淺談基于3S技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

陳耿

(廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，廣東廣州510308)

目前，隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的逐步快速發(fā)展，作為環(huán)境管理和決策基礎(chǔ)依據(jù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作也日益得到發(fā)展，這促使著對(duì)信息技術(shù)的需求也有了增加，所以信息化技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中日趨成熟，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，正成為環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域里重要的技術(shù)手段。

1 信息技術(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著信息技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，監(jiān)測(cè)設(shè)備也逐步轉(zhuǎn)向信息化和自動(dòng)化，在普及計(jì)算機(jī)和具備局域網(wǎng)絡(luò)的前提下，構(gòu)建一套環(huán)境監(jiān)測(cè)站綜合管理系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)數(shù)據(jù)從收集、處理等全過(guò)程進(jìn)行管理，顯得尤為必要。在此，筆者對(duì)信息技術(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)管理的系統(tǒng)構(gòu)造等做一一闡述。

目前，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般地可采用B/S架構(gòu)，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)可以使用SQL Server，服務(wù)器平臺(tái)為Windows 2000 Server+IIS5.0。系統(tǒng)組成分為兩大部分，第一大部分是常規(guī)監(jiān)測(cè)，第二大部分是污染源監(jiān)測(cè)。

所謂常規(guī)監(jiān)測(cè)管理，是指該子系統(tǒng)專門(mén)針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站常規(guī)監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，管理環(huán)境監(jiān)測(cè)站常規(guī)監(jiān)測(cè)的整個(gè)流程，實(shí)現(xiàn)采樣、監(jiān)測(cè)、質(zhì)控的一體化控制。而污染源數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)管理是該子系統(tǒng)針對(duì)企業(yè)委托監(jiān)測(cè)、污染事故監(jiān)測(cè)、抽查等監(jiān)測(cè)站工作，實(shí)現(xiàn)包括填寫(xiě)委托單、分配任務(wù)、監(jiān)測(cè)方案、采樣記錄、分析樣品、質(zhì)量控制、計(jì)費(fèi)、打印監(jiān)測(cè)報(bào)告，以及工作量統(tǒng)計(jì)和狀態(tài)查詢?cè)趦?nèi)的一整套工作流程的自動(dòng)化。

2 基于3S技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中應(yīng)用

所謂3S技術(shù)是指遙感技術(shù) (Remote sensing，RS)、地理信息系統(tǒng)(Geography informationsystems，GIS)和全球定位系統(tǒng)(Global positioning systems，GPS)的統(tǒng)稱，它是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。

筆者認(rèn)為，在3S技術(shù)中GIS是主要核心，RS和GPS為GIS提供大量的信息數(shù)據(jù)。只有將3S技術(shù)緊密結(jié)合，形成一個(gè)有機(jī)的整體，才能充分發(fā)揮各系統(tǒng)的功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與空間分析。因此，我們?cè)趯?shí)際工作中，3S技術(shù)系統(tǒng)對(duì)硬件設(shè)備和軟件要求比較高，硬件包括高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀、掃描儀、繪圖儀和GPS數(shù)據(jù)接收機(jī)等，軟件包括操作系統(tǒng)、空間矢量數(shù)據(jù)輸入、編輯和分析軟件、圖像處理工具。

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀。隨著工業(yè)化的飛速發(fā)展及人類(lèi)其他活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，造成了整個(gè)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重惡化，生態(tài)條件的變化直接影響到人類(lèi)的生存環(huán)境和生活質(zhì)量，這種狀況已經(jīng)引起各級(jí)政府和普通百姓的高度關(guān)注，因此，必須對(duì)生態(tài)環(huán)境的各種變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，以便進(jìn)行綜合治理。

據(jù)資料顯示，利用衛(wèi)星遙感對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是目前最經(jīng)濟(jì)、最快速、最客觀的方法之一，它是一種高效的信息采集手段，具有多級(jí)分辨率、多光譜波段和多時(shí)相的特點(diǎn)，能夠獲取大量的瞬時(shí)信息，內(nèi)容豐富，且具有周期性。目前用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的衛(wèi)星很多。比如說(shuō)，陸地衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的分辨率比較高，SPOT衛(wèi)星可達(dá)25米，但時(shí)間分辨率較低，一般來(lái)說(shuō)，18天才能重復(fù)過(guò)境一次，而且它的掃描寬度為180公里，如果遇到陰雨天氣，無(wú)法取得資料，因此，對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)不太理想，但對(duì)于環(huán)境因素變化較緩慢的區(qū)域，或是要求對(duì)某些要素進(jìn)行細(xì)致觀測(cè)分析，它是非常有用的。而對(duì)NOAA、FY—1和EOS/MODIS衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，它是主要用來(lái)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，NOAA、FY—1系列衛(wèi)星可宏觀監(jiān)測(cè)陸地植被指數(shù)、地表溫度等，也可進(jìn)行作物產(chǎn)量估算。EOS/MODIS除了具有上述監(jiān)測(cè)功能外，還可監(jiān)測(cè)土地利用變化、黃河凌汛、海洋水色、海洋浮游植物、太陽(yáng)輻射等，它的分辨率要比NOAA、FY—1系列衛(wèi)星高的多，因此監(jiān)測(cè)精度也高，如：在麥?zhǔn)掌陂g農(nóng)田焚燒麥秸的火點(diǎn)、黃河凌汛等都能比較清楚地監(jiān)測(cè)到。陸地資源衛(wèi)星用于詳細(xì)分析某一區(qū)域的環(huán)境因素特征，因?yàn)榉直媛矢?，監(jiān)測(cè)結(jié)果非常準(zhǔn)確。如：城鎮(zhèn)范圍、水體面積、農(nóng)田面積、森林覆蓋度的變化等。

為了正確地解譯遙感信息，我們必須借助于GPS和GIS系統(tǒng)的支持。如：在干旱監(jiān)測(cè)時(shí)，評(píng)估農(nóng)田和非農(nóng)田的受旱面積及程度，必須掌握地面信息。GPS作為一種定位系統(tǒng)，可利用它的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)定位方法，獲取各類(lèi)地表信息，以解決遙感信息的定位問(wèn)題。GIS是一種地理信息管理和空間分析工具，由計(jì)算機(jī)硬軟件、空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)等組成，通過(guò)它所具有的多目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)，分析軟件和應(yīng)用模塊等，可實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的分析和查詢、專題圖制作、區(qū)域生態(tài)環(huán)境綜合研究及規(guī)劃決策等。

2.2 其它新技術(shù)的應(yīng)用。在我國(guó)除3S技術(shù)之外，近年來(lái)一些新技術(shù)也越來(lái)越多地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)科研領(lǐng)域。據(jù)筆者所知，如通過(guò)GPRS進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸及通過(guò)虛擬網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建安全、實(shí)用的VLAN進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及交換，這些手段為環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸提供了有力的技術(shù)保障，它可以更清晰、便捷的監(jiān)控?cái)z像技術(shù)的應(yīng)用為污染源實(shí)時(shí)監(jiān)控提供了技術(shù)支持。NET框架技術(shù)等開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用為環(huán)境管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)平臺(tái)。ORECLE、SYBASE等大中型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的引入為環(huán)境數(shù)據(jù)的處理、系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了應(yīng)用平臺(tái)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)綜合信息技術(shù)的發(fā)展，逐步促進(jìn)了建立環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染源監(jiān)控、生態(tài)保護(hù)和核安全與輻射環(huán)境安全等信息系統(tǒng)，有利于實(shí)時(shí)收集大量準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，進(jìn)行定量和定性的分析，為環(huán)境監(jiān)測(cè)工作提供科學(xué)決策支持。筆者認(rèn)為通過(guò)建立環(huán)境信息系統(tǒng)，將會(huì)突破環(huán)境管理時(shí)間和地域限制，最大程度地保障環(huán)境信息的客觀性和真實(shí)性。

筆者還認(rèn)為，這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)建立環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急指揮系統(tǒng)，有利于對(duì)環(huán)境突發(fā)事件做出快速反應(yīng)，保障國(guó)家環(huán)境安全，并通過(guò)環(huán)保信息的公開(kāi)和政務(wù)的公開(kāi)使環(huán)保工作增加了透明度，加強(qiáng)了環(huán)保的宣傳和教育，從而更好地推進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的綜合管理。

[1]鄭聯(lián)壽.3S技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用及展望[A].中國(guó)遙感應(yīng)用協(xié)會(huì)2010年會(huì)暨區(qū)域遙感發(fā)展與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C].2010.

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