3S技術及其在生態環境監測中的應用探析

徐昌　王曉玉　王斌

摘要：近年來，科學和信息技術以日新月異的速度飛快發展，推動了3S技術的不斷進步。3S技術的應用范圍也越來越廣，其在生態環境監測領域中的應用切實提升了環境管理水平。文章對3S技術進行簡要概述，并對其在城市、農業、森林和草原生態環境監測中的具體應用進行了分析。

關鍵詞：3S技術；生態環境監測；環境管理；遙感技術；地理信息系統；全球定位系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：X870 文章編號：1009-2374（2017）08-0120-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.058

資源和環境是人類賴以生存和發展的物質基礎。近年來，由于城市的快速膨脹、資源的過度開發，環境不斷惡化，生態環境遭到嚴重破壞，環境保護和資源可持續利用面臨嚴峻挑戰，生態環境監測工作的重要性日益凸顯。隨著信息技術的發展，由遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）集成的3S技術已成為空間信息獲取、管理、分析和應用中的核心支撐技術，并廣泛應用于資源與生態環境監測工作中。

1 3S技術概述

1.1 遙感技術

遙感技術（RS）是通過遙感器這類對電磁波敏感的儀器，在應用這一技術識別探測目標的過程中，受距離的限制性被減少。遙感技術發揮功能時所需的物質包括可見光和電磁波等。由于該技術受探測距離的限制性越來越小，因此開始被廣泛應用于各個高科技領域。而其在軍事領域中發揮的功能更是不容忽視的，它能夠更加高效地收集、儲存并分析各種數據；在氣象分析以及偵查工作開展中的重要性也越來越大；在利用RS技術進行土地資源勘察的過程中，有助于相關工作人員更加科學的進行土地規劃設計。

1.2 地理信息系統

地理信息系統（GIS）是在計算機支持下管理、處理、分析空間數據的信息系統。從應用的角度看，GIS最重要的應用對象是與地理空間分布密切相關的地球資源與環境信息，是為資源與環境的信息管理、定量分析、綜合評價與輔助決策服務的重要技術手段。

1.3 全球定位系統

全球定位系統（GPS）是利用衛星星座、地面控制部分和信號接收機對監控對象進行動態定位和跟蹤的系統。將相關的通訊技術同GPS進行有效結合，能夠更加高效地進行時間、距離的測量，并進行空間定位，由此可見，該技術可以實現全天候的測試。并且精確度高是在應用該技術進行測量中的主要特點，這樣一來，就極大地減少了工作人員的工作量，同時監測的質量和效率都有所提升。GPS可以在任何天氣狀態下發揮監測功能，還能夠靈活地進行移動定位。在這種情況下，新時期該技術已經被廣泛應用在了交通系統和農業勘查中。

2 3S技術在生態環境監測中的實際應用

2.1 城市生態環境監測

近年來，社會經濟飛速發展，我國加大了城市規劃和建設的力度，而科學的城市規劃必須建立在有效保護城市生態環境的基礎之上，因此積極加強城市生態環境監測工作勢在必行。為了快速、準確地獲取各種空間信息和環境信息，在開展城市規劃時，利用3S技術可以從宏觀上對城市土地利用現狀有效測算，并對未來發展趨勢進行預測評估，在考慮土地承載力的情況下，制定出有助于城市健康發展的規劃和設計。3S技術在應用于城市大氣污染監測時，可繪制城市大氣污染源分布圖，同時采用航空多光譜攝影手段監測主要大氣污染物成分、顆粒組成以及空間分布，對城市熱島以及地面輻射之間的關系進行全面分析。在城市水污染監測中，通過3S技術可以獲取地表水體懸浮泥沙、有機質、葉綠素等水質要素，并排查污染源源強、擴散方向、影響范圍等，同時可以獲得地下水三維水文狀況、地質構造、水流系統等重要信息。由此可見，3S技術在城市規劃、城市污染監測中應用較廣，可實現全方位、多角度、深層次監測，為提升城市規劃科學性、促進城市健康可持續發展提供重要的技術支持。

2.2 森林生態環境監測

現階段，在對森林病蟲害、荒漠化、森林火災以及野生動植物等展開監測工作的過程中，3S技術已經開始發揮不可取代的作用。結合歷史資料，利用3S技術更新并完善森林數據庫，包括森林生態系統組成、結構、主要生態過程等相關信息，有針對性地制定森林合理利用方案和資源保護政策，提升森林發展規劃的科學性。3S技術有機結合，在宏觀上對森林病蟲害進行有效監測，獲取害蟲空間分布范圍以及變化趨勢，并開展害蟲適宜生境風險評估，同時與專家系統、人工智能相結合建立森林害蟲治理決策模型和支持系統。在防災減災體系建設中，可利用3S技術建立完善的森林火災預警和撲火指揮系統、森林有害生物預警和管理系統以及生態防災減災應急系統，提高預防和撲救森林火災的綜合能力，防止外來有害生物的傳入和擴散。

2.3 農業生態環境監測

在農業生態環境監測中，3S技術能夠更加科學地評價土地生產潛力、土地適宜性、土地限制性、土壤受侵蝕程度等，同時還可以有效地監測土地次生鹽漬化和土地沙化等問題。為了開展土地資源評價，可將不同時期遙感影像進行迭加、對比，結合定位觀測和實地勘察，準確掌握土地資源現狀以及動態過程、農作物生長狀況、土壤水分旱澇狀況以及地面溫度等信息，并在土地資源評價科學理論與模型的基礎上，借助GIS數據庫與系統分析功能，達到快速、客觀、科學評價的目的。另外，在監測土地退化活動的過程中，要想實現全過程動態監測，就必須綜合應用RS與GIS兩種技術。在這兩種技術的基礎上，可以及時定量分析土地退化過程中的現狀，同時在動態監測土地退化狀況時，還可以從不同時空尺度的角度出發，從而對土地現狀做出及時、精確的評價，相關工作人員可以利用這一評價，快速地制定相應治理方案，提升土地退化治理工作的科學性。

2.4 草原生態環境監測

在對3S技術進行應用的過程中，相關資源的傳輸和儲存都是以數字的方式進行的，因此定量分析、數字處理成為3S技術的核心。在這種情況下，空間研究的效率有所提升。當空間尺度相對較大時，通過對3S技術的有效應用，可以加大資源的監測和調查力度。針對草原生態環境來講，其具有主體豐富、層次多的特點，在展開監測的過程中，需要首先構建統一的數據庫，該數據庫中包含各種大量數據，為工作人員靈活地進行數據的上傳、存儲以及使用奠定良好的基礎。從我國的草原生態環境特點來看，相關部門在展開監測工作的過程中，應同時展開地面定位監測和宏觀航天遙感監測，同時構建專門的數據庫，草原生態環境監測相關內容應在宏觀遙感監測區域范圍內有所體現。所以在積極定量評價行區域生態安全性的過程中，可以綜合應用GIS技術和RS技術，提高草原信息化、智能化、科學化管理水平。

3 結語

綜上所述，隨著社會經濟的高速發展，生態環境監測工作越來越受到人們的高度重視。由于傳統的監測工作無法從根本上達到預期的監測目的，只有將3S監測技術充分融入到生態環境各個領域中，才能對生態環境存在的問題以及今后的演變趨勢進行全方位的了解和掌握。隨著3S技術的不斷完善，我國的生態環境監測水平將大大提高，這將為各級政府和管理部門提供及時、準確、動態的數字化信息，為保護環境、造福人類做出巨大貢獻。

參考文獻

[1] 岳海軍，尚士友，馬清艷，等.基于3S技術的烏梁素

海環境監測信息系統的設計[J].農村生態環境，

2014，20（4）.

[2] 梁繼超，陽國亮，王力峰，等.生態旅游區生態環境

監測指標體系和監測方法——以廣西花坪國家級自

然保護區為例[J].廣西師范大學學報（哲學社會科學

版），2015，44（3）.

[3] 高云騰，范玉順，程傳周，等.基于3S技術的生態環

境監測評價——以南四湖地區為例[J].甘肅科學學

報，2015，25（4）.

[4] 邱豐秋，馮海霞，朱愛民，等.3S技術在高速公路沿

線地區生態環境監測研究中的應用[J].山東交通學院

學報，2014，18（2）.

[5] 顧廣明，王麗，蔣德林，等.3S技術在煤礦區開發現

狀及環境監測中的應用[J].煤田地質與勘探，2016，

34（5）.

（責任編輯：王 波）