面向沟域生态环境监测的GNSS技术与应用

2017-04-10焦有权

四川水泥 2017年10期

关键词：沟域控制点环境监测

焦有权

（北京农业职业学院）

面向沟域生态环境监测的GNSS技术与应用

焦有权

（北京农业职业学院）

利用GNSS技术，对沟域地表点位的环境信息进行采集，建立面向沟域生态环境的地理信息数据库，获得包括生物、土壤、气象、水质等信息指标，并进行定位监测，提升沟域生态环境保护水平，增强沟域经济发展动力。

GNSS；沟域；生态环境监测

1 引言

沟域经济的迅猛发展，旅游开发建设规模不断扩大，导致旅游景点和乡村生活污水及垃圾排放量增加，河道遭受污染并呈现富营养化加剧的趋势；还有在沟域的采摘园区，为追求果品和农作物的外在品质，大量施用化肥、农药，致使水土生态环境恶化，迫切需要对沟域的生态环境进行定位监测与评估，获得持续健康的生态效益。GNSS是全球卫星导航系统的简称[1]，该技术目前已基本取代了地基无线电导航、传统大地测量和天文测量导航定位技术，并推动了大地测量与导航定位领域的全新发展。

2 沟域生态环境监测技术与方法

2.1 沟域生态环境质量监测技术

国家关于生态环境质量的监测与评价工作主要采用的是以RS监测为主，地面核查抽样为补充的技术手段。由于生态系统的综合性、复杂性以及生态环境问题的区域差异性，遥感监测的在大尺度范围和获取信息的时空连续性上有优势，监测的信息侧重反映生态类型及空间分布格局。但是，对于尺度较小的沟域空间而言，沟域生态系统的物种组成、结构、服务功能状况及面临的干扰和胁迫等问题难以实现[2]。

2.2 沟域生态环境监测对象

为了精准弄清生态环境质量状况及变化趋势，必须通过沟域生态地面监测工作，填补生态监测环境的短板，把RS监测和地面监测相结合，为沟域生态信息提供修正与补充。若通过实地取样的调查分析，虽然能够获得生态系统的群落结构、物种组成、物质生产能力信息，但是由于缺乏沟域地表的地理信息属性，使得现场采样的信息无法立体的或更加科学的展现出来，也无法生成具有规律性的数据模型，从科学性角度仍需要采用更加现代与科学的技术手段丰富环境监测的内涵[3]。

2.3 沟域生态环境监测重要性

作为沟域生态保护的重要基础性工作，生态环境监测肩负着为沟域生态保护管理决策提供技术支撑、技术监督与技术服务的使命，本项目的开展对保护环境、保障民生和建设生态文明具有重要的意义。沟域生态环境定位监测是对沟域范围内的生态环境或生态环境组合体的类型、结构和功能及其组成要素进行系统的地面测定和观察，利用监测数据反映的生物系统间的相互关系来评价人类活动与自然变化对生态环境的影响。

3 沟域生态环境监测内容及技术路线

3.1 引入GNSS空间定位技术

GNSS（Global Navigation Satellite System）可用的卫星数目达到100颗以上，是一个综合星座系统，观测定位精度高，能实现高精度1:500地形图的测绘要求，单点直接作业，无需前后点的配合，适合在地形复杂的沟域环境中作业。利用最新的GNSS获取沟域的大比例尺地形图，为沟域定位监测与环境信息提取提供精准的地理信息支持。

3.2 构建沟域全景化生态环境定位监测体系

生态环境是一个巨系统，单项研究几乎不可能面面俱到，但从大类来讲，无非是沟域植被、气候、土壤及水环境带来的变化。

3.3 提取沟域生态环境信息及数据建库

生态系统类型有很多种类，本研究主要针对山区沟域环境的要素，拟定为林草一体化生态系统，以此拟定主要监测要素，包括生物、土壤、气象、水质等监测指标，基于GNSS获得1:500地形图在ArcGIS中实现沟域生态环境信息的科学调用、分析及成图。

3.4 沟域生态环境监测的关键技术

掌握生态环境监测的沟域现状，包括常见的环境要素，如水体、林木、农田、道路等，有较大的地形起伏和变化，场地较为开阔，便于接受卫星信号等基本条件。在沟域导入3个以上北京54已知坐标点，然后利用GNSS中的CORS数据链对沟域所在地进行数据接入，由此实现典型沟域环境信息的野外采样点位，并入国家大地坐标系统。最后对外业采集数据进行整理加工和实验室鉴定分析及 GIS数据建库与理论分析等。

4 沟域生态环境监测GNSS定位方案

4.1 基础控制测量

按照要求，在已有的3个GNSS一级点A1、A2和A3的基础上加密测量控制点，在测区范围内增设2个二级控制点GS01和GS02，保证GNSS控制网具有较高的可靠性。根据测区情况布设若干个图根点，满足外业采集的需要。

4.1.1 选点和埋石

各等级 GNSS 控制点应选在视野开阔、地基稳固、能够长期保存、便于使用的地方，如主要道路、广场、桥梁等，本测区房顶上原则上不选。各等级GNSS 控制点的周围应便于架设接收设备和操作，视场内不应有高度角大于15°的成片障碍物；位于软土地基的点可埋设预制标石，标石预制规格必须符合工程测量规范要求。测量标志统一采用专门在厂家定做带十字的测量标志。位于水泥路面、沥青路面的GNSS E级点可以现浇路面标志，标志采用专门在厂家定做的带十字的测量标志；各等级GNSS点要求实地绘点之记，点之记中需注明3个明显地物点的间距，注记至0.1米。点之记在控制测量结束时应整理好。

4.1.2 GNSS外业观测

GNSS外业观测使用满足要求的双频GNSS接收机3台，采用静态定位方式进行GNSS外业观测，测前进行仪器鉴定。出测前必须装好电池，开机试验，保证作业用电需要。在测站上GNSS天线可利用基座与脚架直接对中整平，对中误差应≤3mm。观测过程中，人员不得擅自离开测站，并应防止仪器受震动和被移动，防止人和其它物体靠近天线，遮挡卫星信号。应仔细准确地量取天线高，要求每时段测前测后各量一次，较差不得超过3mm，两次取平均值作为最后结果。及时输出当天的GNSS接收数据，并且按照年月日进行编号备份。