蔣文濤

（阜寧縣環(huán)境監(jiān)測站，江蘇 阜寧 224400）

近年來，由于農作物種植的需求，大量農用塑料薄膜在農村地區(qū)被廣泛地使用。農用塑料薄膜的使用會使土壤中鄰苯二甲酸酯類的含量有所提高，使得土壤中鄰苯二甲酸酯類含量超標，造成土壤和環(huán)境污染。當前，我國農村地區(qū)鄰苯二甲酸酯類污染問題十分嚴峻，急需采取相關措施對農村地區(qū)的農用塑料薄膜的使用進行監(jiān)測，并針對監(jiān)測結果來確定重點關注區(qū)域。對于該問題的解決，可利用衛(wèi)星影像和高程數據對試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜的使用情況進行監(jiān)測與統(tǒng)計，結合周邊區(qū)域農用塑料薄膜的使用情況，確定將來重點調查的區(qū)域，為后期鄰苯二甲酸酯類污染的治理和防范提供一定的參考。

1 環(huán)境監(jiān)測試點的選取

近年來，農用塑料薄膜的使用給農業(yè)發(fā)展帶來一定便利的同時，給當地環(huán)境造成了負面影響，如造成土壤中鄰苯二甲酸酯類含量逐年增長，進而造成一定程度的土壤污染。針對鄰苯二甲酸酯類污染問題，選取了某一農村地區(qū)作為環(huán)境試點監(jiān)測區(qū)域。針對該試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜的覆蓋比重和土壤中鄰苯二甲酸酯類的含量進行分析，為相關部門后期對鄰苯二甲酸酯類污染的治理與防范提供一定的參考。

本文選取的試點監(jiān)測區(qū)域為蔬菜種植園區(qū)?；谑卟朔N植的需要，大量的農用塑料薄膜在試點區(qū)域被廣泛使用。此外，由于試點監(jiān)測區(qū)域氣候高溫濕熱，導致農用塑料薄膜中的增塑劑——鄰苯二甲酸酯類不斷析出，對當地土壤造成一定程度的污染。鄰苯二甲酸酯類污染對于人體有著嚴重的危害，其具有生理毒性和中度積蓄作用，對人類存在致突變、致畸危害。因此，對于試點區(qū)域鄰苯二甲酸酯類污染的治理與防范刻不容緩。對于試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜的使用情況進行統(tǒng)計與調查是必要的，本文主要利用高分辨率的衛(wèi)星影像和高程數據對試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜使用面積進行監(jiān)測與統(tǒng)計，同時對試點監(jiān)測區(qū)域周邊農用塑料薄膜的使用情況進行分析對比，為后期針對鄰苯二甲酸酯類污染狀況的深入調查與防治方案的制定提供科學的參考依據［1-3］。

2 技術方法及路線

由于衛(wèi)星運行高度的原因，地球表面地形較為復雜的山地區(qū)域存在一定的地勢差異，針對這種情況的地區(qū)，遙感衛(wèi)星影像計算出來的區(qū)域面積與實際面積存在一定的誤差［4］。其同斜面映射的原理類似，一般衛(wèi)星影像所計算的面積往往小于實際區(qū)域面積（見圖1）。

因此，對試點監(jiān)測區(qū)域面積進行衛(wèi)星影像計算時，要對存在的面積差異進行計算校正。本文參考了生態(tài)工作監(jiān)測的方法。針對衛(wèi)星影像計算的數據，利用高程數據對其進行校正修改，以提高計算數據的精確度，降低計算存在的誤差，具體工作流程如圖2所示。

2.1 衛(wèi)星影像和高程數據的選取

2.1.1 衛(wèi)星影像。衛(wèi)星影像的選擇是環(huán)境監(jiān)測工作的重要環(huán)節(jié)，對監(jiān)測區(qū)域面積的確定起著重要作用。當前，我國可以接收、利用多光譜衛(wèi)星影像的有Landsat5TM、CBERS-2和IRS-P6等。對于目前可用的幾種衛(wèi)星影像，普遍存在分辨率低的情況，對于試點監(jiān)測區(qū)域情況進行監(jiān)測的效果不理想；對于高分辨率的衛(wèi)星影像，往往為有償使用，在使用成本上限制比較大［5］。本文選取的衛(wèi)星影像為Google Earth，其為無償使用的衛(wèi)星影像。Google Earth 的坐標系為WGS1984，在城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間監(jiān)測的分辨率約為2 m，屬于真彩色影像。綜合來說，Google Earth是衛(wèi)星影像中最適合選取使用的，同時其兼顧了使用成本的限制和監(jiān)測效果的準確性。

Google Earth 是Google 公司研究開發(fā)的一款地球儀軟件。其通過一個虛擬三維的地球模型，對所監(jiān)測的試點區(qū)域進行體現。其工作原理是將衛(wèi)星照片、航空影像及GIS 數據布置在地球模型上，用戶可以無償通過客戶端軟件對全球各個地區(qū)的衛(wèi)星影像進行下載瀏覽。Google Earth對于不同區(qū)域影像的分辨率不同，對于全球地貌影像的有效分辨率一般為30 m，但對于比較大的城市、景區(qū)或建筑物的分辨率為1 m，甚至可達0.5 m。對于本文所選取的試點監(jiān)測區(qū)域，Google Earth影像分辨率為0.5 m左右，影像圖片比較清晰［6］。這對本次針對試點監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的監(jiān)測研究提供了很大的方便。

2.1.2 高程數據。高程（Elevation）指的是某點沿鉛垂線方向到絕對基面的距離稱絕對高程，簡稱高程。高程數據就是某點沿鉛垂線方向到絕對基面的距離數值。高精確度的高程數據對于一個國家國防來說是極其重要的，關系著國家區(qū)域的安全。所以，一個地方區(qū)域的相對比較精確的高程數據是具有保密性質的。對于特殊情況需要申請使用測繪部門的高精度高程數據時，需要經過嚴格的審查，而且需要支付高昂的使用費用。本文選取ASTER全球數字高程模型（ASTER GDEM），對試點監(jiān)測區(qū)域的農用塑料薄膜使用情況進行統(tǒng)計。ASTER GDEM由美國國家航空航天局與日本經濟貿易產業(yè)省共同開發(fā)，在世界范圍內是可供公開使用的。其數據是由ASTER星載地球觀測光學儀器進行收集的，其坐標系為WGS1984，空間分辨率約為30 m。

2.2 幾何校正

由于地球自身為不規(guī)則橢圓形球體，而且WGS1984為地理坐標系統(tǒng)。所以，對于所統(tǒng)計的試點監(jiān)測區(qū)域的面積與實際真實面積數值存在一定的差異，不可以直接進行使用，需要通過把地理坐標系轉換為投影坐標系來實現對數據的校正。關于投影坐標系，在生態(tài)監(jiān)測中使用較為廣泛的為阿爾伯斯圓錐等面積投影。本文所使用的是投影轉換控制影像，然后對衛(wèi)星影像和高程數據通過Erdas軟件的幾何校正功能實現坐標系的轉換，進而提高統(tǒng)計面積的精確度。

2.3 影像解譯及質量核查

本文對影像的解譯參考了生態(tài)監(jiān)測中的遙感影像解譯方法。將高分辨率的Google Earth 衛(wèi)星影像經過幾何校正軟件校正后，通過AreGIS軟件中的矢量數據編輯器對試點監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測范圍進行勾勒，并對最后的解譯結果AreGIS Shape的文件格式進行保存。為了保證解譯后數據結果的精確度，需要根據遙感質量核查方法對解譯結果進行質量抽查，做進一步的數據質量核查。

2.4 高程數據的獲取

對于高程數據的獲得，可通過AreGIS軟件中的Are-ToolBox里的空間分析工具的按掩膜提取功能，對上一步驟所解譯的數據結果進行提取，實現對高程數據的獲取。

2.5 面積統(tǒng)計計算

對試點監(jiān)測區(qū)域面積進行統(tǒng)計計算，依然要用Are-GIS軟件。AreGIS軟件中三維分析工具條里的面積和體積統(tǒng)計數據工具可以利用之前所獲取的高程數據，實現對試點監(jiān)測區(qū)域的面積進行統(tǒng)計計算。

3 結果與分析

①通過衛(wèi)星影像、高程數據、幾何校正和面積統(tǒng)計計算等一系列的工作程序，最終獲得的試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜的使用面積統(tǒng)計結果為14.73 hm2，其實際的農用塑料薄膜使用面積為15.07 hm2，統(tǒng)計值與真實值之間差異不大，即通過Google Earth 衛(wèi)星影像和ASTER 高程數據的解譯統(tǒng)計結果較為準確。

②通過對試點監(jiān)測區(qū)域農用塑料薄膜面積的統(tǒng)計可知農用塑料薄膜的覆蓋比重，并將其覆蓋比重和鄰苯二甲酸酯類的污染情況與周邊區(qū)域進行對比分析。由此可知農用塑料薄膜的覆蓋比重與鄰苯二甲酸酯類污染情況的關系，以此來確定環(huán)境保護治理的重點關注區(qū)域，為后期相關環(huán)境管理部門治理鄰苯二甲酸酯類污染問題以及將來制定鄰苯二甲酸酯類污染的防范方案提供重要的參考依據。

4 結語

利用衛(wèi)星影像和高程數據對試點監(jiān)測區(qū)域的農膜覆蓋面積進行統(tǒng)計計算，并根據統(tǒng)計結果對土壤中鄰苯二甲酸酯類污染進行推測，進而確定針對該污染重點關注的區(qū)域，為鄰苯二甲酸酯類污染的防治提供了極大的便利。與傳統(tǒng)的地面人工統(tǒng)計方法相比，衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術的應用不僅效率高、感測范圍大，而且可大大節(jié)省人力、物力成本。特別是針對位于山地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村來說，如丘陵、山地等地勢不平的區(qū)域，其地理因素造成人工統(tǒng)計的實施存在一定的困難，衛(wèi)星影像和高程數據在這些試點監(jiān)測區(qū)域具有很高的應用價值。