“3S”技术在环境监测中的重点应用

张 辉

辽宁省铁岭市环境信息中心

近年来，随着计算机的普及应用以及环境科学的发展，对环境监测有了新的科技手段要求，简单的或复杂的数据统计分析已不能满足当前环境监测工作的需要，图形解译及数据库挖掘已显得越来越受到重视。 现在流行的“3S”技术（GIS、GPS、RS）已在很多领域进行了广泛应用，特别在环境监测中，灵活应用这类软件工具和硬件设备， 受到越来越多工作者的重视。

一、在处理突发环境事故应急方面定位技术的应用

本地区有一案例。2006 年11 月8 日，铁岭境内，一辆运送化学品的长箱挂车在行至沈哈高速公路南行125 公里处的桥上发生事故，车载不明化学物质燃烧并产生了泄露，桥下有河流，最近5 公里处有一红山水库。由于起火后消防作业将不明物质冲入桥下河流，需对现场勘察。 监测人员先将事故泄露点GPS 定位，然后与电子地图作比对发现事故地点虽离红山水库很近， 但桥下河流实际流向离此约16 公里的红顶山水库，监测人员最终对红顶山水库入库口进行了水质采样，事故处理全过程中污染物质未检出。 现场勘察是现场监测的第一环节非常重要， 要注意细节，本案两水库名仅为一字之差， 现场地理位置若不经过GPS 定位并与电子地图作比对，容易出现河流流向归属的误判。

二、在土壤调查中的应用

目前土壤监测试行例行监测业务，每年一次。 它是在2006 年全国土壤环境监测普查的基础上进一步优化布点进行采样监测的。土壤调查布点的前期工作主要是以地理信息系统为核心， 用GIS 软件介入，按照全国土壤污染状况调查点位布设技术规定用地理信息系统软件ArcGis 结合GPS 定位技术实现布设底图，然后进行相关的操作。

1.ArcMap 模块点位布设经验

由于布点采样和成果集成是土壤监测的两个关键环节。如何布点如何到达指定地点采样成为要解决的首要技术问题。 根据土壤环境监测技术规范（HJ/T166-2004），对于土壤普查和典型区域中：①固体废物集中填埋、堆放、焚烧处理处置等场地及周边②工业园区及周边③污灌区④采矿区及周边地区⑤主要蔬菜基地和畜禽养殖基地五种类型采用系统随机布点方法既网格布点方式布点，其中污灌区典型区域的采样点还要结合水流方向自纳污口起由密渐疏带状方式分布，对于重污染企业及周边典型区域采用1 千米同心圆溢冲区方式结合大气污染型土壤单元设置监测点。按照全国土壤污染状况调查点位布设技术规定， 点位布设底图采用推荐的1：20 万比例尺进行绘制布点专题地图。

建立被调查对象的地理信息数据库和涉及到的图层数据，如城市、乡镇驻地数据图层、水系图层、道路图层、行政区划图层、网格等数据进行坐标系统一。

用ArcMap 制作专题地图，加入网格数据，加入相关地理数据，利用ArcToolbox 模块中buffer 工具生成污染源点源1km 等距同心圆溢冲区。

按照各类区域布点方法，合理布点，共生成两张A0 号1 比20 万图纸，分别是铁岭市典型区域土壤布点专题地图和普查区域土壤布点专题地图（包括土壤背景点位）。

将布点数据以库的形式导出形成带经纬度等重要信息的Excel 数据，分类进行统计制表。

由于全国土壤调查的工作性质和目的之一是到2010 年初步建立土壤环境监测网络， 那么地理信息系统做为平台将更好地发挥其载体作用，建立的地理信息系统数据库也将提供更广泛的数据挖掘，为建立土壤污染事故应急预案，进一步完善土壤环境监测网络提供更好的技术支持。

2.在土壤环境监测数据挖掘方面的应用

在取得采样土壤化学数据分析后，统一建立地理空间数据库，对空间相关数据进行管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，为地理信息研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务。 通过地理信息统计， 土壤背景点环境质量调查与对比分析，对土壤环境质量状况进行调查与评价，对重点区域土壤污染风险进行评估与安全等级划分。

三、在生态环境监测方面

辽宁省卫星遥感生态监测工作是从2008 年5 月份展开的， 现在已变成例行工作。 主要是对当年的TM5 影像进行几何精纠正； 二是修补上一年影像矢量图中错误的部分；三是利用当年的影像做出两年间的土地利用动态变化以及提取出去年的土地利用现状。四是根据两年间的土地利用数据结合相关环境质量等数据进行以县为评价单元的生态环境质量评价。

1.TM 卫星影像图片遥感解译

利用ERDAS IMAGINE 以及ArcGIS 软件和TM卫星影像遥感数据， 先进行几何修正， 然后利用ERDAS IMAGINE 软件将本地区的几张卫星图片拼接成一张，用本地行政区划边界对拼接后的卫星图片切割，用以进行分区域监测与评价。

修改细化解译结果， 用ArcGIS 中的Workstation程序ARC 模块对卫星解译图片按照地物光谱特性描画图斑，进一步修改细化图斑的边界，并赋与相应的属性代码形成矢量数据。

2.数据的提取与收集

数据质检通过后，利用ArcMap 进行数据信息的提取，包括动态变化信息的提取，按行政区域提取类型主要为图斑的属性、块数、面积、周长等。 收集水资源量、侵蚀面积、年均降雨量、COD 排放量、SO2排放量、固体废物排放量等统计数据。 从卫星图片解译到野外核查、数据质检，最终形成生态评价报告，从而对铁岭市的生态环境质量有了进一步的掌握，达到科学评价生态环境状况及预测其变化趋势的目的。

以上是“3S”技术在环境监测中的重点应用剖析，随着此项技术的推广应用，不仅是环境监测，环境管理方面也获得更大的应用，“环保一张图”的地理信息管理模式也在各地开始建设，环境空间数据建设完成后，也必将向上融合成为数字城市的重要一部分。

[1]土壤环境监测技术规范（HJ/T166-2004），2004 年.

[2]ArcGIS 8 Desktop 地理信息系统应用指南，2003年.

[3] 全国土壤污染状况调查点位布设技术规定，2006年.