的化学物质,致使这条生态系统敏感的河流受到了严重污染。通用公司的两家工厂还曾将含有多氯联苯的工业污水,直接排放到哈德森河里。多处河段不能作为饮用水水源,渔业年产量锐减60%。
 
八十年代,环保主义热潮涌起,为了保持、恢复哈德森河的生态系统,纽约州政府发起了一个“新一代的水资源管理计划”。他们在河的全程都安装了传感器,一些传感器甚至高
达2米。这些传感器把水的不同层面、各种各样的物理、化学、生物数据包括河流中的盐都、浊度、叶绿素和颗粒物粒径等信息,实时地通过网络传递到后台的计算中心区,在水面之上的传感器则负责收集河流的风向和风压数据。数据像流水一样不间断地生成,不间断地被处理,并与历史数据进行比对。
 
后台的计算中心区分为三个环节,首先是数据传输环节,传感器将从河中与周边环境收集到的数据以实时连续的方式传送给系统管理层,在接下来的这一环节,关于河流的不同类型数据将被清洗,后台通过消除数据的异源性,使关于哈德森的数据一致化,并具有互通性,然后在分析管理平台对这些数据进行可视化的展现,在科学家的电脑显示屏上,各种数据汇成了一条虚拟的哈德森河[2],流水何时被污染,化学、物理、生物成分发生了什么变化,一看便知。接下来数据科学家便可利用这些处理过的信息建模拟一个哈德森河的环境模型和治理方案,评估不同的治理和人类干预对于哈德森环境的多方影响,以保证在实际治理时的效率和效果。
 
经过多年的努力,哈德森河流已逐渐恢复其清澈的水质和优美的环境。现在每年的父亲节周末,都有一持续两天的环保音乐节——清水节(Clearwater Festival)来庆祝哈德森河的重生。
 
污染地图,向公众发出参与环保的邀请
 
在大数据时代,信息逐渐趋于扁平化,这意味着数据对于每个身处其中的人而言都是公平的。在大数据时代,人人都可以像上帝一样,通过各数据汇总,俯瞰万千世界的任何一面。最高决策者如此,普通公民亦如此,只要你愿意参与进来。
 
马军,一位普通的中国公民,《中国水危机》一书的作者,曾入选美国《时代周刊》评选的2006年度“100位影响世界的人物”。《时代周刊》评论道:“对于中国而言,马军的《中国水危机》,其意义也许如同蕾切尔·卡逊的《寂静的春天》对于美国的意义。”
 
中国2/3的城市面临水资源短缺,而有限的清水资源正在被滚滚排放的污水破坏,“创造水污染防治的动力是当务之急。”马军说。
 
2006年,马军创立公众与环境研究中心(IPE),主持开发了“中国水污染地图”、“中国空气污染地图”和“固废污染地图”,建立了国内首个公益性的水污染和空气污染数据库,将环境污染情况以直观、简单易懂的图表进行展现,在中国公众环境研究中心(IPE)的网站上,能访问到醒目的中国空气污染地图、水资源污染地图、固废污染地图。地图采用
Flash技术生成。点击地图后,可以访问每个地区的以下数据:
 
1)环境质量信息
2)地区排放信息
3)企业监管信息
 
通过这个公益数据库,任何一个用户都可以进入全国31个省级行政区和超过300家地市级行政区的相应页面,检索当地的水质信息、污染排放信息和污染源信息,包括超标排放企业和污水处理厂信息。
 
这些数据来之不易。从网站上来看,这些数据即有各地环保部门发布的数据,也有中心工作人员组织各地热心的志愿者收集的数据。每一条数据,都透露出致力于中国环境保护的专业人士和热心参与者对环境保护的热情和付出的心血。
 
马军及其团队持续对水污染的数据库进行更新。从2006年第一次发布水污染地图数据库至今,“中国水污染地图”已经列出了超过13万条的企业污染纪录,而空气污染地图也列出了13000余条企业违规超标纪录。国内的企业占其中的大多数,但也包括相当数量的外资企业,甚至包括很多知名跨国公司。
 
当各界人士可以获取这些信息的时候,对一些企业来讲形成了一定的压力。[3]有一家企业06年10月份找到马军,说他们亚洲区的经理在香港吃早餐的时候看到英文报纸上写到,他们的企业竟然在中国出现超标排放,当时非常震惊也很愤怒,随即致电其在华企业询问情况,并决定取消他们当年的奖金,让他们尽快解决这个问题。后来,又有近百家企业找过来,其中多数说明他们当时做错了一些什么,后来采取什么措施改正,其中相当一部分企业表达了这样一个愿望,希望能够从名单当中剔除。
 
为了鼓励这些企业切实改进,中国公众环境研究中心制订了一个审核的标准,一些有能力的机构可以对他们进行审核,以证明他们是不是真正解决了当时所存在的那些问题,有没有适当的管理体系,污染处理的设施是否足够,最终确定他们是不是能够稳定持续达标排放。一些企业通过审核后,污染记录已被消除,其它的企业或者没有通过,或者还在整改的过程当中。审核的过程需要有环保组织的监督。
 
这是一个新的尝试,它本身实际也是一个鼓励公众参与的过程。企业最终打开了它的大门,以往这个企业都是封闭在四面墙里面,它去进行它的生产,好像跟周围没有什么关系。
但实际上企业的排放对周边的社区和环境都会有所影响到,应该更多与社区公众进行交流,但是在中国以往比较缺乏机制上的安排。透过第三方审核,企业打开大门,将他们生产过程当中形成的政府环境监管记录,各种环境管理记录,包括他们的环境管理体系的运行情况,和当地的环保组织有所交流,并通过报告展示给公众,这是有益的。
 
“每一条河流的保护最终离不开本地的社区和环保组织”,马军说,“中国水的问题不是任何一个机构一个个人、甚至不是任何一个单独的政府部门可以去解决的,一定需要全社会广泛的参与。本地的人、本地的公民要去关心自己的环境,这个是必定的。我们所做的工作只是打造一个信息的平台,当你需要做这个工作的时候有一个信息平台可以让你去获取所需要的数据。”[4]
 
大数据时代,我们每一个人都可以看到自己和这个世界的命运了,为什么还不开始行动呢?
 
本文节选自《智慧政府:大数据时代的公共管理》
 
  [1]丁大伟,李宁,商璐等.走进智慧城市感知发展脉动[J].人民日报,2013年3月15日.
  [2]洪黎明.物联网:“智能城市”生长的沃土[J].福建日报,2010年12月23日.
  [3]冯永锋.马军:“绿色供应链”将倒逼污染企业做出整改[J].搜狐绿色,2009年2月27日.
  [4]张炎.一位中国公民和他的“中国水污染地图”[J].21世纪经济报道(广州),2009年5月31日.
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