饒夢文

(廣東信一檢測技術(shù)股份有限公司，廣東 廣州 510700)

引言

目前，3S技術(shù)得到了越來越多的重視和運(yùn)用，而且其運(yùn)用的領(lǐng)域和范疇越來越廣。將3S技術(shù)運(yùn)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，可使其獲得更精確、更及時(shí)的空間和地理數(shù)據(jù)。在實(shí)施3S技術(shù)時(shí)，應(yīng)密切聯(lián)系實(shí)際，充分利用其優(yōu)越性。為此，就如何運(yùn)用3S技術(shù)進(jìn)行生態(tài)環(huán)境監(jiān)控，提出相應(yīng)的應(yīng)對措施，以進(jìn)一步提高國家的監(jiān)控工作的質(zhì)量和水準(zhǔn)，是非常有意義的。

1 3S技術(shù)與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)概念

全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感系統(tǒng)（RS）被稱為3S。在信息技術(shù)的支持下，在獲取和處理地理信息方面，3S日益顯示出卓越的特性和優(yōu)越性。

1.1 遙感技術(shù)（RS）

遙感技術(shù)利用被測物的光譜和響應(yīng)來監(jiān)控被測物，通過閱讀被測物的光譜，恢復(fù)和解析被測物的光譜，從而獲得被測物的形貌和表現(xiàn)。利用衛(wèi)星遙感技術(shù)進(jìn)行生物數(shù)據(jù)采集在范圍、方式和效率上都有著明顯的優(yōu)越性，但是目前還不能實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分類和定位。

1.2 地理信息系統(tǒng)（GIS）

GIS技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)作為其主要的手段，來獲得與之有關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行處理、分析、管理和儲(chǔ)存，從而給人們?yōu)g覽和查詢信息帶來了方便。而GIS在草原和森林等地區(qū)的管理和管理中的運(yùn)用，在提高GIS的管理水平和管理效率上，也有顯著的效果。

1.3 全球定位系統(tǒng)（GPS）

GPS以接收端和衛(wèi)星為載體，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)的操作。GPS系統(tǒng)由衛(wèi)星、信號接收器和地面控制三個(gè)部分構(gòu)成，它可以對監(jiān)測對象進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和動(dòng)態(tài)追蹤，在監(jiān)測領(lǐng)域中，該技術(shù)在精度和工作效率方面具有一定的優(yōu)越性。GPS技術(shù)在我國的推廣，為我國的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供了有力的保障。

2 在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用3S技術(shù)的重要意義

將3S技術(shù)運(yùn)用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，可使有關(guān)的信息化工作向科學(xué)性、實(shí)時(shí)性、空間性等方面提高。

2.1 提升環(huán)境監(jiān)測信息管理工作的現(xiàn)代化水平與業(yè)務(wù)質(zhì)量

環(huán)境監(jiān)測的信息自身是一種空間性的特征，它會(huì)在各個(gè)污染源和取樣點(diǎn)上設(shè)定對應(yīng)的地理坐標(biāo)，在進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測工作的時(shí)候，對一系列的問題進(jìn)行界定，包括：具體的監(jiān)測任務(wù)、監(jiān)測方式和監(jiān)測的位置。而將GIS技術(shù)運(yùn)用到對空間信息管理方面，對其進(jìn)行綜合分析，并將其與衛(wèi)星技術(shù)相結(jié)合，使其擁有了具有高精度的定位能力，這一切都可以為環(huán)境監(jiān)測信息管理工作帶來很好的技術(shù)優(yōu)勢[1]。

2.2 為環(huán)境監(jiān)測信息管理的動(dòng)態(tài)化提供新技術(shù)方法

地理信息系統(tǒng)（GIS）和遙感技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，從目前的實(shí)際情況來看，給環(huán)境監(jiān)測工作帶來了空間地理觀測和信息分析的新方法，對城市生態(tài)環(huán)境和生態(tài)脆弱地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測工作影響和意義重大。

2.3 充分發(fā)揮環(huán)境監(jiān)測信息的服務(wù)能力

GIS與遙感技術(shù)為在環(huán)境監(jiān)測信息處理方式方面，提供了更加直接、精準(zhǔn)、生動(dòng)、快速、實(shí)時(shí)性的技術(shù)支撐。特別是將地理信息系統(tǒng)（GIS）與遙感技術(shù)相結(jié)合，使環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)在相關(guān)領(lǐng)域得到直接應(yīng)用，為相關(guān)決策提供了有效依據(jù)。

2.4 為預(yù)測和控制突發(fā)環(huán)境事件提供技術(shù)支持

突發(fā)性環(huán)境污染事故具有形式多樣、發(fā)生突然、危害嚴(yán)重、難以處理等特點(diǎn)。它與普通的環(huán)境污染有很大區(qū)別，沒有固定的排放方式和排放途徑，都是突然發(fā)生，在瞬時(shí)或短時(shí)間內(nèi)，會(huì)釋放出大量的污染物，對周圍的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和破壞，還會(huì)給人們的生命和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。

利用RS可以獲取準(zhǔn)確的、精細(xì)的環(huán)境和生態(tài)背景的地理空間信息，并與GPS技術(shù)相結(jié)合，對相關(guān)的空間對象進(jìn)行精準(zhǔn)定位。再通過GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和與之相關(guān)的屬性數(shù)據(jù)的快速存取和管理，在對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，找出環(huán)境污染事故的原因。GIS結(jié)合環(huán)境預(yù)測模型，可以對污染物時(shí)空分布預(yù)測、污染物濃度隨時(shí)間變化預(yù)測以及污染物濃度變化趨勢進(jìn)行分析，最終實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件的科學(xué)、高效、便捷的決策指揮的目的。

2.5 推進(jìn)生態(tài)環(huán)境的和諧

一個(gè)城市要想獲得較快的發(fā)展，就必須充分地挖掘和利用資源，在缺乏有效地替代資源的情況下，工業(yè)生產(chǎn)必然會(huì)帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染與破壞。伴隨著人們生態(tài)環(huán)保意識的逐步提高，人們已經(jīng)深刻地體會(huì)到了環(huán)境污染對生活和生命安全造成的危害，因此，對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)是必要的，必須對生態(tài)環(huán)境的污染問題進(jìn)行有效地解決。然而，要使生態(tài)與經(jīng)濟(jì)之間的協(xié)調(diào)，就需要尋求一條新的思路，并幫助我國經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變。

與此同時(shí)，也要強(qiáng)化對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)控，在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的質(zhì)量做出正確的判斷，并且對于在監(jiān)測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的、具有較低的、或存在顯著降低的重要地區(qū)，要立即采取對應(yīng)的、行之有效的對策，從而讓生態(tài)環(huán)境獲得顯著的改善[2]。

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的相關(guān)內(nèi)容

3.1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測簡介

在過去，因?yàn)槿藗兊沫h(huán)保意識不強(qiáng)，加之信息技術(shù)的程度不高，所以，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測并沒有被適時(shí)地提出來，它最早是在20世紀(jì)60年代，在此之前，大家一般都以為，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實(shí)際上就是一種收集生態(tài)環(huán)境中各種環(huán)境信息的一種新型技術(shù)手段。隨著生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的興起，它加速了環(huán)境建設(shè)的速度，同時(shí)也成為了在環(huán)境建設(shè)進(jìn)程中的一種關(guān)鍵的技術(shù)保證。雖然國內(nèi)外學(xué)者對其研究頗多，但至今尚未對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測形成統(tǒng)一的界定，不同學(xué)者在界定時(shí)往往觀點(diǎn)不一。但整體而言，國外學(xué)者更多地將其視為有利于人們及時(shí)有效地把握生態(tài)環(huán)境變化的一種對生態(tài)環(huán)境的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測。在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了由于人為因素引起的生態(tài)環(huán)境變化。

在國外學(xué)者的研究成果的支持下，國內(nèi)的一些學(xué)者對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的界定也給出了更加完整的看法，他們認(rèn)為，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測實(shí)際上就是運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)，對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察、監(jiān)測的一種主要方法，對于監(jiān)測到的各類數(shù)據(jù)，經(jīng)過對數(shù)據(jù)的整理和分析，可以被用來評估人類活動(dòng)給生態(tài)系統(tǒng)帶來的沖擊和改變，對于某些不良的效應(yīng)，可以用來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，找到問題的癥結(jié)，從而進(jìn)行針對性的防治措施，從而可以有效地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，推動(dòng)資源的可持續(xù)利用[3]。

當(dāng)前，隨著我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)控技術(shù)的進(jìn)步，監(jiān)控技術(shù)已被越來越多地運(yùn)用到各個(gè)行業(yè)，因此，我們應(yīng)當(dāng)加大力度，加大對監(jiān)控技術(shù)的研究力度，以進(jìn)一步提高監(jiān)控技術(shù)的質(zhì)量。

3.2 生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測內(nèi)容

伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的生態(tài)環(huán)境監(jiān)控的范圍也在不斷擴(kuò)大，它不但被應(yīng)用在河流、海洋、森林中，還被應(yīng)用在農(nóng)田、氣候、濕地等多個(gè)領(lǐng)域。但是，在生態(tài)環(huán)境中，本來就有多個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，而每一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)自身都有一定的差別。此外，由于人們的生產(chǎn)活動(dòng)的軌跡有很大的差別，因此，他們對生態(tài)系統(tǒng)中的資源的利用程度也有很大的差別，因此，所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和各種指標(biāo)的變化也會(huì)有很大的差別。在此基礎(chǔ)上，我們可以將生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容分為兩個(gè)部分：一是宏觀生態(tài)監(jiān)測，二是微觀生態(tài)監(jiān)測。

宏觀生態(tài)監(jiān)測的監(jiān)測范圍和監(jiān)測單位都比較大，它的監(jiān)測目標(biāo)是宏觀生態(tài)系統(tǒng)。運(yùn)用遙感技術(shù)，將生態(tài)系統(tǒng)中的信息由傳感器傳送到有關(guān)設(shè)備中，專家們經(jīng)過對有關(guān)數(shù)據(jù)的整理和分析，再借助地理信息系統(tǒng)，來判斷出生態(tài)系統(tǒng)中存在的生態(tài)環(huán)境問題的具體地理信息。當(dāng)然，除了這些之外，還有一些宏觀的生態(tài)監(jiān)測，比如區(qū)域生態(tài)調(diào)查，生態(tài)統(tǒng)計(jì)等。

微生態(tài)學(xué)監(jiān)控的監(jiān)控對象較少且種類較多，重點(diǎn)是以生態(tài)系統(tǒng)的每一個(gè)子系統(tǒng)為監(jiān)控的重點(diǎn)，利用多學(xué)科的知識，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而得到微生態(tài)學(xué)監(jiān)控的資料內(nèi)容。通過對生態(tài)環(huán)境的微觀觀測，能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境的污染程度、治理效應(yīng)等做出較為精確的評估。

4 3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、城市環(huán)境治理等領(lǐng)域，3S技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。首先需要對小城市做出科學(xué)規(guī)劃。通過3S技術(shù)中的RS技術(shù)，能夠完成對城市發(fā)體現(xiàn)狀數(shù)據(jù)信息的收集工作，將收集到的數(shù)據(jù)信息輸入到GIS中，這不但能夠便利地對城市土地資源類別及實(shí)際面積進(jìn)行劃分和分類，還能夠針對不同的土地用途，進(jìn)行土地的規(guī)劃利用。

當(dāng)然，小城市的開發(fā)也要從長期的角度去考慮，對小城市的土地資源進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃意義重大，可以借助地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)更好地對中小城市今后面臨的各種問題進(jìn)行預(yù)測。在城市環(huán)境污染中，空氣和水體是對人類身體產(chǎn)生最主要的危害，要想有效地應(yīng)對這兩種污染，就需要強(qiáng)化對這兩種污染的監(jiān)控。

利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)進(jìn)行大氣環(huán)境污染監(jiān)測，可將采集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為大氣環(huán)境污染分布圖，借助航拍技術(shù)，進(jìn)一步分析大氣污染的污染源、污染物質(zhì)的分布情況等，了解空氣污染的程度，并對大氣污染問題進(jìn)行有效的治理。

對林木進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，不但能擴(kuò)大生態(tài)環(huán)境，而且能減少水土流失和山崩等災(zāi)害的發(fā)生。為了更好的對森林進(jìn)行保護(hù)，需要對森林病蟲害、森林火災(zāi)和野生動(dòng)植物等進(jìn)行有效的監(jiān)控，避免森林生態(tài)環(huán)境遭到破壞。運(yùn)用3S技術(shù)，可以對森林生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成等進(jìn)行監(jiān)測，這既可以幫助我們作出有針對性的保護(hù)決策，又可以幫助我們確保森林管理的科學(xué)性。

在對森林病蟲害進(jìn)行監(jiān)測的過程中，利用監(jiān)測能夠?qū)ι植∠x害的分布范圍進(jìn)行全面的認(rèn)識，從而對森林生長造成的影響進(jìn)行全面的認(rèn)識。利用監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋信息，全面了解適宜病蟲害生長的環(huán)境，從而有針對性地制定防治病蟲害的對策措施，使林業(yè)有害生物問題得到高效、及時(shí)的解決。但是，在對森林火災(zāi)的監(jiān)控過程中，借助3S技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對森林的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并能夠持續(xù)地對森林火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)和森林防火監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，從而有效地預(yù)防森林火災(zāi)的發(fā)生，提升對森林火災(zāi)的撲救能力。

4.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

通過對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，可以使農(nóng)田的土地品質(zhì)得到明顯的改善，從而增加糧食的生產(chǎn)。那么，在對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的時(shí)候，應(yīng)用3S技術(shù)，能夠?qū)ν恋氐纳a(chǎn)潛力、土地的適宜性、土地的鹽堿程度等進(jìn)行監(jiān)測，在不同性質(zhì)的土地上，種植適合的作物，將更有利于作物的生長，同時(shí)也達(dá)到合理利用土地的目的。通過RS技術(shù)和GIS技術(shù)，能夠?qū)ν恋刭Y源的現(xiàn)狀進(jìn)行清楚、全面的反饋，并能夠收集作物的生長狀況、土壤水分的旱澇等，為作物的生長提供合適的生長環(huán)境。

4.3 草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

3S技術(shù)在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中所收集到的相關(guān)信息，都是通過數(shù)字化方式體現(xiàn)的。此外，3S技術(shù)還可以對收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)定量分析和數(shù)據(jù)處理，這為草原環(huán)保工作的進(jìn)行帶來了很大的方便，顯著提高了工作效率。3S技術(shù)能夠高效地完成對區(qū)域范圍內(nèi)的監(jiān)控，而且3S技術(shù)也帶來了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。特別是對草地生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，因?yàn)椴莸氐闹脖活愋拖鄬^多，需要一個(gè)強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)草地生態(tài)環(huán)境的各種數(shù)據(jù)，為今后良好的草地生態(tài)環(huán)境保護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

從3S技術(shù)在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的具體應(yīng)用來看，借助其RS技術(shù)和GPS技術(shù)，可以對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行全方位的監(jiān)測和反饋，這對于增強(qiáng)草原區(qū)域的生態(tài)安全有著十分重要的意義。

4.4 空氣和水土質(zhì)量監(jiān)測

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，關(guān)鍵是要對大氣和水土質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。過去，因受技術(shù)條件的制約，大氣與土壤污染的監(jiān)控效果一直不夠理想。而3S技術(shù)的運(yùn)用，可以很好地克服這一技術(shù)瓶頸。

在大氣環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控層次上，利用3S技術(shù)，可以在全國各地設(shè)立大氣環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)。同時(shí)，各臺(tái)站間的資料可以相互傳遞與分享，便于工作人員收集、整理與分析不同區(qū)域的大氣污染狀況，從而制訂有針對性的大氣污染控制計(jì)劃。

在水環(huán)境的監(jiān)控方面，采用RS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對水環(huán)境的遙感監(jiān)控，并結(jié)合GIS技術(shù)進(jìn)行了綜合處理。在這種時(shí)候，就可以針對各區(qū)域的水質(zhì)狀況，制定專門的處理方案。最終，在土壤質(zhì)量監(jiān)測方面，利用3S技術(shù)獲取各區(qū)域的土壤質(zhì)地、土壤特征等信息，建立土壤資源的分布與質(zhì)量模型。

5 3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用舉措

5.1 落實(shí)區(qū)域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作

要使3S技術(shù)更好地發(fā)揮其作用，就必須由有關(guān)部門和工作人員來做好前期的準(zhǔn)備工作。3S技術(shù)在運(yùn)用前，必須先將區(qū)域生態(tài)環(huán)境中的水質(zhì)、大氣、土壤、噪聲等綜合數(shù)據(jù)綜合起來，再利用GIS技術(shù)對這些綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以保證區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況的正確評估。

5.2 科學(xué)監(jiān)測當(dāng)?shù)厮Y源

運(yùn)用3S技術(shù)對當(dāng)?shù)氐乃礌顩r進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，可以預(yù)先對當(dāng)?shù)氐乃?、水質(zhì)等特征進(jìn)行標(biāo)記，從而保證了在記錄數(shù)據(jù)時(shí)的精度。同時(shí)，通過3S技術(shù)，可以將排污口、污染源的分布等以直觀的形式體現(xiàn)出來，為工作人員獲得不同區(qū)域的不同水質(zhì)條件提供保障。因此，對水資源進(jìn)行監(jiān)測是十分必要的。利用3S技術(shù)實(shí)現(xiàn)水資源監(jiān)測的升級換代，為監(jiān)測生態(tài)環(huán)境提供依據(jù)。

5.3 加強(qiáng)對生態(tài)災(zāi)害的監(jiān)控預(yù)測力度

將3S技術(shù)運(yùn)用于生態(tài)災(zāi)害的監(jiān)控時(shí)，要把多種類型的災(zāi)難情景做為監(jiān)控的重點(diǎn)。比如，在面對森林荒漠化、農(nóng)田病蟲害等情形時(shí)，可以利用3S技術(shù)來對不同類型的生態(tài)災(zāi)害進(jìn)行識別、系統(tǒng)梳理，從而保證不同生態(tài)災(zāi)害采取不同的保護(hù)方案。另外，利用3S系統(tǒng)中的遙感技術(shù)對災(zāi)區(qū)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可有效防止災(zāi)區(qū)土壤鹽堿化、沙漠化和土壤侵蝕。為此，必須加大3S技術(shù)在地震災(zāi)害監(jiān)控中的運(yùn)用力度。

6 結(jié)語

生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和安全狀況隨著3S技術(shù)得到了極大的改善，隨著3S技術(shù)在我國的使用范圍日益擴(kuò)大，仍需對3S技術(shù)進(jìn)行不斷的改進(jìn)和合理應(yīng)用，以提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測能力，從而達(dá)到有效保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境的目的?？傊?，目前我國的3S技術(shù)還需要繼續(xù)改進(jìn)和推廣。