地理信息+污染源普查數據的跨界融合應用

張好賢，陳志勇，張 暉

（甘肅省地質礦產勘查開發局測繪勘查院，甘肅 蘭州 730060）

根據《全國污染源普查條例》規定，國務院于2017年開展了第二次全國污染源普查工作，與第一次全國污染源普查相比，此次普查內容更為豐富，普查手段更加先進，普查成果更為詳盡，根據要求全國各地陸續完成了重點污染源檔案庫及污染源信息數據庫，個別區域正在研制環境統計平臺。隨著地理信息技術、“互聯網+”、“云計算”、“大數據”、人工智能等新技術的快速發展與拓展應用，國務院先后出臺了《關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見》和《生態環境大數據建設總體方案》，提出高新信息技術已成為推進環境治理體系和治理能力現代化的重要手段，通過加強生態環境大數據的綜合應用與集成分析，將會為生態環境保護科學決策提供有力支撐[1-3]。本文站在“互聯網+”、“大數據”等高新信息技術的風口，就如何盤活第二次全國污染源普查數據，更好地為政府部門提供決策服務為契機，分析了“地理信息+污染源普查數據”的跨界融合應用。

1 地理信息

1.1 地理信息的特點

地理信息是地理數據所蘊含和表達的地理含義，具備三大特性：一是區域性，地理信息屬于空間信息，這也是地理信息與其它信息的最大區別，區域性指根據特定的數學模型（經緯網、公里網）建立的地理坐標來實現地理空間位置的定位，并可根據指定的區域進行信息的運算；二是多維性，具體指在三維空間的基礎上，實現多個專題的維度結構，例如地表上的一個污染源，除了地理位置三維坐標外，輔以污染源類型、來源等屬性信息；三是動態性，即可以根據時間尺度劃分為不同時間段的信息，以此來尋找操作對象的分布和變化規律，有利于預測、預報和監測管理等。

當前，地理信息正在逐漸從位置、坐標這些靜態生硬的概念轉變為海量信息的載體和原點，在“互聯網+”、“大數據”、“云計算”等高新技術的推動下[4]，“地理信息+交通”使得無人駕駛漸行漸近、“地理信息+城市管理”為城市賦予了智慧大腦、“地理信息+農業”為精準高效農業提供了解決方案、“地理信息+環境健康”能夠揭示疾病分布于環境污染的關系，總之，“地理信息+N”模式正在催生新業態和新服務。

1.2 地理信息技術

地理信息技術包括地理信息系統（GIS）、遙感系統（RS）、全球導航衛星系統（GNSS）、多媒體技術、數據庫技術、虛擬環境、移動通信技術等，其中3S技術是核心，三者之間的關系見圖1。

地理信息系統是在計算機軟硬件環境支撐下，對整個或者區域地球表面空間中地理實體分布數據進行采集、編輯處理、存儲管理、統計分析、表達顯示和空間分析的空間分析系統，其操作的對象是多種地理空間數據及其關系，包括空間位置數據、矢量圖像數據、柵格圖像數據、屬性數據等，可以用來分析和處理一定地理區域內各種現象的模擬和過程，輔助解決復雜的空間規劃、決策支持等問題[5]。

遙感系統是根據不同物體對波普產生不同響應的原理，通過衛星、飛機、熱氣球等飛行物上的遙感傳感器收集地面數據資料，并從中獲取信息，經記錄、傳輸、分析和解譯來識別地物。最大的特點是獲取信息速度快、周期短，并且獲取信息受條件限制少[6]。

全球導航衛星系統是能在地球表面或近地空間的任何地點為用戶提供全天候的三維坐標、速度及時間信息的空基無線電導航定位系統。目前全球四大系統包括美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO和中國北斗衛星導航系統[7]。

圖1 3S關系圖

2 污染源普查數據

第二次全國污染源普查有四個方面的目的，一是摸清各類污染源的基本信息；二是了解污染源的數量、結構及分布狀況；三是建立健全污染源基礎信息數據庫；四是普查成果服務于政府管理決策。

普查范圍包括：工業污染源，農業污染源，生活污染源，集中式污染治理設施，移動源及其他產生、排放污染物的設施。內容包括普查對象的基本信息，污染物種類和來源，污染物產生和排放情況，污染治理設施建設和運行情況等。

污染源普查數據庫成果形成后，可以統計匯總出以行政區劃、流域、行業的不同領域下的污染狀況，能夠清晰第表達出能源消耗、污染物排放與治理等信息，這些信息可以作為環保部門掌握污染源的樣本數據，為環保部門建立科學有效的環境統計制度創造條件，同時也能為污染源信息的共享發布機制奠定基礎[8]。

3 地理信息+污染源普查數據的融合應用

3.1 GNSS與污染源普查過程的融合

污染源普查過程中，利用手持GNSS移動終端開展入戶調查，可以獲取污染源的位置信息，必要時，也可以直接采集污染源的邊界范圍，這些位置信息為建立污染源信息化管理提供了基礎保障。

3.2 RS與污染源普查過程的融合

污染源普查前期，可以借助近年來自然資源部門、農業部門等獲取的高分遙感影像，充分利用高分遙感影像現勢性好、分辨率高、地物信息豐富的特征，通過室內初步解譯判讀污染源的分布范圍，制作污染源普查小區劃分圖或網格圖，將其作為調查底圖，便于實地走訪調查。污染源普查過程中，針對個別對人體有重大危害隱患的污染源普查時，還可以借助于無人機，通過無人機搭載的遙感傳感器獲取污染源的基本信息，改善普查工作環境的同時，還提高了普查工作效率[9，10]。

3.3 GIS與污染源普查成果的融合

將污染源普查數據與高分遙感影像、矢量地圖、數字高程等地理信息數據進行融合，充分利用地理信息數據易分析、可挖掘的特點，借助于GIS技術，可以構建污染源普查“一張圖”系統，集成各類環境監測要素，例如污染源在線監控、大氣監測站、水質監測站、水源地劃界、生態保護紅線、行政管理網格等，實現以上信息的可視化表達、查詢分析、統計分析等功能，進一步挖掘環境質量與污染源排放間的相關性[11]。

（1）可以完成環境專題圖編制與環境分析模型的建立。利用GIS數據輸入、數據編輯、數據存儲與管理、空間查詢與分析、可視化表達與輸出功能，生成各類專題圖[12]，可以為環保管理決策者提供環境污染狀況信息，同時可以建立污染物擴散模型、最佳路徑分析模型、環境預警預測模型等各種環境污染分析模型，為環境規劃、污染應急方案制定、環境影響評價等提供輔助作用[13]。

（2）環境監測數據的可視化。包括廢水、廢氣、大氣等污染源監測類型可視化，數據來源包括實時監測數據、歷史監測數據、環境質量數據、數據達標率、報警統計數據等。

（3）企業與監測點位的聚合分布可視化。能夠根據監測類型（廢水、廢氣、空氣站等）、管控類型（國控、市控、縣控等），實時監測每個監測點位或企業的基本信息與監測設備的動態信息，用不同的圖形符號表達不同的監測類型、設備的不同工作狀態，以及監測數據是否超標等。

（4）實現空間分析。例如通過特定的操作對象分析其周邊存在的污染源、企業、保護目標等，能夠利用GIS空間分析功能分析周邊存在多少污染源、企業、居民區、學校、醫院等[14]。

（5）實現污染物排放日月數據統計分析。在不同區域內，可采用同比、環比的方式分析相同時間內污染物的排放量，以此得出該區域的環境質量；或者統計分析出在固定區域不同時間段的污染物排放量。

（6）環境信息模擬與預警。能夠根據廢氣濃度、空氣質量等監測類型，分析出監測區域的污染狀況、空氣質量的分布、污染趨勢等，并且能夠動態推演某個時間段內的梯度變化[15]。

4 結語

綜上所述，在地理信息技術、互聯網+、云計算、大數據等高新信息技術盛行的年代，充分利用“地理信息+污染源普查數據”模式，在盤活污染源普查數據的同時，可以為政府環保部門提供基于污染源位置服務、環境監測預測、環境影響評價、環境污染應急方案等決策支持。