基于3S技术葫芦岛环境监测数据定位采集系统介绍
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摘要：本方案介绍了以地理信息系统GIS为基础，以PDA-GPS系统为终端，配合带有矢量化电子地图的终端数据采集软件和后台处理软件，应用在环境监测野外数据采集工作中的一种新思路：“环境监测数据定位采集系统”的方案。同时也拓展了GPS/GIS在环保相关领域应用的思路，如在以地理信息为基础的环境监测空间数据采集工作中，重点解决各种环境监测项目空间数据信息的采集、数据更新问题和日常的维护问题，为环保信息化建设提供指导性解决方案。
关键词：GPS/GIS采集设备；环境监测；野外数据采集
中图分类号：X83文献标识码： A 文章编号：
0序言
在坚持可持续发展,构建和谐社会为主流的今天,环境保护越来越受到全社会的关心和重视. 从国内已有工作来看，许多现代化的技术和手段，还没有在环境监测中发挥应有的作用。多数工作尚属研究性质，环境监测意义上的常规监测工作尚在起步和酝酿中，急待开发和实施。目前，特别需要一套操作性强的指标体系和方法，并且对各种类型监测的技术路线和要求有一个统一的规划，以便大范围普遍开展监测工作。
1 GPS在环境监测中的应用
各级环境监测部门为了确保所辖区域环境监测工作的正常运行，需要辅助一些常规监测设备，派出监测人员定期到每个监测地点对污染源及周边环境进行检查、评定，还要对环境监测的管理资料(污染情况资料、处理方法信息等)进行更新、存储、分析，并且为主管部门提供分析数据以提高管理质量、及时发现存在的问题，采取措施，防患于未然。通过巡视检查和评测工作为所辖区域的环境达标提供保障。
环境质量的外业数据采集工作是环境监测领域的难点。外业数据采集工作需要对自然环境的变化，人为对环境的破坏，污染源情况等进行采集定位。按照代表性和典型性的要求确定采样点位后，为使每次的监测结果具有可比性，要求每次采集的样品都取自同一位置。因此采样点所在位置应有固定的天然标志物，如果没有天然标志物，则应设置人工标志物，或采样时用GPS定位。（显然对于湖泊、海洋的等大面积水域的监测，设置标志物比较困难，而用GPS定位则较方便和准确）
本方案要完成的功能是配合环境信息后台数据库，通过对监测点和周边环境等的空间数据和属性数据的采集，建立和完善环境监测地理信息数据库和管理信息系统数据库，掌握最新监测数据，从掌握全局的管理高度，配备人力和物力资源，有针对性地开展监测工作，同时也不断更新环境网信息数据库。
具体说明如下：
（1）利用基于GPS与PDA（掌上电脑）直接结合的产物——GPS/GIS采集系统，在读取GPS的空间数据同时，再利用设备的PDA功能，输入属性数据，同时保存到数据库里，完成数据自动采集，实现数据的更新。
（2）为了保证数据安全不丢失，原有数据能通过PC传到GPS系统（或PDA）中，同时也能从GPS系统中把最新采集的详细数据原样上传到PC中，这样，通过PC与设备直接通信，提高了效率，采集设备和PC主机都是微软操作系统，数据兼容。
（3）在GPS/GIS采集系统中，用户可以利用自己定义的、填充了背景的电子地图，用来导航、定位和配合电子地图直接对环境监测的信息进行现场采集等，并把采集的最新信息发送到指挥中心，指挥中心再根据情况及时派相关人员到现场处理。由于采集设备的系统与PC管理系统兼容，使背景地图的切换比较容易实现，可以随时调出实际工作区域的地图，能适应监测工作流动性大的特点。
2系统介绍
GPS/GIS野外数据采集系统，是一个以掌上电脑PDA为基础，以网络技术、信息技术、GIS、GPS等先进技术为主要手段，以服从于生产、服务于管理、服务于管家为根本出发点的，适合各种形式的环境监测和信息化管理工作。
系统配置：基于WINCE .net操作系统的 GPS/GIS数据采集设备+环境监测数据采集软件GIS(包括电子地图) 。根据具体需求，本硬件系统中的扩展性较强，还可以扩展GPRS，可实现手机通话、访问Internet国际互联网络、实现时时数据回传、监控等功能，也可外接摄相头、信标机等外设。 这套系统是为环境保护部门进行宏观管理、野外实地处理提供服务的多要素、多层次、多功能的空间型地理信息的综合采集管理系统。它能及时、便捷地反映环境的综合信息，对深化环保管理运行机制改革，促进决策的科学化和管理现代化都具有重要意义，也提高工作的科学性、准确性和实时性。
在实际监测过程中，由于检验流程及设备有限性，监测人员主观性，不能确保监测检查的质量；很难对监测人员的工作质量和所采集的数据做出准确、定性的评估。而且，传统的使用纸记录方式，导致监测速度慢，资料难于保存，查询困难。本系统根据环境管理部门加强环境监测的运行管理的需求，针对存在的问题进行认真调查分析，通过对比各种方案，最后决定采用基于全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）的便携式移动处理设备：GPS/GIS数据采集设备，其所采集的空间数据和属性信息能够与环境部门的地理信息平美的结合。
3系统使用方法
利用这套系统，监测人员带上装有污染源分布地图的设备，通过GPS定位功能，把使用者的位置信息对应显示在地图上，根据这个信息对比数据库中预先存储的污染源的经纬度，找出所接近的污染源，提示监测人员进行每个项目的检查，并把行驶的轨迹保存在电子地图上。可以直接找到待进行监测的地点，使工作有的放矢。所有数据采集工作完成后，可以将设备中的数据自动同步到桌面电脑供管理者管理和日后的分析使用。操作流程如下：
（1）由管理主机将包含污染源及周边情况的矢量化电子地图文件传入设备上；
（2）逐一监测每个待测点。根据GPS获得的地理位置信息，调出符合该信息的目标，
让监测人员逐一对监测项目进行填写，并记录异常情况，采用手写输入，直接保存在设备的移动硬盘里；
（3）完成监测后，监测人员将设备与管理主机相连，系统自动将监测结果传入管理主机的数据库中，以供日后查询和管理使用。
4系统的实用价值
这样的方案可以很好地解决前面提到的许多具体问题：
首先，针对监测人员在监测过程中经常有漏检、甚至是不检的情况，使用了高科技产品——GPS来进行设施位置的识别。这样监测人员只有到现场使用设备才能进行环境的监测工作。同时，掌上电脑的监测程序也提供了未检地点的查询，使监测人员方便的查找到没有检查的地点，避免漏检的情况。在设备通过GPS功能得到的位置信息确定了待测地点之后，掌上电脑功能会显示相应的监测项目，让监测人员根据掌上电脑的提示进行检测就行了，这相当于对监测的内容进行了规范化，每个待测地点应该检查什么内容，全是固定好的了。
其次，对于监测结果的保存，原来的工作方法使用纸记录方式，不便于查找，而且保存也是一个大问题，每次的监测都会产生很多的记录表，非常不好保存，时间一长，有些监测结果也就不知所踪了。而利用计算机的大容量存储和快速的检索，这个问题迎刃而解。
第三，管理者通过桌面电脑的管理程序很容易对污染源的情况进行管理，监测工作的质量得以提高，环境达标有了更大的保障。桌面电脑的管理程序提供了强大的查询功能，使用者可以通过指定地点、日期、监测人员等项目很方便地查询到监测数据，同时也提供给管理者一些有用的统计数据 ，等等，一目了然。
最后，该系统将所有待测地点及其所需监测的项目全部存在设备上，监测人员只要根据掌上电脑的智能向导就可以方便的采集数据，明显提高了监测的效率。同时监测人员也不用记住每次项目要监测多少待测点，每个待监测点需要调查什么内容，这一切都在掌上电脑中，只要轻轻点击掌上电脑，这一切很容易完成。
5系统技术特点
（1）系统整合性好，设备简单，操作简便，容易携带，可采用汽车充电器供电，可车载、可手持。
（2）开放的，稳定的掌上电脑操作系统Windows CE，GIS采用高效的开发工具embedded Visual Basic和embedded Visual C++；用其开发的应用程序具有执行效率高，占用系统资源小的特点。
（3）高精度的定位能力（后处理精度可达到亚米级）使实际工作有的放矢，提高效率，真正作到“一步到位”。
（4）充分发挥GPS野外现场处理的及时性、高效性；提供手写数据录入，便于用户操作。
（5）数据功能强大，PDA系统的扩充空间存储功能，为数据库再开发和大容量数据存储提供可靠硬件支持。
（6）通用性极强的GIS系统设计方案：对每种类型的设施进行规范化，每种类型的设施具有固定的数据采集方式，因此很容易将系统移植到其他数据采集应用上。
（7）因为环境监测点具有覆盖区域广，地形复杂的特点，因此使用GPS全球卫星定位，具有很强的适应性，特别适合环境监测工作的外业数据采集。
6系统的社会和经济效益
GPS/GIS/PDA系统应用的社会经济效益是多方面的：
（1）本项目利用掌上电脑小巧灵便、易于携带、又能及时地收集数据的特点，解决了监测中的方便性、灵活性、及时性、准确性的问题。
（2）本方案是目前环境监测外业数据采集中较优秀的解决方案，是高新技术应用于监测数据采集的代表。
（3）符合环境行业的管理创新的要求，可为GPS/GIS在各系统内的推广应用提供参考，促进环境系统计算机应用走向多元化，推动系统内计算机应用水平，创造良好的社会效益和经济效益。
7结论
综上所述，本系统能提高环境监测外业数据采集效率，降低人力成本，提高管理水平，优点是显而易见的，具有很高的实用价值，对环保行业信息化建设有着极大的作用。