“3S”技術在環境監測中的重點應用

張 輝

遼寧省鐵嶺市環境信息中心

近年來，隨著計算機的普及應用以及環境科學的發展，對環境監測有了新的科技手段要求，簡單的或復雜的數據統計分析已不能滿足當前環境監測工作的需要，圖形解譯及數據庫挖掘已顯得越來越受到重視。 現在流行的“3S”技術（GIS、GPS、RS）已在很多領域進行了廣泛應用，特別在環境監測中，靈活應用這類軟件工具和硬件設備， 受到越來越多工作者的重視。

一、在處理突發環境事故應急方面定位技術的應用

本地區有一案例。2006 年11 月8 日，鐵嶺境內，一輛運送化學品的長箱掛車在行至沈哈高速公路南行125 公里處的橋上發生事故，車載不明化學物質燃燒并產生了泄露，橋下有河流，最近5 公里處有一紅山水庫。由于起火后消防作業將不明物質沖入橋下河流，需對現場勘察。 監測人員先將事故泄露點GPS 定位，然后與電子地圖作比對發現事故地點雖離紅山水庫很近， 但橋下河流實際流向離此約16 公里的紅頂山水庫，監測人員最終對紅頂山水庫入庫口進行了水質采樣，事故處理全過程中污染物質未檢出。 現場勘察是現場監測的第一環節非常重要， 要注意細節，本案兩水庫名僅為一字之差， 現場地理位置若不經過GPS 定位并與電子地圖作比對，容易出現河流流向歸屬的誤判。

二、在土壤調查中的應用

目前土壤監測試行例行監測業務，每年一次。 它是在2006 年全國土壤環境監測普查的基礎上進一步優化布點進行采樣監測的。土壤調查布點的前期工作主要是以地理信息系統為核心， 用GIS 軟件介入，按照全國土壤污染狀況調查點位布設技術規定用地理信息系統軟件ArcGis 結合GPS 定位技術實現布設底圖，然后進行相關的操作。

1.ArcMap 模塊點位布設經驗

由于布點采樣和成果集成是土壤監測的兩個關鍵環節。如何布點如何到達指定地點采樣成為要解決的首要技術問題。 根據土壤環境監測技術規范（HJ/T166-2004），對于土壤普查和典型區域中：①固體廢物集中填埋、堆放、焚燒處理處置等場地及周邊②工業園區及周邊③污灌區④采礦區及周邊地區⑤主要蔬菜基地和畜禽養殖基地五種類型采用系統隨機布點方法既網格布點方式布點，其中污灌區典型區域的采樣點還要結合水流方向自納污口起由密漸疏帶狀方式分布，對于重污染企業及周邊典型區域采用1 千米同心圓溢沖區方式結合大氣污染型土壤單元設置監測點。按照全國土壤污染狀況調查點位布設技術規定， 點位布設底圖采用推薦的1：20 萬比例尺進行繪制布點專題地圖。

建立被調查對象的地理信息數據庫和涉及到的圖層數據，如城市、鄉鎮駐地數據圖層、水系圖層、道路圖層、行政區劃圖層、網格等數據進行坐標系統一。

用ArcMap 制作專題地圖，加入網格數據，加入相關地理數據，利用ArcToolbox 模塊中buffer 工具生成污染源點源1km 等距同心圓溢沖區。

按照各類區域布點方法，合理布點，共生成兩張A0 號1 比20 萬圖紙，分別是鐵嶺市典型區域土壤布點專題地圖和普查區域土壤布點專題地圖（包括土壤背景點位）。

將布點數據以庫的形式導出形成帶經緯度等重要信息的Excel 數據，分類進行統計制表。

由于全國土壤調查的工作性質和目的之一是到2010 年初步建立土壤環境監測網絡， 那么地理信息系統做為平臺將更好地發揮其載體作用，建立的地理信息系統數據庫也將提供更廣泛的數據挖掘，為建立土壤污染事故應急預案，進一步完善土壤環境監測網絡提供更好的技術支持。

2.在土壤環境監測數據挖掘方面的應用

在取得采樣土壤化學數據分析后，統一建立地理空間數據庫，對空間相關數據進行管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，為地理信息研究、綜合評價、管理、定量分析和決策服務。 通過地理信息統計， 土壤背景點環境質量調查與對比分析，對土壤環境質量狀況進行調查與評價，對重點區域土壤污染風險進行評估與安全等級劃分。

三、在生態環境監測方面

遼寧省衛星遙感生態監測工作是從2008 年5 月份展開的， 現在已變成例行工作。 主要是對當年的TM5 影像進行幾何精糾正； 二是修補上一年影像矢量圖中錯誤的部分；三是利用當年的影像做出兩年間的土地利用動態變化以及提取出去年的土地利用現狀。四是根據兩年間的土地利用數據結合相關環境質量等數據進行以縣為評價單元的生態環境質量評價。

1.TM 衛星影像圖片遙感解譯

利用ERDAS IMAGINE 以及ArcGIS 軟件和TM衛星影像遙感數據， 先進行幾何修正， 然后利用ERDAS IMAGINE 軟件將本地區的幾張衛星圖片拼接成一張，用本地行政區劃邊界對拼接后的衛星圖片切割，用以進行分區域監測與評價。

修改細化解譯結果， 用ArcGIS 中的Workstation程序ARC 模塊對衛星解譯圖片按照地物光譜特性描畫圖斑，進一步修改細化圖斑的邊界，并賦與相應的屬性代碼形成矢量數據。

2.數據的提取與收集

數據質檢通過后，利用ArcMap 進行數據信息的提取，包括動態變化信息的提取，按行政區域提取類型主要為圖斑的屬性、塊數、面積、周長等。 收集水資源量、侵蝕面積、年均降雨量、COD 排放量、SO2排放量、固體廢物排放量等統計數據。 從衛星圖片解譯到野外核查、數據質檢，最終形成生態評價報告，從而對鐵嶺市的生態環境質量有了進一步的掌握，達到科學評價生態環境狀況及預測其變化趨勢的目的。

以上是“3S”技術在環境監測中的重點應用剖析，隨著此項技術的推廣應用，不僅是環境監測，環境管理方面也獲得更大的應用，“環保一張圖”的地理信息管理模式也在各地開始建設，環境空間數據建設完成后，也必將向上融合成為數字城市的重要一部分。

[1]土壤環境監測技術規范（HJ/T166-2004），2004 年.

[2]ArcGIS 8 Desktop 地理信息系統應用指南，2003年.

[3] 全國土壤污染狀況調查點位布設技術規定，2006年.