3S技术在生态环境监测中的应用

伍良旭

摘  要：人民日益增长的美好生活对生态环境质量要求越来越高，生态环境监测系统的完善是我國经济发展的重点之一。文章结合国内外的相关文献资料，分别对RS、GIS、GPS技术和3S集成技术在生态环境监测方面的应用进行了探讨。最后提出3S技术应用过程中的一些问题，为其未来发展提供一些参考。

关键词：生态环境;3S技术;环境监测

中图分类号：P204 文献标志码：A 文章编号：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

我国非常看重生态环境保护的发展，2017年习近平新时代中国特色社会主义思想特别强调要提高生态环境质量推进生态文明建设。全面建成信息化生态环境监测系统、加强生态环境治理和完善生态文明制度体系已成为我国新时期的首要任务之一。

3S技术，即遥感（Remote Sensing，RS）、地理信息系统（Geography Information System，GIS）、全球定位系统Global Positioning System，GPS）逐渐发展成熟，北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）、无人机、大数据、互联网等新兴技术的高速发展共同为信息化生态环境监测系统建设提供了新的可能。

1 遥感技术在生态环境监测中的应用

RS技术是指在地面、空中和外层空间的各种平台上，用各种传感器获取反映地表特征的各种数据，通过传输、变换和处理等，提取有用的信息，实验研究地物的空间形状、位置、大小、性质、变化及其周围环境的相互关系的综合技术。

生态环境动态监测对基础信息的实时性、高效性有一定要求，遥感技术为其提供了基本保障。李粉玲等[1]和宋慧敏等[2]分别针对陕西省富县和陕西省渭河市基于两期中等分辨率的Landsat影像，利用主成分分析法进行生态环境状况监测。遥感为大尺度生态环境监测提供了基础数据保障。王宗明等评估了中国三江平原1992-2012年期间由于土地覆盖变化而导致的多种生态系统功能的变化[3]。随着经济和科技的发展，遥感生态监测向自动化、定量化方向发展。张朋涛利用PROSPECT模型和SAIL模型对青海湖流域草地叶绿素含量进行遥感反演研究[4]。

2 GIS在生态环境监测中的应用

GIS是在计算机硬、软件系统支持下，集计算机学、地理学、测绘、环境科学、空间科学、地质学、信息科学和管理科学等为一体的多学科结合的学科，GIS具有对海量数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的功能，是将遥感等多源数据进行有效整合和管理的关键性技术[5]。

GIS技术具有空间信息可视化、制图、空间分析和建模应用，阎磊等实现了河南省123个点储粮昆虫分布的直观的可视化表达[6]。梁瑞哲进行了基于GIS的山区生态资源空间信息管理及可视化的研究并实现系统的编制[7]。荆新全基于GIS技术建立了呼和浩特市和林格尔县评价指标体系与评价标准[8]。

3 GPS在生态环境监测中的应用

GPS可以提供实时、全天候和全球性的导航、定位、定时服务，可获得指定点高精度的经度、维度和高程信息[5]。监测对象空间和时间的变化特征是生态环境信息提取的要点之一，GPS能够满足定点和区域生态环境精准监测中实时、准确、高效提供信息的基本要求，为提高生态环境监测水平提供了关键性信息。董倩利用GPS定位技术帮助矿区大气环境监测系统进行实时定位，以实现矿区大气环境的实时监控和预警保护[9]。吴明凤等为了能够方便、快捷的获取界址点、地物点的精确定位信息，采用RTK（动态GPS）与全站仪联合作业的方法进行确山县城镇地籍更新调查，其结果可满足国家和省二次土地调查中对于界址点的精度要求[10]。周林丽利用GPS技术对某黄土边坡进行变形监测，提高了变形监测的精度[11]。

4 3S技术的综合应用

在生态环境监测中，GPS主要实现监测目标的定点定位和边界提取，RS主要用于监测目标和周围信息实时获取，及时更新GIS空间数据库，GIS是3S技术的核心部分，对RS和GPS采集数据进行统筹管理、数据挖掘和空间分析。可见，RS、GIS和GPS技术的高速发展使得三者不仅是单独的个体，其较强的互补性将三种独立技术中的有关部分有机集成，逐渐向一体化发展，成为密不可分的整体，实现对各种空间信息和环境信息快速、准确的收集、统计分析与更新。朱卫红等在3S技术支持下，获取了这4个时期的景观格局指标数据，综合各种科学方法对各个时期的图们江流域湿地生态安全进行评价并预测了未来40年该地区的湿地生态安全[12]，对推动3S集成技术在生态环境监测的应用具有重要理论和现实意义。

5 结束语

我国生态环境狀况存在明显的空间差异，生态环境监测体系的完善对我国经济发展和宏观调配具有重要意义。空间信息技术的日益发展和完善促进3S技术的一体化，生态环境监测体系建设为3S技术发展创造了有利条件，3S技术的发展为生态环境监测体系建设提供了技术支持。但同时更多新兴技术的发展，也为3S技术的发展提出更多的挑战，未来其将向与多学科的交叉整合和定量化的方向发展，给生态环境治理措施的制定提供实时信息和科学的依据。

参考文献：

[1]李粉玲，常庆瑞，申健，等.黄土高原沟壑区生态环境状况遥感动态监测——以陕西省富县为例[J].应用生态学报，2015，26（12）：3811-3817.

[2]宋慧敏，薛亮.基于遥感生态指数模型的渭南市生态环境质量动态监测与分析[J].应用生态学报，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]张朋涛.青海湖流域植被叶绿素含量遥感定量反演研究[D].青海师范大学，2015.

[5]佟彩，吴秋兰，刘琛，等.基于3S技术的智慧农业研究进展[J].山东农业大学学报（自然科学版），2015，46（06）：856-860.

[6]阎磊，王殿轩，张浩，等.储粮昆虫区系分布的GIS表达与可视化方法研究[J].河南工业大学学报（自然科学版），2017，38（04）：106-112.

[7]梁瑞哲.山区生态资源空间信息管理及可视化[D].华北理工大学，2019.

[8]荆新全.基于GIS的土地适宜性评价及其应用研究[D].内蒙古师范大学，2011.

[9]董倩.基于GPS的矿区大气环境监测系统研究[D].青岛理工大学，2013.

[10]吴明凤，刘元健.RTK与全站仪在城镇地籍更新调查中的联合应用[J].科技信息，2012（05）：113.

[11]周林丽.基于GPS的黄土边坡变形监测应用研究[D].兰州理工大学，2011.

[12]朱卫红，苗承玉，郑小军，等.基于3S技术的图们江流域湿地生态安全评价与预警研究[J].生态学报，2014，34（06）：1379-1390.