3S技术在环境监测中的应用及展望

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇3S技术在环境监测中的应用及展望范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

作者简介：钟延春（1988—），男，壮族，广西隆安人，现为华中科技大学文华学院城建学部09级环境工程专业1班学生。

摘 要：现代科技给我们的生活带来了很多方便，3s技术应用于环境监测，弥补了在一些方面人工监测效率慢甚至无法监测的问题，3S技术在环境监测中应用于监测水污染，固废污染，林火、水土流失、矿山生态以及植被调查等方面。

关键词：3S技术；水体污染；固废污染；林火信息；水土流失；矿山生态；展望

1.引言

环境的恶化和生态平衡的破坏已经影响到人类的生存和经济的发展，环境问题已经成为全球性跨世纪的焦点问题。要想有效的，快速的遏制日趋恶化的环境，光靠人力是没法实现的，只有利用现代先进科技才能环境保护和监测水平。近年来国内外大量实践表明，3S技术是获取环境信息的强有力手段，利用3S技术监测大范围的环境变化省时、省力，可以从宏观上快速跟踪和监测突发污染事件的发生、发展，及时制定处理措施，减少污染造成的损失，突破了以往研究环境问题的局限性。

2.3S技术简介

2.1 遥感（RS）

遥感（Remote Sensing，简称RS）是二十世纪六十年展起来的对地观测综合性技术。遥感，即“Remote Sensing”是应用探测仪器，不与探测目标相接触，从远处把目标的电磁波特性记录下来，通过分析，揭示出物体的特征性质及其变化的综合性探测技术。遥感系统主要包括五大部分，它们是：被测目标的信息特征、信息的获取、信息的传输与记录、信息的处理和信息的应用。遥感技术是一个综合性的系统，它涉及到航空、航天、光电、物理、计算机和信息科学以及诸多的应用领域，它的发展与这些学科紧密相关。

2.2 地理信息系统（GIS）

地理信息系统（Geographic Informat ion System，简称GIS） 是一种特定的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理在一定地理区域内分布的各种现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题一个实用的GIS 系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，其基本组成一般包括以下五个主要部分：系统硬件、系统软件、空间数据、应用人员和应用模型。因此，GIS 的物理外壳是计算机化的技术系统，它又由若干个相互关联的子系统构成；GIS 的操作对象是空间数据，即点、线、面、体这类有三维要素的地理实体。

2.3 全球定位系统（GPS）

全球定位系统（Global Position System，简称GPS）是美国第二代卫星导航系统，它利用多颗导航卫星的无线电信号，对地球表面某地点进行定位、报时或对地表移动物体进行导航。全球定位系统由地面控制部分、空间部分和用户装置部分组成。全球定位系统是一种高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和授时系统。具有性能好、精度高、应用广等特点，是迄今最好的导航定位系统。GPS 作为一种定位手段，可应用它的静态和动态定位方法，解决传感器位置和姿态的快速定位问题，并获取准确空间三维位置信息，这样也就解决了遥感信息的定位问题和GIS 数据采集的空间定位问题。

2.4 3S技术的集成与应用

3S 技术是由遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）有机结合一体化集成。RS 是一门比较实用的现代化空对地观测的新兴技术，具有全天候、多时相以及不同空间观测尺度等优点，能动态地、周期性地获取地表及地下信息，可以广泛应用于各个领域，如资源环境、水文、气象、地理地质等领域，并提供所需的遥感图像。GPS 具有精确的定位能力和准确定时以及测速能力，它的出现为大量的野外高精度定位工作提供了极大方便，使定位与导航在精度和速度上都产生了质的飞跃。GIS 具有采集、存贮、管理、分析、描述整个或部分地球上空间和地理分布有关数据的重要作用。3S 技术能共同的应用于很多领域，如交通、石油、地质、测绘、环境、气象、移动通讯、规划管理等，尤其在生态环境动态监测、自然灾害动态监测与防治、各种资源调查与开发等一系列研究中发挥着越来越重要的作用。

3.3S技术在环境监测中各方面的应用

3.1 在监测水体污染中的应用

工业废水排放，矿产资源开发，对水体有着不容忽视的影响。利用RS技术可以对水体进行遥感监测，其原理是通过比较被污染水与清洁水的反射光谱特征的差异来判断水体被污染的程度。遥感监测可以对大范围内水体的扩散过程统揽全貌，这样就比较容易发现污染源。一般地，水体污染区多分布于工业区，居民区，有排污口与之相通连，距排污口较近，多在水体边缘靠外；面积较小，一般呈条状、块状，颜色较清洁水体深。

3.3 在监测城市固废污染中的应用

由于固体废物自身的物理化学分解作用，其温度一般高于周围的物体，在热红外图像上显示明显的色调特征。根据有关的遥感图像解释标志，定期利用遥感图像为信息源进行固体废弃物堆的监测，并通过GIS技术确定相应的空间位置，然后在图像中对不同的固体废弃物污染信息进行比较，以确定其发展趋势，并结合城市产业布局及垃圾处理系统设置，实施相应的管理策略，以实现对固体废弃物的动态监测和有效管理。

3.4 在监测林火信息中的应用

森林火灾具有突发性强、蔓延迅速的特点，利用3S技术不但可以对森林火灾进行实时监控，还可以对灾后的损失进行评估。遥感图像作为森林火灾监测的主要信息源，一旦发生森林火灾，利用GPS可以迅速、准确地进行火灾现场定位，GIS可以对各种来源的数据信息进行汇总，并可以对某一时间火势的发展方向进行模拟，以便制定有效的扑火措施；同时，利用GPS对救火队进行实时的导向，从而引导救火队及时、准确地到达火场。此外，利用GPS还可以简单精确地测定过火面积，结合遥感图像和GIS，可以对火灾等级进行评定，对灾后的损失进行评估[1]。

3.5 在动态检测水土流失中的应用

利用卫星遥感数据和地形、土壤、土地利用等图件及降雨资料。通过本成果的一系列方法，凭借GIS软件ARCVIEW和ARC/INFO的支撑，对有关非遥感影像数据进行处理，实现图件矢量化——矢栅化——数字化，并与DEM复合配准和编制出各水土流失侵蚀因子像元图后统一与底图进行配准，建立地理数据库。然后，根据土壤性状剖面和值计算公式。计算得到数据图并在解译后的卫星影象上对不同植被类型的像元进行统计和计算。最后，按流失量监测模型运算基础的流失量图。再按部颁标准分类制作出水土流失现状图，再按防治预报模型及时运算出防治强度预报图；再经过统计这些图获得准确的区域或各县级水土流失量，各级面积数等结果，并借GIS软件的帮助，建立水土流失管理信息综合数据库，实现水土流失的实时动态监测[2]。

3.6在矿山生态环境监测中的应用

运用3S 技术对煤矿土地利用/覆被和生态环境进行监测，并对煤矿生态质量进行评价和分析，这为矿产资源的可持续发展提供了科学的依据，同时为其他类型矿山生态环境监测研究提供了有效、可行的技术流程和工作思路。通过对遥感影像、数字图像进行信息提取，得出2005年攀枝花宝鼎煤矿区土地覆盖率情况。基于APH 法结合遥感和 GIS 技术对攀枝花宝鼎煤矿区的环境质量进行了评价，得到该地区植被覆盖率为良好，等级为Ⅱ；环境污染严重，等级为Ⅳ；矿山恢复治理率不高，等级为Ⅲ；灾害发生率不高，等级为Ⅱ。该研究区生态环境质量综合评价为Ⅲ[3]。

4.展望

随着空间技术、信息技术及计算机技术的飞速发展，3S技术也在逐步完善。我国的环境监测是一项新的任务，利用3S技术对环境进行检测，不仅能改善以往的环境监测只侧重于污染，灾害等方面，以定性描绘为主，在时间系列的比较上难以具体化等缺点；而且能使定性表述，定量结果落实在同一空间位置上，建立环境动态监测模型，我国环境监测技术将得到大大提高。这就能为各级政府和管理部门提供及时、准确、动态的数字化图像信息，建立规范的环境保护制度，为保护环境，造福人类作出巨大的贡献。（作者单位：华中科技大学文华学院）

参考文献

[1] 刘惠明，林中大.3S技术及其在林业上的应用[J].广东林业科技，2002，18（2）

[2] 汪竹青.3S技术在环境监测中的应用.机械管理开发.2005，8

[3] 周春兰.“3S”技术在矿山生态环境监测中的应用研究——以攀枝花宝鼎煤矿为例.成都理工大学硕士学位论文.2009