泰興市天地一體化環(huán)境監(jiān)測與管理系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)

姚宇平 潘 偉 葉曉新（泰興市環(huán)境監(jiān)測站 江蘇 泰興 225400）

泰興市天地一體化環(huán)境監(jiān)測與管理系統(tǒng)設(shè)計與建設(shè)

姚宇平 潘 偉 葉曉新（泰興市環(huán)境監(jiān)測站 江蘇 泰興 225400）

為適應(yīng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測新發(fā)展的要求，設(shè)計與建設(shè)了泰興市天地一體化環(huán)境監(jiān)測與管理系統(tǒng)。重點介紹了系統(tǒng)的設(shè)計與建設(shè)過程中的各重要模塊組成及實施。系統(tǒng)建成后，環(huán)境監(jiān)測體系、環(huán)境監(jiān)管體系和環(huán)境信息體系將進(jìn)一步優(yōu)化融合，地區(qū)環(huán)境快速預(yù)警和應(yīng)急處理能力將逐步提高。

天地一體化；環(huán)境監(jiān)測；設(shè)計；建設(shè)

隨著工業(yè)化、城市化的迅速發(fā)展，污染問題日趨嚴(yán)重，局地、區(qū)域等的環(huán)境問題正引起人類廣泛的關(guān)注。2015年，在國務(wù)院辦公廳發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》中，明確提出了“建立天地一體化的生態(tài)遙感監(jiān)測系統(tǒng)”的要求。各地環(huán)保部門已逐步嘗試開展衛(wèi)星遙感監(jiān)測和無人機監(jiān)測工作，天地一體化監(jiān)測系統(tǒng)如何結(jié)合各地實際情況，創(chuàng)造性地開展工作，打造全新的天地一體化監(jiān)測體系，成為當(dāng)前的一項重要工作。

近年來，泰興市環(huán)境監(jiān)測事業(yè)取得了較好的發(fā)展，日常環(huán)境監(jiān)管所需的監(jiān)測能力已經(jīng)基本形成，廢水、廢氣在線監(jiān)測體系也已初具規(guī)模，監(jiān)測技術(shù)水平顯著提升。隨著環(huán)境監(jiān)管服務(wù)職能及技術(shù)發(fā)展，以地面布點采樣監(jiān)測為主的常規(guī)監(jiān)測不僅成本較高，且無法實現(xiàn)空間立體監(jiān)測，宏觀性、時效性都有待改善，難以滿足越來越高的環(huán)境管理需求。因此，提升環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、建立包括地下在內(nèi)的立體的環(huán)境監(jiān)測體系已成為當(dāng)務(wù)之急。建立天地一體化監(jiān)測體系，有效結(jié)合地面常規(guī)監(jiān)測與衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢，彌補現(xiàn)行環(huán)境監(jiān)測體系的不足，為環(huán)境污染，生態(tài)變化，災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警、評估及應(yīng)急救助等指揮體系提供參考。

1 設(shè)計與建設(shè)目標(biāo)

結(jié)合泰興市水文地質(zhì)條件、人類活動特征與強度、水土開發(fā)利用情況，充分利用信息技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)等大范圍、全天候、全天時的優(yōu)勢，解譯土地利用與水環(huán)境演變過程，采用先進(jìn)的調(diào)查、取樣、現(xiàn)場測試技術(shù)，建立覆蓋全市的水、土環(huán)境全要素調(diào)查網(wǎng)絡(luò)，在控制水土環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，突出重點，進(jìn)行重點地帶水土污染范圍和程度精細(xì)調(diào)查，完善和優(yōu)化地下水環(huán)境監(jiān)測方式，構(gòu)建地下水水質(zhì)污染預(yù)警分析平臺。同時，基于現(xiàn)有的“數(shù)字環(huán)保”平臺、環(huán)境空氣及廢氣在線監(jiān)測監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境應(yīng)急指揮系統(tǒng)，融合微型計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、3S技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)，探索集成全方位、多層次的天地一體化監(jiān)測體系，解析泰興市環(huán)境質(zhì)量狀況和演化趨勢，編制污染防治區(qū)劃，提出污染防控建議，達(dá)到實時監(jiān)控要求。

2 主要設(shè)計與建設(shè)過程

2.1 資料收集分析

重點收集與泰興市水土環(huán)境直接相關(guān)的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地下水流場特征、土地利用與地表水系分布、污染物排放處置、水土測試報告等資料。掌握水文地質(zhì)條件、主要污染源類型及分布情況，借助衛(wèi)星影像資料了解區(qū)域地貌特征、土地利用、地表水系分布現(xiàn)狀以及歷史變化。結(jié)合地表水系和污染源分布情況，劃分調(diào)查單元，對重點地區(qū)應(yīng)進(jìn)行更精細(xì)單元劃分。

2.2 遙感解譯與無人機航拍

通過不同渠道收集研究區(qū)相關(guān)土地利用狀況及地表水水質(zhì)等調(diào)查分析資料，并對資料進(jìn)行整理、分析、歸類。獲取研究區(qū)自1980年-2010年期間，不少于五期30m分辨率的TM影像圖，利用遙感技術(shù)進(jìn)行解譯，分析時空分布及變遷特征。采用GPS技術(shù)獲取圖像精校正控制點用于信息提取精度的檢驗。通過外業(yè)踏勘，建立遙感解譯標(biāo)志和分類樣本庫，拍攝相應(yīng)的現(xiàn)場照片與影像，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場記錄，同時通過無人機航拍快速獲取地理、資源、環(huán)境等空間遙感信息，完成數(shù)據(jù)采集、處理和應(yīng)用分析。實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)高效利用。

2.3 野外調(diào)查核實與現(xiàn)場測試

在資料收集分析和遙感解譯基礎(chǔ)上開展現(xiàn)場調(diào)查核實工作。結(jié)合地下水賦存條件、地下水流場復(fù)雜程度，受污染源影響可能性等劃分調(diào)查區(qū)并進(jìn)行控制。結(jié)合地表水系和污染源分布情況開展地表水或土壤環(huán)境重點調(diào)查，對于水土環(huán)境污染風(fēng)險較大的區(qū)域應(yīng)加密控制點?，F(xiàn)場核查工作根據(jù)資料收集和分析情況，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查測試，開展遙感解譯結(jié)果的核查。根據(jù)泰興市水文地質(zhì)條件和人類活動特征，劃分為控制調(diào)查區(qū)、詳細(xì)調(diào)查區(qū)、精細(xì)調(diào)查區(qū)。

2.4 建立三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型

構(gòu)建泰興市主要含水層信息系統(tǒng)，將收集泰興市鉆孔資料和水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)資料，結(jié)合野外調(diào)查認(rèn)識，通過系統(tǒng)分析，梳理出泰興市地層順序，并將鉆孔由上至下所有巖層進(jìn)行定位，將鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維地學(xué)建模軟件進(jìn)行建模。

2.5 建立溶質(zhì)運移模型

在收集分析泰興市地層結(jié)構(gòu)、地下水位動態(tài)、水化學(xué)資料地表水系發(fā)育情況以及污染源分布狀況基礎(chǔ)上確定開展模擬實驗的典型地帶，確定模型邊界條件和參數(shù)分區(qū)，建立水文地質(zhì)概念模型。選擇典型污染物作為模擬因子，利用專業(yè)建模軟件中的專門模塊對研究區(qū)內(nèi)的地下水中污染物運移進(jìn)行模擬：建立研究區(qū)溶質(zhì)遷移數(shù)學(xué)模型，確定彌散系數(shù)、初始濃度、分配系數(shù)和補給濃度等參數(shù)，建立研究區(qū)典型污染物遷移模型。

2.6 在線動態(tài)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)及集成

根據(jù)重點地帶精細(xì)調(diào)查結(jié)果，根據(jù)監(jiān)測目的、場地范圍、地下水分布、地下水污染現(xiàn)狀和污染風(fēng)險等條件，劃分重點地段監(jiān)測等級，采用現(xiàn)有水井和專門鉆探布置的監(jiān)測井作為監(jiān)測點，建立地下水水質(zhì)污染動態(tài)預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)，開展水質(zhì)污染預(yù)警監(jiān)測。

自動監(jiān)測系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)測儀器、商用GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測中心站組成。監(jiān)測中心站包括數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、終端服務(wù)器和控制軟件。可定期通過GSM公共網(wǎng)將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳入中心站并完成儀器的參數(shù)設(shè)置。

在野外調(diào)查、現(xiàn)場測試、樣品采集分析、遙感解譯基礎(chǔ)上，進(jìn)行防污性能和水土質(zhì)量與污染狀況評價，自主開發(fā)集成軟件系統(tǒng)同時連入現(xiàn)有的空氣及廢水在線監(jiān)測系統(tǒng)，開展信息系統(tǒng)、數(shù)值模型與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)、運行和綜合研究工作。為重點地段水土污染風(fēng)險評估、修復(fù)奠定基礎(chǔ)，為城市規(guī)劃和水土污染防治工作提供信息服務(wù)。

2.7 建設(shè)過程的注意事項

天地一體化建設(shè)是一項綜合性的系統(tǒng)工程，投資較大。因此在前期的準(zhǔn)備工作中應(yīng)加強與項目主管部門的溝通取得資金的支持，設(shè)立專項賬戶和項目建設(shè)工作組。同時做好項目的立項和可行性工作。在項目建設(shè)中期要和建設(shè)施工單位緊密配合，明確細(xì)化監(jiān)測內(nèi)容和具體點位，加強歷史資料數(shù)據(jù)的收集分析，建立動態(tài)數(shù)據(jù)庫。按照項目建設(shè)方案和工作計劃，建立項目節(jié)點考核管理制度，嚴(yán)格按照項目節(jié)點計劃開展各項工作，保障項目的建設(shè)進(jìn)度和完成質(zhì)量。項目建設(shè)完成后要組織驗收，對實際建設(shè)與當(dāng)初設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行評估，并加強系統(tǒng)的應(yīng)用和運營，確保能對污染防治、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境執(zhí)法、環(huán)境應(yīng)急、環(huán)境影響評價等領(lǐng)域的管理決策提供全面的技術(shù)支撐。

3 小結(jié)

系統(tǒng)建成后，能夠有效滿足大氣、水和土壤等主要環(huán)境要素監(jiān)測、評估需求，環(huán)境監(jiān)測體系、環(huán)境監(jiān)管體系和環(huán)境信息體系將進(jìn)一步優(yōu)化融合，地區(qū)環(huán)境快速預(yù)警和應(yīng)急處理能力逐步提高，為適應(yīng)環(huán)境管理戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型要求提供有效的技術(shù)支撐。

〔1〕國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的通知（國辦發(fā)﹝2015﹞56號）.

〔2〕環(huán)保部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案實施計劃（2016-2020年）的通知（環(huán)監(jiān)測﹝2016﹞107號）.

〔3〕牛志春，李旭文，張詠，金焰，姜晟.太湖流域水環(huán)境天地一體化監(jiān)測體系構(gòu)建與應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)〔J〕，2012，4（1）1-5.

〔4〕曾燕君，梁桂雄，劉葉新，董天明.廣州市天地空一體化環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的建設(shè).環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)〔J〕，2012，24（5）1-4.

Design and Construction of Integration of Heaven and Earth Environment Monitoring and Management System of TaiXing City

YaoYuping（Environment Monitoring Station of TaiXing City TaiXing JiangSu 225400）

In order to meet the requirements of the new development of ecological environment monitoring，the integrated environment monitoring and management system of TaiXing city was designed and constructed.This paper mainly introduces the design of the system and the important modules in the construction process.After the completion of the system，the environment monitoring system，the environmental supervision system and the environmental information system will be further optimized and integrated，and the regional environmental rapid warning and emergency handling capacity will be gradually improved.

The integration of heaven and earth Environment monitoring Design Construction

X321

A

1674-263X（2017）03-0056-02

2017-09-04

姚宇平（1978-），男，本科，工程師，長期從事環(huán)境監(jiān)測與研究工作。