何書聰

（江蘇新測(cè)檢測(cè)科技有限公司，江蘇徐州 221116）

3S 技術(shù)功能涵蓋了GPS 全球定位系統(tǒng)、RS 遙感技術(shù)以及GIS 地理信息系統(tǒng)等多種新興技術(shù)，這是目前在新時(shí)代背景下得出的重要成果。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，3S 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于森林、農(nóng)業(yè)、城市等多個(gè)人類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理中，為人類自然生態(tài)發(fā)展起到了重要的價(jià)值作用。

1 分布式水環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

在分布式水環(huán)境在線監(jiān)測(cè)質(zhì)量管理軟件系統(tǒng)中，呈現(xiàn)出豐富多樣的監(jiān)測(cè)管理性能，其中的關(guān)鍵技術(shù)都是圍繞 3S技術(shù)軟件設(shè)計(jì)開展的，下面結(jié)合其主要技術(shù)進(jìn)行分析。

1.1 無線通信數(shù)據(jù)包技術(shù)應(yīng)用

分布式水環(huán)境在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的無線通信數(shù)據(jù)技術(shù)被得到了廣泛使用，它是該系統(tǒng)當(dāng)中關(guān)鍵技術(shù)的一部分，可以有效設(shè)置完整的WSN 星形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該組網(wǎng)可以設(shè)置多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與傳感器的有效連接，并對(duì)不同說只信息進(jìn)行有效的合理采集，使全部的采集結(jié)果數(shù)據(jù)順利發(fā)送到星型網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點(diǎn)中。該技術(shù)當(dāng)中的傳感集點(diǎn)會(huì)依據(jù)不同區(qū)域大小展開布置，有效實(shí)現(xiàn)了圍繞水質(zhì)參數(shù)節(jié)點(diǎn)的對(duì)比分析，同時(shí)通過TinyOS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輔助對(duì)比功能，有效建立了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析機(jī)制，并針對(duì)傳感器數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了對(duì)比分析。

1.2 WSN 組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

WSN 星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在分布式水環(huán)境在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)過中是非常重要的組織部分。該組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中涵蓋了許多個(gè)傳感器主節(jié)點(diǎn)以及傳感器從節(jié)點(diǎn)，可以有效實(shí)現(xiàn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相互通訊連接，有著極強(qiáng)的兼容功能。但在實(shí)際設(shè)定過程中，這些節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立存在的，需要在主節(jié)點(diǎn)上有效設(shè)定ZigBee 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)功能，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)諸多從節(jié)點(diǎn)位置的有效設(shè)定，并且還可做到與終端節(jié)點(diǎn)的相互共存，有效參與到組網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用當(dāng)中。尤其是在水環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)當(dāng)中，通過有效應(yīng)用WSN 組網(wǎng)技術(shù)建立系統(tǒng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可以直接對(duì)MAC 層發(fā)出監(jiān)測(cè)流程信號(hào)，為其提供更加便捷的通訊信道，實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的PAN ID網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的建立。與此同時(shí)，通過MAC層建設(shè)新的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，完善了水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)程序中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)流程。在新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成立之后，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的有效的分析，并設(shè)立了入網(wǎng)流程，確保主節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確通信。其中在新網(wǎng)絡(luò)中，還配備協(xié)調(diào)搭載網(wǎng)絡(luò)新表內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建立水質(zhì)監(jiān)控協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)中對(duì)傳感器的配合功能，實(shí)時(shí)接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的指令。除此之外，該技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)入網(wǎng)請(qǐng)求時(shí)在傳感器上的命令相應(yīng)，可以為傳感器分配多個(gè)通信地址，并對(duì)節(jié)點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，為健全的節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)提供了有力支撐[1]。

1.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

在水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)中，可以通過上位機(jī)建立一套局部分布式水環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)局部分支系統(tǒng)的收集水質(zhì)數(shù)據(jù)以及WEB 軟件監(jiān)測(cè)的有效計(jì)算。在該系統(tǒng)中需要分布的主要節(jié)點(diǎn)是由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)展開多個(gè)采集點(diǎn)布設(shè)構(gòu)成的，可以直觀地觀看到設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的觀測(cè)測(cè)量。舉例說明，某地區(qū)會(huì)以全天時(shí)長來對(duì)所采集的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，其中對(duì)該區(qū)域的水質(zhì)pH 值、濁度等重要參數(shù)指標(biāo)都可以字統(tǒng)計(jì)曲線中獲取，并在一定水質(zhì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)進(jìn)行對(duì)水質(zhì)的pH 值監(jiān)測(cè)，其中的氨氮?jiǎng)t在≤0.2mg/L的范圍內(nèi)。該過程需要非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)測(cè)過程，以此確保各項(xiàng)水體指標(biāo)在監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)中滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

2 對(duì)3S 技術(shù)的有效集成

3S 技術(shù)系統(tǒng)集成的3 項(xiàng)技術(shù)，是目前信息化社會(huì)最為核心重要技術(shù)，從而形成了對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有效監(jiān)測(cè)的完整技術(shù)系統(tǒng)。在聲討環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)管理中，GPS 定位系統(tǒng)技術(shù)為檢測(cè)目標(biāo)提升了實(shí)時(shí)且快速地監(jiān)測(cè)位置。RS 則協(xié)助了后臺(tái)監(jiān)測(cè)人員對(duì)大面積的地表物體以及幾何環(huán)境信息變化提供支持。GIS 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種空間綜合數(shù)據(jù)的有效處理分析，并有效構(gòu)建了3D 虛擬模型，為質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)人員更加直觀地觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)狀況帶來有力支持。在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，該技術(shù)都需要兩者配合而集成，如RS 與GPS 集成可以做到數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)定時(shí)以及環(huán)境災(zāi)害預(yù)測(cè)，同時(shí)可以做到對(duì)全球環(huán)境變化的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)更新等多項(xiàng)功能[2]。

3 3S 技術(shù)在各個(gè)生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中的監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

3S 在各個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，下面對(duì)城市生態(tài)環(huán)境、水資源環(huán)境、生態(tài)災(zāi)害環(huán)境的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)析。

3.1 3S 技術(shù)在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系中可以通過3S 技術(shù)對(duì)城市進(jìn)行有效的規(guī)劃，如 PM2.5 監(jiān)測(cè)、大氣污染監(jiān)測(cè)等多種城市生態(tài)環(huán)境。該過程需要先對(duì)RS 遙感平臺(tái)進(jìn)行有效利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)城市生態(tài)環(huán)境提供實(shí)時(shí)生態(tài)資料，并依據(jù)GIS 對(duì)大氣污染源有效編繪分布圖，同時(shí)在進(jìn)行與GPS 航空多光譜攝影的配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣污染物的全方位監(jiān)測(cè)，并能夠有效對(duì)多個(gè)區(qū)域的污染顆粒進(jìn)行分布監(jiān)測(cè)。不僅如此，有效應(yīng)用3S 技術(shù)對(duì)城市生態(tài)大氣污染源的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)定位，如城市熱島效應(yīng)以及輻射溫度等等?？赏ㄟ^衛(wèi)星定位儀及載熱紅外圖進(jìn)行有效定位監(jiān)測(cè)，并配合圖像處理技術(shù)定期對(duì)熱污染強(qiáng)度以及分布范圍對(duì)城市內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境提供動(dòng)態(tài)的資料信息，如可以對(duì)城市植被類型、植被覆蓋率等重要參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行有效的分析，并最后與多光譜數(shù)據(jù)的有效配合實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像處理的定向分析。在我國已經(jīng)有多個(gè)城市合理應(yīng)用3S 技術(shù)有效構(gòu)建了環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并基于3S 技術(shù)對(duì)開發(fā)城市的地理環(huán)境信息系統(tǒng)以及城市環(huán)境污染預(yù)報(bào)系統(tǒng)當(dāng)中。例如，河北省就有效通過GIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污染數(shù)據(jù)的采集，并科學(xué)制定了大氣質(zhì)量功能專題圖以及城市污染源分布圖，同時(shí)再經(jīng)GPS 功能行為有效監(jiān)測(cè)到出現(xiàn)的污染源位置，有效構(gòu)建了河北省環(huán)境空間的核心數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)了全方位城市實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理[3]。

3.2 3S 技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理中，3S 技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，可以有效的針對(duì)河流水量以及河流水質(zhì)進(jìn)行全方位的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，并優(yōu)先顯示出各個(gè)區(qū)域的水質(zhì)實(shí)際環(huán)境狀況以及水質(zhì)變化的趨勢(shì)過程。例如，遼寧省的通過3S 技術(shù)有效落實(shí)了對(duì)水資源的調(diào)查以及水文的模擬流域，尤其是對(duì)水體的泥沙污染指標(biāo)以及水體富營養(yǎng)化都做到了有效檢測(cè)，與此同時(shí)，再配合GIS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)遼寧省內(nèi)水環(huán)境以及深水流域的分布調(diào)查以及跟蹤評(píng)價(jià)，為省內(nèi)的供水工程提供了切實(shí)的安全保障[4]。

3.3 3S 技術(shù)在生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

經(jīng)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，我國諸多省市分范圍內(nèi)構(gòu)建了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，重建美好家園的環(huán)保計(jì)劃，其中最主要的構(gòu)建計(jì)劃就是對(duì)自然生態(tài)環(huán)境計(jì)劃的構(gòu)建，降低因人為造成的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。例如，福建省有效利用3S 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)省內(nèi)赤潮地點(diǎn)、范圍以及時(shí)間的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，這就是通過該技術(shù)中的RS 遙感技術(shù)做到的。不僅如此，再通過GIS 技術(shù)與GPS 定位系統(tǒng)的有效配合，對(duì)該省內(nèi)出現(xiàn)的水土流失以及草場(chǎng)退化等問題進(jìn)行了實(shí)時(shí)分析，同時(shí)也推測(cè)出該省內(nèi)泥石流以及山體滑坡的正在發(fā)育的災(zāi)害因素，實(shí)現(xiàn)了GIS 技術(shù)在各個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域的劃分評(píng)級(jí)，為地質(zhì)防治災(zāi)害數(shù)據(jù)資源提供了有力支持[5]。

3.4 在城市林草生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中有效應(yīng)用3S 技術(shù)

隨著人們對(duì)生活質(zhì)量水平的提升，城市林草資源綠化工作得到了人們的廣泛關(guān)注，同時(shí)也迫切需要高質(zhì)量的空氣環(huán)境。因此，有效應(yīng)用3S 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)諸多省內(nèi)草原資源的充分調(diào)查，可以對(duì)城市內(nèi)自然生態(tài)資產(chǎn)進(jìn)行有效的評(píng)估，以此完善健全的城市林草生態(tài)資產(chǎn)評(píng)估體系。不僅如此，在評(píng)估在系統(tǒng)中，還運(yùn)用到了RS 技術(shù)，這對(duì)城市林草生態(tài)資源得以有效監(jiān)測(cè)帶來了有力保障，并通過對(duì)GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市林草資源的編制分布圖，再結(jié)合GPS 技術(shù)充分實(shí)現(xiàn)了對(duì)部分城市林草資源的動(dòng)態(tài)攝影檢測(cè)工作，這為有效應(yīng)用3S 技術(shù)中的人工智能決策模型奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市林草病蟲害的積極預(yù)防，對(duì)因病蟲害產(chǎn)生的林草資源損失實(shí)現(xiàn)了有效全面評(píng)估，深受有關(guān)部門的廣泛應(yīng)用以及信賴。

4 總結(jié)

綜上所述，有效應(yīng)用3S 技術(shù)對(duì)城市生態(tài)環(huán)境檢測(cè)以及水環(huán)境檢測(cè)進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量管理。實(shí)現(xiàn)了基于科學(xué)角度對(duì)防災(zāi)監(jiān)測(cè)預(yù)警以及生態(tài)的多元化功能的有效評(píng)價(jià)，這為人類生態(tài)環(huán)境可以良好持續(xù)發(fā)展提供了有力支持，實(shí)現(xiàn)了人類與自然發(fā)展的和諧共生。