伍良旭

摘? 要：人民日益增長的美好生活對(duì)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量要求越來越高，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的完善是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)之一。文章結(jié)合國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)資料，分別對(duì)RS、GIS、GPS技術(shù)和3S集成技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方面的應(yīng)用進(jìn)行了探討。最后提出3S技術(shù)應(yīng)用過程中的一些問題，為其未來發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境;3S技術(shù);環(huán)境監(jiān)測

中圖分類號(hào)：P204 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2020）14-0029-02

Abstract： The people's ever-increasing and beautiful life has posed more higher requirements for the quality of the eco-environment， and the improvement in the eco-environment monitoring system is one of the focuses of China's economic development. This paper discusses the application of RS， GIS， and GPS technologies and 3S integration technology in eco-environment monitoring in conjunction with relevant domestic and foreign literature. Finally， some problems of the application process of 3S technology are proposed to provide some references for its future development.

Keywords： eco-environment; 3S technologies; environmental monitoring

我國非?？粗厣鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展，2017年習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想特別強(qiáng)調(diào)要提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)。全面建成信息化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境治理和完善生態(tài)文明制度體系已成為我國新時(shí)期的首要任務(wù)之一。

3S技術(shù)，即遙感（Remote Sensing，RS）、地理信息系統(tǒng)（Geography Information System，GIS）、全球定位系統(tǒng)Global Positioning System，GPS）逐漸發(fā)展成熟，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）、無人機(jī)、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的高速發(fā)展共同為信息化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)提供了新的可能。

1 遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

RS技術(shù)是指在地面、空中和外層空間的各種平臺(tái)上，用各種傳感器獲取反映地表特征的各種數(shù)據(jù)，通過傳輸、變換和處理等，提取有用的信息，實(shí)驗(yàn)研究地物的空間形狀、位置、大小、性質(zhì)、變化及其周圍環(huán)境的相互關(guān)系的綜合技術(shù)。

生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測對(duì)基礎(chǔ)信息的實(shí)時(shí)性、高效性有一定要求，遙感技術(shù)為其提供了基本保障。李粉玲等[1]和宋慧敏等[2]分別針對(duì)陜西省富縣和陜西省渭河市基于兩期中等分辨率的Landsat影像，利用主成分分析法進(jìn)行生態(tài)環(huán)境狀況監(jiān)測。遙感為大尺度生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。王宗明等評(píng)估了中國三江平原1992-2012年期間由于土地覆蓋變化而導(dǎo)致的多種生態(tài)系統(tǒng)功能的變化[3]。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，遙感生態(tài)監(jiān)測向自動(dòng)化、定量化方向發(fā)展。張朋濤利用PROSPECT模型和SAIL模型對(duì)青海湖流域草地葉綠素含量進(jìn)行遙感反演研究[4]。

2 GIS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GIS是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，集計(jì)算機(jī)學(xué)、地理學(xué)、測繪、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)等為一體的多學(xué)科結(jié)合的學(xué)科，GIS具有對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的功能，是將遙感等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合和管理的關(guān)鍵性技術(shù)[5]。

GIS技術(shù)具有空間信息可視化、制圖、空間分析和建模應(yīng)用，閻磊等實(shí)現(xiàn)了河南省123個(gè)點(diǎn)儲(chǔ)糧昆蟲分布的直觀的可視化表達(dá)[6]。梁瑞哲進(jìn)行了基于GIS的山區(qū)生態(tài)資源空間信息管理及可視化的研究并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的編制[7]。荊新全基于GIS技術(shù)建立了呼和浩特市和林格爾縣評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[8]。

3 GPS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GPS可以提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航、定位、定時(shí)服務(wù)，可獲得指定點(diǎn)高精度的經(jīng)度、維度和高程信息[5]。監(jiān)測對(duì)象空間和時(shí)間的變化特征是生態(tài)環(huán)境信息提取的要點(diǎn)之一，GPS能夠滿足定點(diǎn)和區(qū)域生態(tài)環(huán)境精準(zhǔn)監(jiān)測中實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效提供信息的基本要求，為提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測水平提供了關(guān)鍵性信息。董倩利用GPS定位技術(shù)幫助礦區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，以實(shí)現(xiàn)礦區(qū)大氣環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警保護(hù)[9]。吳明鳳等為了能夠方便、快捷的獲取界址點(diǎn)、地物點(diǎn)的精確定位信息，采用RTK（動(dòng)態(tài)GPS）與全站儀聯(lián)合作業(yè)的方法進(jìn)行確山縣城鎮(zhèn)地籍更新調(diào)查，其結(jié)果可滿足國家和省二次土地調(diào)查中對(duì)于界址點(diǎn)的精度要求[10]。周林麗利用GPS技術(shù)對(duì)某黃土邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測，提高了變形監(jiān)測的精度[11]。

4 3S技術(shù)的綜合應(yīng)用

在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，GPS主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)測目標(biāo)的定點(diǎn)定位和邊界提取，RS主要用于監(jiān)測目標(biāo)和周圍信息實(shí)時(shí)獲取，及時(shí)更新GIS空間數(shù)據(jù)庫，GIS是3S技術(shù)的核心部分，對(duì)RS和GPS采集數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)籌管理、數(shù)據(jù)挖掘和空間分析。可見，RS、GIS和GPS技術(shù)的高速發(fā)展使得三者不僅是單獨(dú)的個(gè)體，其較強(qiáng)的互補(bǔ)性將三種獨(dú)立技術(shù)中的有關(guān)部分有機(jī)集成，逐漸向一體化發(fā)展，成為密不可分的整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種空間信息和環(huán)境信息快速、準(zhǔn)確的收集、統(tǒng)計(jì)分析與更新。朱衛(wèi)紅等在3S技術(shù)支持下，獲取了這4個(gè)時(shí)期的景觀格局指標(biāo)數(shù)據(jù)，綜合各種科學(xué)方法對(duì)各個(gè)時(shí)期的圖們江流域濕地生態(tài)安全進(jìn)行評(píng)價(jià)并預(yù)測了未來40年該地區(qū)的濕地生態(tài)安全[12]，對(duì)推動(dòng)3S集成技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用具有重要理論和現(xiàn)實(shí)意義。

5 結(jié)束語

我國生態(tài)環(huán)境狀況存在明顯的空間差異，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系的完善對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和宏觀調(diào)配具有重要意義?？臻g信息技術(shù)的日益發(fā)展和完善促進(jìn)3S技術(shù)的一體化，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)為3S技術(shù)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件，3S技術(shù)的發(fā)展為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系建設(shè)提供了技術(shù)支持。但同時(shí)更多新興技術(shù)的發(fā)展，也為3S技術(shù)的發(fā)展提出更多的挑戰(zhàn)，未來其將向與多學(xué)科的交叉整合和定量化的方向發(fā)展，給生態(tài)環(huán)境治理措施的制定提供實(shí)時(shí)信息和科學(xué)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李粉玲，常慶瑞，申健，等.黃土高原溝壑區(qū)生態(tài)環(huán)境狀況遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測——以陜西省富縣為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2015，26（12）：3811-3817.

[2]宋慧敏，薛亮.基于遙感生態(tài)指數(shù)模型的渭南市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測與分析[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，27（12）：3913-3919.

[3]Zongming W， Dehua M， Lin L， et al. Quantifying changes in multiple ecosystem services during 1992-2012 in the Sanjiang Plain of China[J]. The Science of the total environment， 2015，514.

[4]張朋濤.青海湖流域植被葉綠素含量遙感定量反演研究[D].青海師范大學(xué)，2015.

[5]佟彩，吳秋蘭，劉琛，等.基于3S技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)研究進(jìn)展[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，46（06）：856-860.

[6]閻磊，王殿軒，張浩，等.儲(chǔ)糧昆蟲區(qū)系分布的GIS表達(dá)與可視化方法研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，38（04）：106-112.

[7]梁瑞哲.山區(qū)生態(tài)資源空間信息管理及可視化[D].華北理工大學(xué)，2019.

[8]荊新全.基于GIS的土地適宜性評(píng)價(jià)及其應(yīng)用研究[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2011.

[9]董倩.基于GPS的礦區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究[D].青島理工大學(xué)，2013.

[10]吳明鳳，劉元健.RTK與全站儀在城鎮(zhèn)地籍更新調(diào)查中的聯(lián)合應(yīng)用[J].科技信息，2012（05）：113.

[11]周林麗.基于GPS的黃土邊坡變形監(jiān)測應(yīng)用研究[D].蘭州理工大學(xué)，2011.

[12]朱衛(wèi)紅，苗承玉，鄭小軍，等.基于3S技術(shù)的圖們江流域濕地生態(tài)安全評(píng)價(jià)與預(yù)警研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（06）：1379-1390.