3S技術在生態環境監測中的應用

伍良旭

摘? 要：人民日益增長的美好生活對生態環境質量要求越來越高，生態環境監測系統的完善是我國經濟發展的重點之一。文章結合國內外的相關文獻資料，分別對RS、GIS、GPS技術和3S集成技術在生態環境監測方面的應用進行了探討。最后提出3S技術應用過程中的一些問題，為其未來發展提供一些參考。

關鍵詞：生態環境;3S技術;環境監測

中圖分類號：P204 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2020）14-0029-02

Abstract： The people's ever-increasing and beautiful life has posed more higher requirements for the quality of the eco-environment， and the improvement in the eco-environment monitoring system is one of the focuses of China's economic development. This paper discusses the application of RS， GIS， and GPS technologies and 3S integration technology in eco-environment monitoring in conjunction with relevant domestic and foreign literature. Finally， some problems of the application process of 3S technology are proposed to provide some references for its future development.

Keywords： eco-environment; 3S technologies; environmental monitoring

我國非常看重生態環境保護的發展，2017年習近平新時代中國特色社會主義思想特別強調要提高生態環境質量推進生態文明建設。全面建成信息化生態環境監測系統、加強生態環境治理和完善生態文明制度體系已成為我國新時期的首要任務之一。

3S技術，即遙感（Remote Sensing，RS）、地理信息系統（Geography Information System，GIS）、全球定位系統Global Positioning System，GPS）逐漸發展成熟，北斗衛星導航系統（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）、無人機、大數據、互聯網等新興技術的高速發展共同為信息化生態環境監測系統建設提供了新的可能。

1 遙感技術在生態環境監測中的應用

RS技術是指在地面、空中和外層空間的各種平臺上，用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數據，通過傳輸、變換和處理等，提取有用的信息，實驗研究地物的空間形狀、位置、大小、性質、變化及其周圍環境的相互關系的綜合技術。

生態環境動態監測對基礎信息的實時性、高效性有一定要求，遙感技術為其提供了基本保障。李粉玲等[1]和宋慧敏等[2]分別針對陜西省富縣和陜西省渭河市基于兩期中等分辨率的Landsat影像，利用主成分分析法進行生態環境狀況監測。遙感為大尺度生態環境監測提供了基礎數據保障。王宗明等評估了中國三江平原1992-2012年期間由于土地覆蓋變化而導致的多種生態系統功能的變化[3]。隨著經濟和科技的發展，遙感生態監測向自動化、定量化方向發展。張朋濤利用PROSPECT模型和SAIL模型對青海湖流域草地葉綠素含量進行遙感反演研究[4]。

2 GIS在生態環境監測中的應用

GIS是在計算機硬、軟件系統支持下，集計算機學、地理學、測繪、環境科學、空間科學、地質學、信息科學和管理科學等為一體的多學科結合的學科，GIS具有對海量數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的功能，是將遙感等多源數據進行有效整合和管理的關鍵性技術[5]。

GIS技術具有空間信息可視化、制圖、空間分析和建模應用，閻磊等實現了河南省123個點儲糧昆蟲分布的直觀的可視化表達[6]。梁瑞哲進行了基于GIS的山區生態資源空間信息管理及可視化的研究并實現系統的編制[7]。荊新全基于GIS技術建立了呼和浩特市和林格爾縣評價指標體系與評價標準[8]。

3 GPS在生態環境監測中的應用

GPS可以提供實時、全天候和全球性的導航、定位、定時服務，可獲得指定點高精度的經度、維度和高程信息[5]。監測對象空間和時間的變化特征是生態環境信息提取的要點之一，GPS能夠滿足定點和區域生態環境精準監測中實時、準確、高效提供信息的基本要求，為提高生態環境監測水平提供了關鍵性信息。董倩利用GPS定位技術幫助礦區大氣環境監測系統進行實時定位，以實現礦區大氣環境的實時監控和預警保護[9]。吳明鳳等為了能夠方便、快捷的獲取界址點、地物點的精確定位信息，采用RTK（動態GPS）與全站儀聯合作業的方法進行確山縣城鎮地籍更新調查，其結果可滿足國家和省二次土地調查中對于界址點的精度要求[10]。周林麗利用GPS技術對某黃土邊坡進行變形監測，提高了變形監測的精度[11]。

4 3S技術的綜合應用

在生態環境監測中，GPS主要實現監測目標的定點定位和邊界提取，RS主要用于監測目標和周圍信息實時獲取，及時更新GIS空間數據庫，GIS是3S技術的核心部分，對RS和GPS采集數據進行統籌管理、數據挖掘和空間分析。可見，RS、GIS和GPS技術的高速發展使得三者不僅是單獨的個體，其較強的互補性將三種獨立技術中的有關部分有機集成，逐漸向一體化發展，成為密不可分的整體，實現對各種空間信息和環境信息快速、準確的收集、統計分析與更新。朱衛紅等在3S技術支持下，獲取了這4個時期的景觀格局指標數據，綜合各種科學方法對各個時期的圖們江流域濕地生態安全進行評價并預測了未來40年該地區的濕地生態安全[12]，對推動3S集成技術在生態環境監測的應用具有重要理論和現實意義。

5 結束語

我國生態環境狀況存在明顯的空間差異，生態環境監測體系的完善對我國經濟發展和宏觀調配具有重要意義。空間信息技術的日益發展和完善促進3S技術的一體化，生態環境監測體系建設為3S技術發展創造了有利條件，3S技術的發展為生態環境監測體系建設提供了技術支持。但同時更多新興技術的發展，也為3S技術的發展提出更多的挑戰，未來其將向與多學科的交叉整合和定量化的方向發展，給生態環境治理措施的制定提供實時信息和科學的依據。

參考文獻：

[1]李粉玲，常慶瑞，申健，等.黃土高原溝壑區生態環境狀況遙感動態監測——以陜西省富縣為例[J].應用生態學報，2015，26（12）：3811-3817.

[2]宋慧敏，薛亮.基于遙感生態指數模型的渭南市生態環境質量動態監測與分析[J].應用生態學報，2016，27（12）：3913-3919.

[3]Zongming W， Dehua M， Lin L， et al. Quantifying changes in multiple ecosystem services during 1992-2012 in the Sanjiang Plain of China[J]. The Science of the total environment， 2015，514.

[4]張朋濤.青海湖流域植被葉綠素含量遙感定量反演研究[D].青海師范大學，2015.

[5]佟彩，吳秋蘭，劉琛，等.基于3S技術的智慧農業研究進展[J].山東農業大學學報（自然科學版），2015，46（06）：856-860.

[6]閻磊，王殿軒，張浩，等.儲糧昆蟲區系分布的GIS表達與可視化方法研究[J].河南工業大學學報（自然科學版），2017，38（04）：106-112.

[7]梁瑞哲.山區生態資源空間信息管理及可視化[D].華北理工大學，2019.

[8]荊新全.基于GIS的土地適宜性評價及其應用研究[D].內蒙古師范大學，2011.

[9]董倩.基于GPS的礦區大氣環境監測系統研究[D].青島理工大學，2013.

[10]吳明鳳，劉元健.RTK與全站儀在城鎮地籍更新調查中的聯合應用[J].科技信息，2012（05）：113.

[11]周林麗.基于GPS的黃土邊坡變形監測應用研究[D].蘭州理工大學，2011.

[12]朱衛紅，苗承玉，鄭小軍，等.基于3S技術的圖們江流域濕地生態安全評價與預警研究[J].生態學報，2014，34（06）：1379-1390.