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

泰興市天地一體化環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)

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

為適應(yīng)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)新發(fā)展的要求，設(shè)計(jì)與建設(shè)了泰興市天地一體化環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中的各重要模塊組成及實(shí)施。系統(tǒng)建成后，環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)；設(shè)計(jì)；建設(shè)

隨著工業(yè)化、城市化的迅速發(fā)展，污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，局地、區(qū)域等的環(huán)境問(wèn)題正引起人類廣泛的關(guān)注。2015年，在國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)和無(wú)人機(jī)監(jiān)測(cè)工作，天地一體化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如何結(jié)合各地實(shí)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(cè)體系，成為當(dāng)前的一項(xiàng)重要工作。

近年來(lái)，泰興市環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)能力已經(jīng)基本形成，廢水、廢氣在線監(jiān)測(cè)體系也已初具規(guī)模，監(jiān)測(cè)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(diǎn)采樣監(jiān)測(cè)為主的常規(guī)監(jiān)測(cè)不僅成本較高，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)空間立體監(jiān)測(cè)，宏觀性、時(shí)效性都有待改善，難以滿足越來(lái)越高的環(huán)境管理需求。因此，提升環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、建立包括地下在內(nèi)的立體的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系已成為當(dāng)務(wù)之急。建立天地一體化監(jiān)測(cè)體系，有效結(jié)合地面常規(guī)監(jiān)測(cè)與衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)現(xiàn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)體系的不足，為環(huán)境污染，生態(tài)變化，災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)警、評(píng)估及應(yīng)急救助等指揮體系提供參考。

1 設(shè)計(jì)與建設(shè)目標(biāo)

結(jié)合泰興市水文地質(zhì)條件、人類活動(dòng)特征與強(qiáng)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(shí)的優(yōu)勢(shì)，解譯土地利用與水環(huán)境演變過(guò)程，采用先進(jìn)的調(diào)查、取樣、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)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(cè)方式，構(gòu)建地下水水質(zhì)污染預(yù)警分析平臺(tái)。同時(shí)，基于現(xiàn)有的“數(shù)字環(huán)?！逼脚_(tái)、環(huán)境空氣及廢氣在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、環(huán)境應(yīng)急指揮系統(tǒng)，融合微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)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(cè)體系，解析泰興市環(huán)境質(zhì)量狀況和演化趨勢(shì)，編制污染防治區(qū)劃，提出污染防控建議，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控要求。

2 主要設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程

2.1 資料收集分析

重點(diǎn)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(chǎng)特征、土地利用與地表水系分布、污染物排放處置、水土測(cè)試報(bào)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(duì)重點(diǎn)地區(qū)應(yīng)進(jìn)行更精細(xì)單元?jiǎng)澐帧?/p>

2.2 遙感解譯與無(wú)人機(jī)航拍

通過(guò)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(duì)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(shí)空分布及變遷特征。采用GPS技術(shù)獲取圖像精校正控制點(diǎn)用于信息提取精度的檢驗(yàn)。通過(guò)外業(yè)踏勘，建立遙感解譯標(biāo)志和分類樣本庫(kù)，拍攝相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)照片與影像，進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)記錄，同時(shí)通過(guò)無(wú)人機(jī)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(shí)現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)高效利用。

2.3 野外調(diào)查核實(shí)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

在資料收集分析和遙感解譯基礎(chǔ)上開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)工作。結(jié)合地下水賦存條件、地下水流場(chǎng)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(diǎn)調(diào)查，對(duì)于水土環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域應(yīng)加密控制點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)核查工作根據(jù)資料收集和分析情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)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(dòng)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(shí)，通過(guò)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(yùn)移模型

在收集分析泰興市地層結(jié)構(gòu)、地下水位動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(duì)研究區(qū)內(nèi)的地下水中污染物運(yùn)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(bǔ)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(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)及集成

根據(jù)重點(diǎn)地帶精細(xì)調(diào)查結(jié)果，根據(jù)監(jiān)測(cè)目的、場(chǎng)地范圍、地下水分布、地下水污染現(xiàn)狀和污染風(fēng)險(xiǎn)等條件，劃分重點(diǎn)地段監(jiān)測(cè)等級(jí)，采用現(xiàn)有水井和專門鉆探布置的監(jiān)測(cè)井作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建立地下水水質(zhì)污染動(dòng)態(tài)預(yù)警監(jiān)測(cè)網(wǎng)，開展水質(zhì)污染預(yù)警監(jiān)測(cè)。

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀器、商用GSM網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)中心站組成。監(jiān)測(cè)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(guò)GSM公共網(wǎng)將監(jiān)測(cè)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(chǎng)測(cè)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(píng)價(jià)，自主開發(fā)集成軟件系統(tǒng)同時(shí)連入現(xiàn)有的空氣及廢水在線監(jiān)測(cè)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(yùn)行和綜合研究工作。為重點(diǎn)地段水土污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(guò)程的注意事項(xiàng)

天地一體化建設(shè)是一項(xiàng)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(qiáng)與項(xiàng)目主管部門的溝通取得資金的支持，設(shè)立專項(xiàng)賬戶和項(xiàng)目建設(shè)工作組。同時(shí)做好項(xiàng)目的立項(xiàng)和可行性工作。在項(xiàng)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(cè)內(nèi)容和具體點(diǎn)位，加強(qiáng)歷史資料數(shù)據(jù)的收集分析，建立動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。按照項(xiàng)目建設(shè)方案和工作計(jì)劃，建立項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)考核管理制度，嚴(yán)格按照項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)計(jì)劃開展各項(xiàng)工作，保障項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度和完成質(zhì)量。項(xiàng)目建設(shè)完成后要組織驗(yàn)收，對(duì)實(shí)際建設(shè)與當(dāng)初設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行評(píng)估，并加強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)，確保能對(duì)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(píng)價(jià)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(cè)、評(píng)估需求，環(huán)境監(jiān)測(cè)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(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案的通知（國(guó)辦發(fā)﹝2015﹞56號(hào)）.

〔2〕環(huán)保部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案實(shí)施計(jì)劃（2016-2020年）的通知（環(huán)監(jiān)測(cè)﹝2016﹞107號(hào)）.

〔3〕牛志春，李旭文，張?jiān)?，金焰，姜?太湖流域水環(huán)境天地一體化監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建與應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè).環(huán)境監(jiān)測(cè)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(zhǎng)期從事環(huán)境監(jiān)測(cè)與研究工作。