3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究

王宇健

（山東省煙臺生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 煙臺 264001）

1 引言

在過去很長一段時間內(nèi)，由于城市建設(shè)及大力發(fā)展工業(yè)，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，隨著我國提出了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，加大了生態(tài)環(huán)境治理與保護的力度，提出了打造環(huán)境友好型社會，推動生態(tài)文明發(fā)展的方針，為生態(tài)環(huán)境保護工作的開展奠定了良好基礎(chǔ)。對生態(tài)環(huán)境進行全面、持續(xù)的監(jiān)測可以為生態(tài)環(huán)境治理與保護工作的開展提供專業(yè)化的數(shù)據(jù)，提高生態(tài)環(huán)境治理與保護的針對性和有效性。在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)今社會，借助于3S技術(shù)顯著提高了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的力度，獲取了更加全面和精準(zhǔn)的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息，隨著該領(lǐng)域技術(shù)研究與應(yīng)用的不斷深入，3S技術(shù)還將在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及生態(tài)環(huán)境保護工作中發(fā)揮出更大的作用，為推動我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施夯實基礎(chǔ)。

2 3S技術(shù)的內(nèi)涵及特點概述

3S技術(shù)是遙感監(jiān)測技術(shù)（RS技術(shù)）、地理信息技術(shù)（GIS技術(shù)）及全球定位技術(shù)（GPS）的統(tǒng)稱，3S技術(shù)作為尖端科技的結(jié)合，可以精準(zhǔn)、全面的獲取地理信息，并通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)對信息加以有效利用。目前，3S技術(shù)已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境保護等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，其綜合性較強，技術(shù)水平比較先進，借助于3S技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用發(fā)揮出了不可替代的關(guān)鍵性作用。

2.1 RS技術(shù)

RS技術(shù)是一種先進的遙感監(jiān)測技術(shù)，可以遠(yuǎn)距離對監(jiān)測目標(biāo)的反射進行感應(yīng)，同時還能識別電磁波、光源等，在此技術(shù)上進行遙感監(jiān)測及辨別。RS技術(shù)是基于遙感衛(wèi)星以及高清拍攝技術(shù)，通過獲取地層表面的地理信息，將這些信息通過高清拍攝設(shè)備回傳至地面監(jiān)測系統(tǒng)，通過對這些數(shù)據(jù)信息進行分析在相關(guān)領(lǐng)域加以應(yīng)用。RS技術(shù)可以實現(xiàn)大范圍的遙感監(jiān)測，通過高清拍攝所獲取的地理信息也可以實時上傳至監(jiān)測系統(tǒng)，這就確保了遙感監(jiān)測的時效性；此外，RS技術(shù)還具有準(zhǔn)確性高、穩(wěn)定性強等特點，通過對拍攝的數(shù)據(jù)信息進行智能化的處理，所繪制的地形圖也可以用于地質(zhì)測繪、環(huán)境監(jiān)測、工程測量等多個領(lǐng)域。

2.2 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)即地理信息技術(shù)，GIS技術(shù)可以對地理空間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)信息進行全面準(zhǔn)確地獲取、分析和處理，通過數(shù)據(jù)分析及處理系統(tǒng)構(gòu)建模型，技術(shù)人員可以根據(jù)地理信息的獲取情況直接對數(shù)據(jù)模型進行修改和更新，GIS技術(shù)的應(yīng)用對地理空間信息進行了全面的整合和處理，借助于強大的數(shù)據(jù)處理功能滿足了生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理要求。

2.3 GPS技術(shù)

GPS即全球定位系統(tǒng)，是最初應(yīng)用于美國軍方的導(dǎo)航技術(shù)，是一種卓越的衛(wèi)星定位及信息采集系統(tǒng)。GPS技術(shù)借助于用戶、空間及地面控制的信息數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，利用衛(wèi)星設(shè)備進行時間等基礎(chǔ)信息的傳輸，在由地面接收系統(tǒng)對信息數(shù)據(jù)進行分析，從而對事物具體位置、性狀等進行判定。在具體的應(yīng)用范疇，通過將GPS定位系統(tǒng)安裝在某個物體或設(shè)備之上，利用衛(wèi)星接收安裝GPS定位系統(tǒng)的位置數(shù)據(jù)，再將獲取的位置數(shù)據(jù)進行傳輸。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了軍事、工程、環(huán)境監(jiān)測等多個領(lǐng)域，在偵查、勘測、追蹤等多個方面發(fā)揮出了重要作用。GPS技術(shù)借助于強大的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)顯著提高了環(huán)境監(jiān)測的精確性，其獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差更小，準(zhǔn)確性更高；且GPS技術(shù)的操作簡單，不需要耗費大量的人力和時間，并且在繪圖方面也具有明顯優(yōu)勢。

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)涵概述

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是開展生態(tài)環(huán)境保護和治理工作的前提和必要條件，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的覆蓋范圍較廣，其中包括了河流、森林、農(nóng)田、氣候、海洋等多個領(lǐng)域。由于每一個生態(tài)系統(tǒng)都有其獨有的特點，其中不但包括了環(huán)境因素及生物資源的變化，也包括了人類活動的軌跡，這就使得生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的專業(yè)性強、復(fù)雜程度高。目前，我國的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作覆蓋范圍較廣，其中包含的監(jiān)測類型也比較多，對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作而言，可以從廣義和狹義兩個維度進行分析。

其一，廣義的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系所監(jiān)測的對象單位較大，廣義的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測需要根據(jù)現(xiàn)有的自然環(huán)境作為基礎(chǔ)，利用專業(yè)化的地理環(huán)境數(shù)據(jù)信息作為依據(jù)，借助RS技術(shù)和生態(tài)繪圖技術(shù)創(chuàng)建地理信息體系，以此來滿足生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作的需求。

其二，狹義的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系所監(jiān)測的對象單位較小，狹義的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是通過設(shè)置大批量的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測基準(zhǔn)站，通過應(yīng)用多種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)和方法，對構(gòu)成生態(tài)體系的要素和信息進行篩選。此外，根據(jù)監(jiān)測內(nèi)容的不同，還可以將狹義的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系細(xì)分為影響性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系、污染性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系、整治性生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系和環(huán)境品質(zhì)現(xiàn)狀測評生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系。

4 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的重要價值

4.1 對突發(fā)性的生態(tài)環(huán)境污染事件進行防控

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測過程中會面臨一些突發(fā)性的生態(tài)環(huán)境污染事件，此類事件具有突發(fā)性、散播速度快、影響范圍大、防控難度高等特點，一旦發(fā)生突發(fā)性的環(huán)境污染事件，如果防控不力會嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境，破壞生態(tài)環(huán)境保護的成果。而借助于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，可以對獲取的數(shù)據(jù)進行整理、分析和測算，對一些潛在的、突發(fā)性的環(huán)境污染事件進行有效的預(yù)測、及時的預(yù)警和快速的處理，從而避免環(huán)境污染問題的不斷蔓延，減少突發(fā)性環(huán)境污染事件造成的危害，維護生態(tài)環(huán)境保護的成果。

4.2 提高生態(tài)環(huán)境保護工作的水平

生態(tài)環(huán)境保護與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測二者之間的關(guān)系密切、互相影響。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以通過對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行全面的監(jiān)測獲取完善的環(huán)境數(shù)據(jù)和信息，同時還可以對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的變化和發(fā)展進行預(yù)測，從而為生態(tài)環(huán)境保護工作的開展提供依據(jù)，提高生態(tài)環(huán)境保護工作的效率和針對性。隨著生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，在生態(tài)環(huán)境保護中所應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)越加成熟和完善，而通過生態(tài)環(huán)境監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)信息也更加全面、精準(zhǔn)和可靠，這就可以為生態(tài)環(huán)境保護夯實基礎(chǔ)，進一步提高我國生態(tài)環(huán)境保護工作的水平。

4.3 推動生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展

我國當(dāng)前正處于城市化建設(shè)的關(guān)鍵時期，但在過去一段時間內(nèi)，由于大力發(fā)展工業(yè)，也使得我國面臨著十分嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境污染問題。生態(tài)環(huán)境保護工作就是為了解決生態(tài)環(huán)境污染問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以通過對區(qū)域環(huán)境的精準(zhǔn)監(jiān)測對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評估，從而與生態(tài)環(huán)境保護互相配合，為生態(tài)環(huán)境的治理與改善提供依據(jù)，推動生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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

5.1 在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在城市化建設(shè)當(dāng)中造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測也是3S技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的重點。具體而言，3S技術(shù)在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用包括以下方面：

第一，通過應(yīng)用3S技術(shù)對城市生態(tài)環(huán)境的類型進行分類，一般而言按照城市環(huán)境類型可以細(xì)分為生產(chǎn)生活區(qū)域、生態(tài)建設(shè)區(qū)域等，在對城市環(huán)境進行分類時，可以借助于GIS技術(shù)對城市各個區(qū)域的功能及生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀進行數(shù)據(jù)分析和整合，以便于為城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供依據(jù)。

第二，利用3S技術(shù)對城市的生態(tài)環(huán)境污染情況進行監(jiān)測、調(diào)查和分析，例如在對城市垃圾污染進行監(jiān)測時，可以利用RS技術(shù)對城市垃圾的分布情況進行監(jiān)測，而后通過GIS技術(shù)對獲取的數(shù)據(jù)信息進行處理，對各個區(qū)域的垃圾污染情況以及嚴(yán)重程度進行定性，以便于針對性地開展垃圾污染的治理工作。

第三，利用3S技術(shù)對城市的污染源進行監(jiān)測和調(diào)查，根據(jù)城市污染物的分布情況進行污染源的定位，從而確定環(huán)境污染的治理方案，提高城市生態(tài)環(huán)境保護工作的效率。

5.2 在森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

森林資源是我國重要的自然資源，森林資源對于涵養(yǎng)水土、防風(fēng)固沙、改善生態(tài)環(huán)境等都具有十分重要的價值，對森林生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測也是我國生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及保護的重點。3S技術(shù)在森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用包括以下方面：

第一，由于我國的森林資源分布比較廣泛，林區(qū)的面積較大，對森林生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測的難度較高，為了確保森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的全面性，應(yīng)當(dāng)利用3S技術(shù)建立森林資源管理系統(tǒng)，在森林資源管理系統(tǒng)中，可以通過對森林資源信息進行分類管理，提高森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的效率和質(zhì)量。

第二，由于我國的森林資源分布較廣，且森林生態(tài)環(huán)境的變化比較頻繁，這就對于森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的時效性要求較高。通過3S技術(shù)可以確保森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的實時性。例如，當(dāng)森林生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測點出現(xiàn)影響森林生態(tài)環(huán)境的因素時，通過GPS技術(shù)可以快速、精準(zhǔn)地進行定位，利用RS遙感監(jiān)測技術(shù)對定位的位置進行高清拍攝，通過將拍攝圖像實時上傳至監(jiān)測系統(tǒng)，可以及時了解森林生態(tài)環(huán)境的變化情況，而后使用GIS技術(shù)進行科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，為森林生態(tài)環(huán)境保護提供專業(yè)化的意見。

第三，利用3S技術(shù)對森林生態(tài)環(huán)境的風(fēng)險進行防控，例如通過林區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及時發(fā)現(xiàn)森林火災(zāi)風(fēng)險，對火災(zāi)位置進行定位，掌握森林火災(zāi)的詳細(xì)信息，便于制定救災(zāi)計劃。

5.3 在空氣水土質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用

空氣污染及水土流失問題也是我國生態(tài)環(huán)境治理的重點，空氣水土的問題對于環(huán)境監(jiān)測的細(xì)化程度要求較高，通過3S技術(shù)的應(yīng)用可以解決空氣水土質(zhì)量監(jiān)測中的技術(shù)難題。具體而言，3S技術(shù)在空氣水土質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用包括以下方面：

第一，在空氣污染監(jiān)測方面，通過3S技術(shù)可以在各個區(qū)域建立空氣質(zhì)量監(jiān)測站點，通過3S技術(shù)可以將各個監(jiān)測點進行連接，從而確保信息數(shù)據(jù)的共享，對區(qū)域的空氣質(zhì)量進行綜合性的分析和判斷。

第二，在水環(huán)境監(jiān)測方面，利用RS技術(shù)可以對水環(huán)境的變化情況進行遙感監(jiān)測，而后借助于GIS技術(shù)對水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)區(qū)域水體的變化來判斷水環(huán)境污染問題，采取相應(yīng)的治理及保護措施。

第三，在土壤質(zhì)量監(jiān)測當(dāng)中，通過3S技術(shù)可以全面獲取土地資源的信息，了解不同區(qū)域的土壤土質(zhì)，構(gòu)建土地資源分布與質(zhì)量模型，通過對模型進行數(shù)據(jù)更新對土地資源的流失以及土壤土質(zhì)的變化進行評估。

5.4 在礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在過去一段時間內(nèi)，由于對礦產(chǎn)資源的過度開采，對我國的礦山生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞，對礦產(chǎn)資源的掠奪也引發(fā)了相應(yīng)的環(huán)境污染問題。因此在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中還應(yīng)當(dāng)對礦山生態(tài)環(huán)境進行有效監(jiān)測。一方面，要借助于3S技術(shù)提高礦山生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的效率和質(zhì)量，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)進行監(jiān)督與管控，針對礦山開發(fā)中出現(xiàn)的盲目開發(fā)、過度開采等問題進行治理；另一方面，要借助3S技術(shù)對當(dāng)前我國礦山的破壞及污染情況進行勘測、調(diào)查和分析，利用RS技術(shù)獲取完整圖像，借助GIS技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析，對造成礦山破壞的原因以及礦山的破壞情況進行分析，從而針對性的制定礦山保護的計劃。

5.5 在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

我國的草原資源分布廣泛，在對草原生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測時，借助于3S技術(shù)可以進行大范圍的調(diào)查和監(jiān)測，提高草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和保護工作的效率。首先，要對草原資源的分布進行調(diào)查和定位，而后結(jié)合草原生態(tài)環(huán)境采用分類監(jiān)測的方式進行監(jiān)測，而后借助于數(shù)據(jù)分析技術(shù)對草原生態(tài)環(huán)境進行分析，從而針對性的制定草原生態(tài)環(huán)境保護的方案。

6 結(jié)論

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是開展生態(tài)環(huán)境治理與保護工作的前提和基礎(chǔ)，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以為生態(tài)環(huán)境治理與保護提供具有價值的參考數(shù)據(jù)，提高生態(tài)環(huán)境治理與保護工作的質(zhì)量和效率。通過將3S技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測當(dāng)中，可以借助GIS、RS、GPS技術(shù)的優(yōu)勢提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的完整性與可靠性，獲取全面的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)信息，通過專業(yè)的數(shù)據(jù)分析與處理為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測水平的提高提供技術(shù)支持。