林云萍

基于3S技術(shù)的廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃*

林云萍

廈門市環(huán)境保護(hù)科研所

以廈門市土地利用規(guī)劃、福衛(wèi)二號(hào)遙感影像為廈門市聲功能區(qū)的劃分依據(jù)，以ArcGIS為空間地理數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，以GPS為數(shù)據(jù)精度驗(yàn)證標(biāo)尺和實(shí)地調(diào)查工具，綜合利用3S技術(shù)完成了廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃專題圖的制作，并建立了廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境功能區(qū)劃的計(jì)算機(jī)管理，為廈門市的環(huán)境噪聲管理和噪聲治理提供決策依據(jù)。

3S技術(shù) 廈門 聲環(huán)境功能區(qū)劃

1 引言

環(huán)境功能區(qū)劃是依據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要和不同地區(qū)在環(huán)境結(jié)構(gòu)、環(huán)境狀態(tài)和使用功能上的差異對(duì)區(qū)域進(jìn)行的合理劃定，其目的是基于區(qū)域空間的資源環(huán)境承載能力，通過辨析面臨的環(huán)境問題和環(huán)境保護(hù)壓力，分區(qū)制定環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和明確環(huán)境保護(hù)相關(guān)政策措施。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，將遙感（RS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）緊密結(jié)合起來的“3S”一體化技術(shù)，因其具有快捷、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、大范圍的對(duì)地觀測能力及強(qiáng)大的空間信息處理和分析能力，已被廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域[1-3]。將3S技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境功能區(qū)劃中，不僅節(jié)約時(shí)間，而且可以在很大程度上提高區(qū)劃成果的精度和科技含量[4-5]。本文以廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃為例，探討3S技術(shù)在環(huán)境功能區(qū)劃中的應(yīng)用，以期為相關(guān)行業(yè)規(guī)劃提供借鑒。

2 資料和工具

基礎(chǔ)資料：（1）廈門市基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù)，包括水系、居民點(diǎn)、鐵路、道路、行政區(qū)界、等高線等數(shù)據(jù)圖層；（2）2008年1:55000廈門市地圖；（3）2008年11月覆蓋廈門市的福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，包括全色和多光譜兩種數(shù)據(jù)；（4）2008年廈門市土地利用規(guī)劃圖；（5）大型公園、風(fēng)景名勝區(qū)、水源保護(hù)區(qū)等重要生態(tài)功能區(qū)圖。

硬件配置：手持Trimble JUNO SB GPS、PC機(jī)、掃描儀、打印機(jī)等。Trimble JUNO SB手持GPS集合了GPS接收機(jī)、衛(wèi)星導(dǎo)航、數(shù)碼相機(jī)和掌上電腦等多種功能，最主要的是該GPS可以把預(yù)先配準(zhǔn)的地圖、規(guī)劃圖和遙感影像等圖像信息文件導(dǎo)入,便于外業(yè)調(diào)查的現(xiàn)場定位和實(shí)時(shí)查詢。

軟件平臺(tái)：ESRI.ArcGIS Desktop9.3地理信息系統(tǒng)軟件、ERDAS9.2遙感圖像處理系統(tǒng)軟件、GPS Pathfinder辦公軟件。GPS Pathfinder辦公軟件用于外業(yè)計(jì)劃、建立數(shù)據(jù)字典以及GPS采集數(shù)據(jù)的處理、編輯和傳輸?shù)取?/p>

3 區(qū)劃步驟

3.1 基礎(chǔ)底圖制作。在ArcGIS桌面軟件ArcMAP中新建環(huán)境功能區(qū)劃地理數(shù)據(jù)庫（如quhua.mdb），在庫中導(dǎo)入廈門市基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù)（包括水系、居民點(diǎn)、鐵路、道路、行政區(qū)界、等高線等），建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，并對(duì)各數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、符號(hào)化和標(biāo)注，達(dá)到合適的畫面效果。

3.2 遙感影像處理。將具有高空間分辨率的全色波段影像與具有豐富光譜信息的多光譜影像進(jìn)行融合計(jì)算，可以形成兼有高空間分辨率和多光譜彩色信息的融合影像，因此本區(qū)劃同時(shí)選用福衛(wèi)二號(hào)衛(wèi)星遙感影像中的全色和多光譜兩組影像數(shù)據(jù)，其中全色波段空間分辨率為2m，多光譜空間分辨率為8m，覆蓋廈門全市共需2景影像。本區(qū)劃利用ERDARS9.2對(duì)遙感影像圖進(jìn)行幾何校正、影像融合、影像拼接和影像增強(qiáng)，得到覆蓋廈門市的衛(wèi)星遙感影像圖[2-3]。

3.3 相關(guān)圖件的配準(zhǔn)。打開ArcMAP軟件，在環(huán)境功能區(qū)劃地理數(shù)據(jù)庫（quhua.mdb）中分別導(dǎo)入廈門市地圖、遙感影像圖、土地利用規(guī)劃圖、大型公園圖、風(fēng)景名勝區(qū)圖和水源保護(hù)區(qū)圖等，依據(jù)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)中的水系、道路、行政邊界等信息，利用ArcMAP的配準(zhǔn)工具（Georeferencing）比照重要標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)。如為紙質(zhì)圖件，需預(yù)先掃描形成電子圖件后再配準(zhǔn)。如無現(xiàn)成的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，可在地圖或遙感圖上預(yù)先選擇若干控制點(diǎn)，控制點(diǎn)的選擇首先應(yīng)考慮在整幅圖的中心，并在四周均勻分布。對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行GPS測定和調(diào)查，根據(jù)這些控制點(diǎn)的GPS實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行影像配準(zhǔn)。

利用配準(zhǔn)后的廈門市地圖和遙感影像圖對(duì)廈門市基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù)（如海陸邊界、道路、居民點(diǎn)等）進(jìn)行修訂、補(bǔ)充和更新，得到更為全面和真實(shí)的廈門市地理信息數(shù)據(jù)庫。

3.4 區(qū)劃草圖制作。在環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)庫（quhua.mdb）中新建“聲區(qū)劃”面狀要素，其屬性值中增加“聲功能區(qū)類型”字段。以配準(zhǔn)后的廈門市土地利用規(guī)劃圖為區(qū)劃的參考依據(jù)，依據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096-2008）中聲環(huán)境功能區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，按照區(qū)域土地利用類型繪制相應(yīng)的聲功能區(qū)圖斑，其中，覆蓋土地規(guī)劃圖中的文教區(qū)、無居民海島、山體、鄉(xiāng)村以及近期未開發(fā)的發(fā)展備用地等區(qū)域的圖斑定義為1類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設(shè)為1；覆蓋土地規(guī)劃圖中商業(yè)金融、集市貿(mào)易區(qū)以及居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)的圖斑定義為2類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設(shè)為2；覆蓋土地規(guī)劃圖中的工業(yè)用地、工業(yè)研發(fā)用地和倉儲(chǔ)物流用地的圖斑定義為3類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設(shè)為3。根據(jù)大型公園、風(fēng)景名勝區(qū)和飲用水源保護(hù)區(qū)分布圖，將轄區(qū)內(nèi)的大型公園、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園和水源保護(hù)區(qū)覆蓋范圍劃為1類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設(shè)為1。4類聲環(huán)境功能區(qū)定義為交通干線兩側(cè)，單獨(dú)繪制圖斑會(huì)造成區(qū)劃圖視野雜亂，因此本區(qū)劃對(duì)4類聲環(huán)境功能區(qū)不專門創(chuàng)建圖斑，而是以道路和鐵路標(biāo)示，并在區(qū)劃文本中加以文字說明。此外，由于各類聲功能區(qū)面積應(yīng)不小于1km2，對(duì)區(qū)劃圖中小于1km2的圖斑不單獨(dú)劃區(qū)。

以“聲功能區(qū)類型”字段值作為“聲區(qū)劃”功能區(qū)的分類指標(biāo)，并按照《城市區(qū)域環(huán)境噪聲適用區(qū)劃分技術(shù)規(guī)范》中對(duì)噪聲功能區(qū)的符號(hào)和顏色要求，設(shè)置“聲區(qū)劃”各類功能區(qū)的標(biāo)注、符號(hào)和顏色。

3.5 實(shí)地調(diào)查。依據(jù)土地利用規(guī)劃圖、遙感影像圖和區(qū)劃草圖，合理選擇調(diào)查路線，確定重點(diǎn)調(diào)查對(duì)象，如土地利用規(guī)劃和遙感影像圖反映的土地利用現(xiàn)狀不一致的區(qū)域、重點(diǎn)工業(yè)區(qū)邊界和區(qū)劃功能區(qū)邊界等。將廈門市地圖、土地利用規(guī)劃圖、遙感影像圖和區(qū)劃草圖導(dǎo)入GPS，結(jié)合GPS的導(dǎo)航功能，引導(dǎo)測量人員到達(dá)調(diào)查地點(diǎn)。在調(diào)查中，詳細(xì)記錄區(qū)劃草圖中各功能區(qū)的土地利用現(xiàn)狀和邊界位置（地名或道路名稱）等，同時(shí)進(jìn)行拍照。

3.6 區(qū)劃結(jié)果。根據(jù)實(shí)地調(diào)查的結(jié)果對(duì)區(qū)劃草稿進(jìn)行修正，對(duì)于近期內(nèi)區(qū)域功能與規(guī)劃目標(biāo)相差較大的區(qū)域和通過規(guī)劃環(huán)評(píng)的區(qū)域，以近期的區(qū)域規(guī)劃用地主導(dǎo)功能作為噪聲區(qū)劃的主要依據(jù)，對(duì)于未建成的規(guī)劃區(qū)，按其規(guī)劃性質(zhì)或區(qū)域聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，結(jié)合可能的發(fā)展劃定區(qū)域類型。利用ArcMAP中的屬性融合空間分析功能，將“聲區(qū)劃”屬性中“聲功能區(qū)類型”字段值相同又相鄰的圖斑合并為一個(gè)圖斑。按照區(qū)劃專題圖制作要求，在區(qū)劃圖中添加標(biāo)題、圖例、比例尺和指北針等要素，完成廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃專題圖的制作（見圖1），同時(shí)利用ArcGIS中的ArcCatalog工具將修正過的廈門市地理信息空間數(shù)據(jù)、環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃和遙感影像數(shù)據(jù)等導(dǎo)入Geodatabase數(shù)據(jù)庫中保存，建立廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)庫，便于以后的查詢和下一次修訂工作的展開。

圖1 廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃圖

4 結(jié)語

在本次廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃中，GIS展示了強(qiáng)大的空間分析功能，RS提供了重要的數(shù)據(jù)支持和劃分依據(jù)，而GPS則是數(shù)據(jù)精度驗(yàn)證和功能區(qū)劃實(shí)際操作的標(biāo)尺?；?S技術(shù)的環(huán)境功能區(qū)劃，充分利用3S技術(shù)在數(shù)據(jù)采集和空間分析上的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了功能區(qū)劃的計(jì)算機(jī)管理，極大地提高了區(qū)劃的效率和精度。通過3S技術(shù)建立的廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫，不僅能更好地管理各種基礎(chǔ)資料，便于修改、編輯圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，而且能更加方便地進(jìn)行動(dòng)態(tài)查詢和更新，為廈門市的環(huán)境噪聲管理和噪聲治理提供決策依據(jù)。

[1] 騰曉波，陳春花.3S技術(shù)在土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用[J].全球定位系統(tǒng)，2010,(3): 38-41.

[2] 魏丹，曾春陽，唐代生.3S技術(shù)在土地資源信息提取中的應(yīng)用研究——以湖北省蘄春縣為例[J].四川林勘設(shè)計(jì)，2010,（3）：53-56.

[3] 莊翠蓉.基于3S技術(shù)的廈門市生態(tài)功能區(qū)劃[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2009,17（1）：36-38.

[4] 鄒月明，任光偉.3S技術(shù)在錦州市環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)字化研究中的應(yīng)用[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2010,(1):66-68.

[5] 張麗君，白占雄，王志琳.基于ArcGIS的臺(tái)州市環(huán)境功能區(qū)劃研究——以聲環(huán)境功能區(qū)劃為例[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2005,(20):73-76.

* 廈門市環(huán)境保護(hù)專項(xiàng)資金補(bǔ)助項(xiàng)目《廈門市環(huán)境功能區(qū)劃》（第三次修訂）資助。