基于物聯網的黃山風景區生態環境質量集成監測網絡規劃與實施途徑分析

錢陽平

摘要以黃山風景區為例，基于互聯網+、大數據、云平臺等高科技信息技術，在黃山風景區建立統一的生態環境監測網絡，初步形成“天-地-生一體化”監測網絡，并將天-地-生一體化監測系統與常規監測方案進行了比較。

關鍵詞黃山風景區；物聯網；生態環境質量監測；天-地-生一體化監測系統

中圖分類號X83文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2017）36-0213-04

AbstractTaking Huangshan Scenic Area as an example，based on Internet+，big data，cloud platform and other high scitech information technologies，uniformed ecological environment quality monitoring network was established in Huangshan Scenic Area，and heavenearthorganism integration monitoring network was formed. And the heavenearthorganism integration monitoring system was compared with routine monitoring schemes.

Key wordsHuangshan Scenic Area；Internet of things；Ecological environment quality monitoring；Heavenearthorganism integration monitoring system

生態環境監測是解決生態環境問題的基礎，而目前我國生態環境監測存在范圍和要素覆蓋不全，建設規劃、標準規范與信息發布不統一，信息化水平和共享程度不高，監測與監管結合不緊密等突出問題[1-3]。深化生態環境監測、促進生態環境監測網絡的建立是實現信息共享、環境統一管理的重要途徑[4]。筆者以黃山風景區為例，基于互聯網+、大數據、云平臺等高科技信息技術，對黃山風景區全面設點，建立統一的生態環境監測網絡，初步形成 “天地一體化”的監測網絡，旨在全面、快速地反映景區生態環境質量，實現景區高效、安全、綠色生產及自然生態環境保護服務。

1研究區概況

1.1自然地理特征

黃山風景名勝區位于安徽省南部的黃山市內，地處118°01′～118°17′E，30°01′～30°18′N，連綿橫亙于古徽州中心。黃山生態系統穩定平衡，植物群落完整而垂直分布，景區森林覆蓋率為98.29%，有高等植物252科955屬 2 431種。研究區地處濕潤亞熱帶，氣候復雜，年平均氣溫6～15 ℃，多年平均年降水量為2 394.4 mm。多年平均云霧日達256 d，易形成“云海”、雨凇、霧凇等自然景觀。

1.2研究范圍研究范圍以國務院批復的黃山風景區總體規劃面積 160.6 km2 為核心區，并考慮保護地帶及毗鄰景區周邊鄉鎮作為緩沖區，面積約490 km2。重點調查核心區生態環境狀況，緩沖保護區內生態環境調查將選取區域內重點鄉鎮進行研究，如圖1所示。

2環境空氣質量監測網絡物聯網功能規劃

2.1總體規劃

天-地-生一體化監測系統是根據監測要求適當采購相應的儀器，逐漸完善監測站配置，對部分指標采用自動監測儀器開展實時、在線監測工作，結合 3S技術（RS、GIS、GPS）的動態監測，實現黃山風景區全面設點，建立統一的生態環境監測網絡，并統一規劃、整合優化現有環境質量監測點位，涵蓋大氣、水、土壤、噪聲、植被等要素，基于互聯網信息技術，將監測數據傳輸至大數據云平臺，實現黃山風景區生態環境監測的互聯網模式。黃山風景區環境空氣質量監測網絡物聯網功能框架示意圖如圖2所示。

2.2水環境監測

水環境監測依照《地表水環境質量標準》（GB3838—2002）、《城鎮污水處理廠污水污泥排放標準》（GJ 3025-93）、《地下水環境監測技術規范》（HJ/T 164—2004）等標準合理選取監測點位和指標，對黃山風景區的地表水、地下水、飲用水及污水處理站出水等水質開展每季度一次的常規監測，同時在每年的豐水期和枯水期對地表水和地下水增加部分監測項目進行監測。

2.3土壤監測

通過遙感技術對GPS變型位移、邊坡、泥石位移、地裂縫、水土流失等進行觀測，開展風景區內地質災害監測。重點監測點位為前山（溫泉）、北大門（松谷）、西大門（釣橋）、山上（天海）4個點位。具體監測指標與方法見表1。

2.4聲環境監測

黃山風景區噪聲主要來自賓館、飯店、商店、文化娛樂設施、居民生活和車輛運行，該方案在主要通道和游客密集地共設置4個噪聲監測點，分別為北大門、西大門、南大門、天海。按照《聲環境質量標準》（GB3096—2008）中規定的方法，采用噪聲統計分析儀對4個點位的晝、夜間噪聲情況進行測定，主要指標為晝間、夜間等效連續A聲級，社會區域噪聲Leq、L10、L50、L90、Lmax、Lmin。觀測頻度為1次/季度，不少于3次；觀測場地為松谷、釣橋、 溫泉、天海。

2.5植物、森林群落監測

重點監測點位設在迎客松、黑虎松、重點古樹名木以及黃山特有植物。通過空間遙感影像觀測植物區，收集并建立野外光譜模型庫。利用野外光譜在線觀測系統，自動在線觀測葉片、冠層尺度的實時光譜數據，及時匯集樣點數據，得到景觀或區域尺度的光譜特征，分析植物的生物量和生長狀況、葉綠素含量、冠層結構、光合作用對入射光的利用效率；估算葉片生化組分、籽粒品質、纖維素和木質素干燥狀態的碳含量；估測植被中與脅迫性相關的色素、植被冠層中水分含量、重金屬污染程度等。具體監測內容及方法如表2所示。

2.6環境空氣質量監測

根據《環境空氣質量標準》（GB 3095—2012），選取相應的指標，開展風景區內大氣環境監測。由于黃山風景區多云霧的氣象特征，在基本氣象觀測系統基礎上建立云霧降水特征觀測系統，測量下落雨滴的總量、大小、強度和運動速度。常規氣象要素和大氣環境監測指標與方法見表3。

3實施途徑分析及比較

3.1天-地-生一體化監測系統實施途徑

黃山風景區東部和西部側重強調自然生態系統的保持，以林地和風景游賞用地為主，主要用于開展生態旅游。考慮景區用地布局，東部和西部利用程度較低，南部、北部利用程度較高，中部利用程度一般，因此目前監測點位主要集中布設在南部、北部和中部（圖3）。

基于正在建設的“黃山風景區生態環境監測體系基礎數據庫”以及遙感監測數據分析，識別區域生態環境監測關鍵要素與重要節點，建成由9個監測站點組成的生態環境監測網絡，為實現黃山全域的空間插值和區域環境擬合趨勢面評價提供基礎依據。

3.2實施途徑的分析及比較

3.2.1監測數據適用性原理分析。

黃山風景區創新實施的天-地-生一體化監測系統采用多種融合式檢測方式，適應于多種檢測原理、檢測方式及形式。該方案將系統采用的監測原理方法與國標原理方法進行差分統計分析，定期標定與校準系統誤差，從而保障了數據的精確度和準確度。

3.2.2實時感知連續在線多指標監測。

該方案能夠連續、實時、在線、快速、有效、自動地從黃山風景區生態系統中獲取各種類型的環境指標監測數據。在常規監測過程中，要嚴格控制采樣時間、實驗室分析過程中的操作步驟及相關試驗條件[5]。與常規方案相比，該方案具有高效性和時效性。

3.2.33S技術和地面監測相結合。

與常規方案相比，天-地-生一體化監測系統通過3S技術和地面監測相結合可從宏觀和微觀角度來全面審視黃山風景區生態環境質量，減少野外調查樣地的數量，且有利于獲得濕地等資源數據，實現總體面積上的全面覆蓋[6]，為黃山風景區綜合評價研究提供數據和信息。

3.2.4 經濟性比較。

當前國家環保監測監管部門的儀器設備及國外在線監測設備監測指標單一、有限且價格昂貴[7-8]。天-地-生一體化監測系統采用集成度高、低成

本、小型化、低維護量的監測設備，大批量增加監控點位數

量，

且安裝調試簡單，一般1 d內即可完成現場安裝和調試。因此，該方案價格便宜，普適性高，易于推廣。

4管理對策與建議

目前，基于物聯網的環境空氣質量監測網絡建設在黃山風景區已經開展有試點項目并在運行中，過程中也出現過一些問題（如設備細節處理不夠完善，與環境的相容性差等），均在不斷設計、研發過程中得到解決。為此，目前運營的監測網是否完善還需要更多的時間檢驗，并需要不斷完善和優化。

參考文獻

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