甘肅省金昌生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 楊芳

數(shù)字監(jiān)測(cè)技術(shù)具備獨(dú)立的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在具體運(yùn)行狀態(tài)下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠搜集整理相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行自我運(yùn)算，隨后將分析后的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)浇K端，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)字監(jiān)測(cè)。在信息化時(shí)代背景下，數(shù)字監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不但能夠提供近距離監(jiān)測(cè)功能，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，其包含服務(wù)器端以及客戶端，服務(wù)器端又細(xì)分為網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)等不同服務(wù)器，客戶端能夠提供數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)接收分析等功能。

一、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在環(huán)境保護(hù)中的重要意義

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于促進(jìn)大氣環(huán)境保護(hù)工作效率的提升意義重大。一方面，大氣監(jiān)測(cè)屬于長期性、系統(tǒng)性的工作，要求對(duì)區(qū)域大氣污染情況展開持續(xù)監(jiān)測(cè)，搜集相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)大氣污染治理工作帶來科學(xué)參考。同時(shí)搜集整理大氣污染數(shù)據(jù)能夠?qū)Ω鱾€(gè)時(shí)期的數(shù)據(jù)信息予以對(duì)比研究，能夠?yàn)榇髿庵卫泶胧┑恼{(diào)整提供依據(jù)。

另一方面，對(duì)區(qū)域大氣污染情況的有效監(jiān)測(cè)，能夠幫助我們更加全面深入地掌握大氣環(huán)境情況，促進(jìn)大氣環(huán)境保護(hù)工作水平的不斷提升。近年來，數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得以普及應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某一區(qū)域大氣環(huán)境的全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，工作人員按照監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)信息來制定有針對(duì)性的防控方案，尤其是很多霧霾相對(duì)嚴(yán)重的地區(qū)，對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成很大影響，借助于對(duì)霧霾的監(jiān)測(cè)能夠提前預(yù)報(bào)或采取其他相關(guān)措施，能夠更好地為人們的身體健康提供保障。

二、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中的數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)——地空一體化技術(shù)

（一）系統(tǒng)框架

基于微觀層面而言，地空一體化技術(shù)能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境中存在的污染物具體濃度予以監(jiān)測(cè)，同時(shí)借助視頻實(shí)時(shí)抓拍來獲得更加直觀有效的資料?；诤暧^層面而言，地空一體化技術(shù)能夠?qū)潭▍^(qū)域大氣揚(yáng)塵污染物濃度實(shí)施監(jiān)測(cè)，具體應(yīng)用時(shí)，該技術(shù)可以幫助工作人員及時(shí)監(jiān)控取證，輔助工作人員實(shí)現(xiàn)更加科學(xué)的應(yīng)急處理。

（二）系統(tǒng)應(yīng)用思路

1.空中監(jiān)測(cè)部分

整個(gè)系統(tǒng)的空中監(jiān)測(cè)部分通常是利用無人機(jī)遙感技術(shù)來對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，因此能夠非常清晰直接地看到大氣污染物的濃度、來源和具體分布，為之后地面研究分析工作提供充分的依據(jù)，同時(shí)也能夠直接反饋治理成效。和過去的人機(jī)航空以及衛(wèi)星遙感技術(shù)相比，無人機(jī)遙感技術(shù)支持更長的工作時(shí)間，能夠?qū)Λ@取到的影像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，成本相對(duì)來說更低，影像清晰度與分辨率得以保證，具體應(yīng)用成效更好。空中監(jiān)測(cè)部分的運(yùn)行原理是依靠高分辨率CCD相機(jī)對(duì)大氣指標(biāo)影響數(shù)據(jù)實(shí)施采集，隨后直接實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛婵刂浦行?，地面控制中心能夠根?jù)工作任務(wù)來對(duì)無人機(jī)的飛行航線與軌跡進(jìn)行控制，從而有效提升數(shù)據(jù)精度。

2.地面監(jiān)測(cè)部分

在城區(qū)、縣區(qū)設(shè)置大氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，針對(duì)工業(yè)企業(yè)開發(fā)區(qū)以及聚集區(qū)有計(jì)劃地設(shè)置監(jiān)測(cè)站，同時(shí)這些監(jiān)測(cè)站可以實(shí)時(shí)傳輸區(qū)域內(nèi)的空氣污染數(shù)據(jù)信息，還可以和其他區(qū)域的各個(gè)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行協(xié)同工作。監(jiān)測(cè)中心與這些分布在不同區(qū)域的監(jiān)測(cè)站共同形成了類似空氣質(zhì)量晴雨表的網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)體系，從而促進(jìn)大氣污染治理科學(xué)化水平的提升。

三、數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（一）實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)字化

對(duì)于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)來說，數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)用具有十分重要的意義，能夠推動(dòng)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化水平的不斷提升，實(shí)際應(yīng)用過程中涉及諸多環(huán)節(jié)。在實(shí)際開展數(shù)字化監(jiān)測(cè)時(shí)，區(qū)域共布設(shè)了5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，二氧化碳、二氧化氮、氮氧化物、顆粒物等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)保持3個(gè)。首先是數(shù)據(jù)采樣，其次是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，再次是數(shù)據(jù)傳輸，最后是數(shù)據(jù)接收，。對(duì)于上述各個(gè)環(huán)節(jié)來說，數(shù)據(jù)采樣、存儲(chǔ)以及接收之間各有獨(dú)立，各個(gè)環(huán)節(jié)互不干擾，有助于更加便捷地進(jìn)行系統(tǒng)管理與維護(hù)工作，另外大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)獲取到的數(shù)據(jù)信息在實(shí)際傳輸時(shí)不會(huì)發(fā)生傳輸錯(cuò)誤問題。采樣器的主要功能是完成大氣信息數(shù)據(jù)的采集，并加以記錄、分析、處理，最終錄入數(shù)據(jù)庫。目前資源共享成為了一個(gè)較為普遍的概念，大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)亦是如此，各個(gè)環(huán)節(jié)之間相互獨(dú)立也有助于實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)信息共享。比如說，在地形相對(duì)復(fù)雜且環(huán)境較為惡劣的山區(qū)，實(shí)地采集大氣環(huán)境數(shù)據(jù)相對(duì)來說更加困難，因此借助數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?yàn)槲覀兲峁┳詣?dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳輸，如此一來所獲得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不但準(zhǔn)確全面，同時(shí)也能夠讓這些數(shù)據(jù)資源實(shí)現(xiàn)充分共享。

（二）大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的時(shí)段

根據(jù)所在城市大氣環(huán)境污染的特點(diǎn)，主要選擇秋季9月（空氣污染最嚴(yán)重）,連續(xù)10天的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，每天的監(jiān)測(cè)時(shí)間段如下，上午：7:00—8:30，下午：14:00-15:00，其中主要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目為SO2、NO2、粉塵以及顆粒物等。

（三）應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量的控制

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)治理屬于環(huán)境保護(hù)工作的核心內(nèi)容之一，運(yùn)用數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后，該系統(tǒng)所包含的各類數(shù)字化監(jiān)測(cè)設(shè)備可以推動(dòng)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)朝著更加智能化和規(guī)范化的方向邁進(jìn)。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量管控涉及到的相關(guān)流程都非常關(guān)鍵，比如說數(shù)據(jù)采樣階段，對(duì)采樣點(diǎn)的確定是十分重要的，應(yīng)當(dāng)突出典型性和代表性，采樣點(diǎn)應(yīng)當(dāng)可以代表該區(qū)域的污染情況。導(dǎo)致監(jiān)測(cè)誤差的重要因素即采樣流量，所以在正式開始監(jiān)測(cè)活動(dòng)之前需要建立統(tǒng)一的采樣流量標(biāo)準(zhǔn)，保障監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。采樣活動(dòng)結(jié)束之后，對(duì)樣品交接的環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)予以嚴(yán)格管控，確保樣品完整。交接環(huán)節(jié)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)展開分析研究。分析研究過程中，數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所包含的相關(guān)分析設(shè)備能夠發(fā)揮出有效作用，但整個(gè)分析研究過程需要確保實(shí)驗(yàn)的封閉，避免外部因素帶來影響。對(duì)于數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，必須保證監(jiān)測(cè)質(zhì)量和分析標(biāo)準(zhǔn)樣品的一致性，同時(shí)保證實(shí)際操作環(huán)節(jié)能夠嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范開展。

（四）解析大氣環(huán)境污染物

現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷更新讓數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也衍生出多個(gè)不同的版本，但技術(shù)原理和基本運(yùn)行流程差異性并不是很大，該系統(tǒng)在具體運(yùn)用時(shí)主要是以大氣監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)要求為依據(jù)，可以對(duì)污染較為嚴(yán)重的地區(qū)實(shí)施污染物解析。比如說，氣象部門能夠借助數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感設(shè)備，對(duì)大氣污染物中的SO2、NO2等物質(zhì)實(shí)施信息采集，依靠深入研究分析來掌握這些污染物的污染源。

（五）應(yīng)用于大氣環(huán)境污染進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備可視化與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，比如說，環(huán)保部門依靠視頻智能分析技術(shù)，對(duì)大氣環(huán)境污染相對(duì)嚴(yán)重的區(qū)域設(shè)置數(shù)字化監(jiān)測(cè)設(shè)備，能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)孛喝紵约敖斩捜紵闆r予以實(shí)時(shí)監(jiān)控?？梢哉f，在大氣污染治理工作中運(yùn)用該系統(tǒng)，設(shè)定相應(yīng)的大氣污染指標(biāo)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以第一時(shí)間了解污染狀況，準(zhǔn)確掌握大氣污染源，從而對(duì)污染位置予以定位，為大氣污染治理工作帶來科學(xué)保障，促進(jìn)治理工作水平的不斷提升。另外在運(yùn)用數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的過程中，必須對(duì)大氣監(jiān)測(cè)質(zhì)量予以科學(xué)控制，在促進(jìn)工作水平提升的基礎(chǔ)上嚴(yán)格保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和全面性，確保大氣污染狀況可以更加準(zhǔn)確直觀地反映到工作人員面前。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)對(duì)采樣流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，保證獲取到的數(shù)據(jù)不會(huì)因采樣流量不標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生誤差，促進(jìn)大氣污染監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的提升。

（六）應(yīng)用于氣象預(yù)報(bào)

數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用于氣象預(yù)報(bào)工作能夠發(fā)揮出非常重要的作用，該系統(tǒng)能夠借助相應(yīng)的虛擬儀器對(duì)大氣環(huán)境實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，確保大氣數(shù)據(jù)信息可以共享，同時(shí)還支持不同數(shù)字監(jiān)測(cè)設(shè)備的相互連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸和分析。

四、結(jié)論

總之，通過本文的分析能夠了解到，數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用可以推進(jìn)大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作科學(xué)化、智能化水平的提高，能夠確保大氣環(huán)境污染物數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的真實(shí)性、可靠性，對(duì)監(jiān)測(cè)活動(dòng)予以有效管控，輔助制定更加科學(xué)的大氣治理方案，更好地提升大氣監(jiān)測(cè)質(zhì)量，加強(qiáng)對(duì)數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。數(shù)字化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)屬于信息技術(shù)時(shí)代的必然產(chǎn)物，將其推廣運(yùn)用到大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中能夠促進(jìn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的完善與進(jìn)一步提升。

相關(guān)鏈接

大氣環(huán)境是指生物賴以生存的空氣的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性。物理特性主要包括空氣的溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓和降水，這一切均由太陽輻射這一原動(dòng)力引起。

大氣環(huán)境和人類生存密切相關(guān)，大氣環(huán)境的每一個(gè)因素幾乎都可影響到人類，所以我們要愛護(hù)自然，為子孫后代留下一個(gè)優(yōu)美的環(huán)境。

包圍地球的空氣稱為大氣。像魚類生活在水中一樣，我們?nèi)祟惿钤诘厍虼髿獾牡撞?，并且一刻也離不開大氣。大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時(shí)時(shí)處處影響到人類的活動(dòng)與生存。大氣科學(xué)是研究大氣圈層的一門科學(xué)。它研究大氣的具體情況，包括組成大氣的成分、這些成分的分布和變化、大氣的結(jié)構(gòu)、大氣的基本性質(zhì)和主導(dǎo)狀態(tài)的動(dòng)規(guī)律。大氣的運(yùn)動(dòng)變化是由大氣中熱能的交換所引起的，熱能主要來源于太陽，熱能交換使得大氣的溫度有升有降。空氣的運(yùn)動(dòng)和氣壓系統(tǒng)的變化活動(dòng)，使地球上海陸之間、南北之間、地面和高空之間的能量和物質(zhì)不斷交換，生成復(fù)雜的氣象變化和氣候變化。大氣科學(xué)將從氣壓的變化、氣壓分布不均形成的氣壓場(chǎng)和氣壓系統(tǒng)、各層大氣中空氣運(yùn)動(dòng)的各種情況、風(fēng)的現(xiàn)象和性質(zhì)等方面，深入研究大氣中各種環(huán)流系統(tǒng)、天氣系統(tǒng)，以及基于流體力學(xué)、熱力學(xué)研究大氣運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)和現(xiàn)象。天氣，從現(xiàn)象上來講，絕大部分是大氣中水分變化的結(jié)果。在太陽輻射、下墊面強(qiáng)迫作用和大氣環(huán)流的共同作用下，形成的天氣的長期綜合情況稱為氣候。大氣科學(xué)將研究氣候的成因，不同區(qū)域的氣候狀況，氣候變遷以及人類活動(dòng)對(duì)氣候的影響等問題