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大数据不能完全靠AI,专家要把气象、监测、执法、遥感数据集成进行分析

木马童年 2019-3-16 10:20 22 0

刚才听了这么多的主旨演讲,感觉国家在这方面需求非常大,并且科学支撑非常急迫,但是这是很大一个难题。我今天主要从参加部里面的“2+26”城市过去一段时间治理过程中从科学支撑上一些工作给大家做交流。 一、工作 ...

刚才听了这么多的主旨演讲,感觉国家在这方面需求非常大,并且科学支撑非常急迫,但是这是很大一个难题。我今天主要从参加部里面的“2+26”城市过去一段时间治理过程中从科学支撑上一些工作给大家做交流。

一、工作背景

实际上现在美丽中国是国家战略,最终要实现天蓝地绿水清的工作。大气污染防治在过去五年到未来三年中有两个里程碑的事件,2013年的大气十条,今年国务院印发了蓝天保卫战三年行动计划。

打赢蓝天保卫战总体思路是“四个四”,也就是四个重点、四个结构、四大支撑、四个明显。四个明显就是定义了怎样打赢蓝天保卫战,最重要的是四大支撑,一是强化环保执法督察,今年3万人次去做环保督察,对环保系统来说压力也是非常大的,环保人非常辛苦的用人的手段去做,实际上这给我们科技支撑提出了很大研究。十多年前,交警在路上值班,很多的交警在路上,但是现在交警基本不在路上了。所以,哪一天如果我们环境执法完全不用环保人去实现,不用派几万人去做,就真正实现了我们的目的,所以这个支撑很重要的一条就是科技的监测、数据应用必须上很大台阶,才能真正不用人去搞环保督察,全靠机器,为什么我们交通治理能达到这么好的程度,就是从每个车辆违法、执法以及监管所有都通过物联网、互联网来进行,人工都很难干预,这样能实现公正,所以这点支撑是非常重要的。

为了实现“四个四”环保部一直在探索,像前面提到的热点网格和千里眼工程,实际上是大气污染防治热点网格化精细化监管。热点网格划分,其实去年和前年实现精准目标实现了很大作用。这过程中环保部进行了创新,就是基于网格化管理的压力传导工作机制。

二、关键技术支撑  我讲一下有什么样的科学技术支撑来支撑了热点网格。排放超标或者最后监测到的环境质量热点体现出来最核心的就是经济化平台支撑体系。纵向属地管理从每个市到区县、乡镇网格园综合平台管理,行业部门有一些其他的管理,这当中最核心是把地面观测数据,包括热点网格的,还有国控站的,还有高分位机遥控的,还有互联网、大数据的,形成大气环境综合管理平台,实际上是从综合监测预报预警和综合决策分析过程中把管理从指挥调度到应急管理形成体系。

从更高层面来讲,要不断的改善大气污染环境,靠应急是比较短期的,真正的空气质量改善一定要通过优化能源结构、工业提效和协同减排来达到。

我们建设了具有前瞻性、探索性、综合性的科学观测网。针对京津冀的臭氧进行了排放监测,现在国家已经有完整的基于科学基础的业务网,这个业务网和我们热点网结合起来,就能做到污染的溯源和追因。

所有的大数据不能完全靠AI,最核心的是污染产生是有原因的,并不是无缘无故指标变高的,所以它实际体现是排放和我们测到的空气质量之间的关系。我们过去几年在环保体系中建立一整套的多模式集成预报集成框架,把气象、空气质量、网格化微站、卫星、污染源的数据进行集成,然后我们进行分析给污染未来提供预测。

我们构建了全球—区域—城市全耦合大气污染模式体系。大家会想,为什么要做全球,从陈吉宁部长到现在的李干杰部长,都一直在提要提高未来7到14天的变化,因为要安排企业错峰生产,所以全球的气候变化变化预测也非常重要。大数据、AI是来改进这个模型的参数,构建更高的准确率。

我们基于体系,海量网格数据的数值模型同化技术。我们通过空气质量数据,超级站数据,卫星遥感数据,气象数据和网格化微站数据,建立数据预处理系统,然后建立模型,然后通过NAQPMS模式污染溯源预测技术的开发,把这个源是来自哪里、哪个行业、哪个市的排放清单进行标记,然后在整个大气中进行全面追踪,所以它每一步变化都是可见的。它从排放到最后受体之间全是透明的,这样抓住每个点,它的排放到底去哪儿了,我们就能对污染进行溯源。任何一个热点源,来自哪个城市,来自于哪个行业,工业是多少,民用是多少,同时就会得出来源的解析,然后给出污染传输矩。这样我们可以通过热点、传输能够了解区域联防联控在重污染过程中到底控制呢些城市。另外就是我们用拉格朗日的方法可以知道这个污染源到底是从哪个地方来的,我们基于这样一套网格,发现了位置,就知道从上游哪些地方去找关键企业,我们在督查巡查时就会很好基于网格追因和溯源。

大家都知道,现在很多地方不达标,怎么样才能达标?怎样才能有效?不达标原因是排放的量远超过这个地方的容量,环境容量是每天在不断的变化,这就是为什么排放源差不多情况下这一天空气质量是优而另一天是不良,这是因为气象条件造成容量每天都在变化。我们现在构建一个新的方法,了解到每一个网格、每一个城市、每一个省这个区域能承载多少的污染物。而承载的污染物每天在变化,如果我们能基于这种变化精细控制,我们就能把污染的达标部分形成很好的体系,这样我们就构建大气环境承载力的计算方法,我们会把PM2.5回溯到是什么造成的,我们把每一个污染源的源头解开,然后核减它的容量。

另外就是利用中国高分辨率对地观测系统重大专项,高分卫星对我们环保有很大的作用,能达到一米到两米的分辨率。我们基于高分2号卫星,可以精准识别扬尘的热点网格,我们通过高分卫星与城市中扬尘主要热点使位置准确率达到92%。最近部里面安排的汾渭平原的我们负责洛阳和三门峡的。我们利用高分卫星查出来几百个热点的网格,现在在大面积的改,这将会对空气质量得到较大改善。

现在高分5号也上天了,初步的结果能达到3到5公里的分辨率,我们对所有大气衡量气体的部分,对大气的气溶胶、二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳、甲烷、水华、水质、核电厂温排水、陆地植被等将达到很高精度的分辨率。

三、分享几个案例  我们团队在过去利用相关技术在全国很多的城市,包括京津冀的预警平台覆盖了大部分地区。我挑里面几个部分给大家讲解。

第一个是“2+26”城市中的,当初环保部做了很大科技创新,把科研团队直接下沉到每个城市去,环保部成立了国家大气污染防治联合攻关中心,现在这个攻关中心基本把全国大气污染防治核心力量和骨干都统一纳入监管,前年对“2+26”城市的一市一策提出了解决方案,现在把汾渭平原也放进去了。衡水市的“一市一策”取得成功,去年8月份进驻,9月份推进到企业,然后我们充分了解每一个部分对它的影响一个一个做,从扬尘、电厂等,研判后,今年上半年空气质量改善,连续五个月每个月获得河北省一万百的奖励,考核结果是优秀。

最近我们在三门峡做的,三到五月份连续不降反升,跟踪工作后我们构建了一整套机制,特别是以高分卫星的治理扬尘,整改反馈大幅降低,6月份获得107万的补偿资金。

因为热点作用很大,在未来我们想构建以地级市的大气管理一体化系统平台,构建一个云的计算平台,在平台中准备构建自适应网格新的预警模式,构建一个真正的立体监测,包括到恶臭异味的报警,能够实现大气环境和管理的系统。这里面有一个部分是我们想做自适应热点网格溯源,这是新的技术,网格技术的格点数不断的变化,根据来源和重要性网格会不断加密,这样我们就会把每一个热点部门找出原来属于哪几个地方,最重要的污染源在哪个地方,可以进行追踪。所以我们利用自适应热点网格溯源模式未来能很好支撑环境的督查和管理。对重要的点源,像高架源的点源,我们未来针对它对空气影响做一些溯源评价。

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