浅论3S技术在生态环境监测领域中的应用

饶梦文

(广东信一检测技术股份有限公司，广东 广州 510700)

引言

目前，3S技术得到了越来越多的重视和运用，而且其运用的领域和范畴越来越广。将3S技术运用到生态环境监测中，可使其获得更精确、更及时的空间和地理数据。在实施3S技术时，应密切联系实际，充分利用其优越性。为此，就如何运用3S技术进行生态环境监控，提出相应的应对措施，以进一步提高国家的监控工作的质量和水准，是非常有意义的。

1 3S技术与生态环境监测的相关概念

全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）和遥感系统（RS）被称为3S。在信息技术的支持下，在获取和处理地理信息方面，3S日益显示出卓越的特性和优越性。

1.1 遥感技术（RS）

遥感技术利用被测物的光谱和响应来监控被测物，通过阅读被测物的光谱，恢复和解析被测物的光谱，从而获得被测物的形貌和表现。利用卫星遥感技术进行生物数据采集在范围、方式和效率上都有着明显的优越性，但是目前还不能实现对数据的分类和定位。

1.2 地理信息系统（GIS）

GIS技术是利用计算机技术作为其主要的手段，来获得与之有关的地理信息数据，并对其进行处理、分析、管理和储存，从而给人们浏览和查询信息带来了方便。而GIS在草原和森林等地区的管理和管理中的运用，在提高GIS的管理水平和管理效率上，也有显著的效果。

1.3 全球定位系统（GPS）

GPS以接收端和卫星为载体，实现了对目标的操作。GPS系统由卫星、信号接收器和地面控制三个部分构成，它可以对监测对象进行实时定位和动态追踪，在监测领域中，该技术在精度和工作效率方面具有一定的优越性。GPS技术在我国的推广，为我国的生态环境保护提供了有力的保障。

2 在生态环境监测中应用3S技术的重要意义

将3S技术运用到生态环境监测中，可使有关的信息化工作向科学性、实时性、空间性等方面提高。

2.1 提升环境监测信息管理工作的现代化水平与业务质量

环境监测的信息自身是一种空间性的特征，它会在各个污染源和取样点上设定对应的地理坐标，在进行环境监测工作的时候，对一系列的问题进行界定，包括：具体的监测任务、监测方式和监测的位置。而将GIS技术运用到对空间信息管理方面，对其进行综合分析，并将其与卫星技术相结合，使其拥有了具有高精度的定位能力，这一切都可以为环境监测信息管理工作带来很好的技术优势[1]。

2.2 为环境监测信息管理的动态化提供新技术方法

地理信息系统（GIS）和遥感技术的联合应用，从目前的实际情况来看，给环境监测工作带来了空间地理观测和信息分析的新方法，对城市生态环境和生态脆弱地区的环境监测工作影响和意义重大。

2.3 充分发挥环境监测信息的服务能力

GIS与遥感技术为在环境监测信息处理方式方面，提供了更加直接、精准、生动、快速、实时性的技术支撑。特别是将地理信息系统（GIS）与遥感技术相结合，使环境监测数据在相关领域得到直接应用，为相关决策提供了有效依据。

2.4 为预测和控制突发环境事件提供技术支持

突发性环境污染事故具有形式多样、发生突然、危害严重、难以处理等特点。它与普通的环境污染有很大区别，没有固定的排放方式和排放途径，都是突然发生，在瞬时或短时间内，会释放出大量的污染物，对周围的环境造成严重的污染和破坏，还会给人们的生命和财产造成巨大损失。

利用RS可以获取准确的、精细的环境和生态背景的地理空间信息，并与GPS技术相结合，对相关的空间对象进行精准定位。再通过GIS技术，实现空间数据和与之相关的属性数据的快速存取和管理，在对这些数据进行统计分析后，找出环境污染事故的原因。GIS结合环境预测模型，可以对污染物时空分布预测、污染物浓度随时间变化预测以及污染物浓度变化趋势进行分析，最终实现对突发事件的科学、高效、便捷的决策指挥的目的。

2.5 推进生态环境的和谐

一个城市要想获得较快的发展，就必须充分地挖掘和利用资源，在缺乏有效地替代资源的情况下，工业生产必然会带来严重的环境污染与破坏。伴随着人们生态环保意识的逐步提高，人们已经深刻地体会到了环境污染对生活和生命安全造成的危害，因此，对生态环境进行保护是必要的，必须对生态环境的污染问题进行有效地解决。然而，要使生态与经济之间的协调，就需要寻求一条新的思路，并帮助我国经济增长方式转变。

与此同时，也要强化对生态环境的监控，在对监测数据进行分析的基础上，能够对生态环境的质量做出正确的判断，并且对于在监测数据中发现的、具有较低的、或存在显著降低的重要地区，要立即采取对应的、行之有效的对策，从而让生态环境获得显著的改善[2]。

3 生态环境监测的相关内容

3.1 生态环境监测简介

在过去，因为人们的环保意识不强，加之信息技术的程度不高，所以，生态环境监测并没有被适时地提出来，它最早是在20世纪60年代，在此之前，大家一般都以为，生态环境监测实际上就是一种收集生态环境中各种环境信息的一种新型技术手段。随着生态环境监测的兴起，它加速了环境建设的速度，同时也成为了在环境建设进程中的一种关键的技术保证。虽然国内外学者对其研究颇多，但至今尚未对生态环境监测形成统一的界定，不同学者在界定时往往观点不一。但整体而言，国外学者更多地将其视为有利于人们及时有效地把握生态环境变化的一种对生态环境的实时动态监测。在此基础上，重点研究了由于人为因素引起的生态环境变化。

在国外学者的研究成果的支持下，国内的一些学者对于生态环境监测的界定也给出了更加完整的看法，他们认为，生态环境监测实际上就是运用先进信息技术，对整个生态系统中的生态结构和生态功能进行实时观察、监测的一种主要方法，对于监测到的各类数据，经过对数据的整理和分析，可以被用来评估人类活动给生态系统带来的冲击和改变，对于某些不良的效应，可以用来进行数据的分析，找到问题的症结，从而进行针对性的防治措施，从而可以有效地保护生态环境，推动资源的可持续利用[3]。

当前，随着我国生态环境监控技术的进步，监控技术已被越来越多地运用到各个行业，因此，我们应当加大力度，加大对监控技术的研究力度，以进一步提高监控技术的质量。

3.2 生态环境的监测内容

伴随着科学技术的进步，现在的生态环境监控的范围也在不断扩大，它不但被应用在河流、海洋、森林中，还被应用在农田、气候、湿地等多个领域。但是，在生态环境中，本来就有多个生态系统，而每一个生态系统自身都有一定的差别。此外，由于人们的生产活动的轨迹有很大的差别，因此，他们对生态系统中的资源的利用程度也有很大的差别，因此，所监测到的数据和各种指标的变化也会有很大的差别。在此基础上，我们可以将生态环境监测的内容分为两个部分：一是宏观生态监测，二是微观生态监测。

宏观生态监测的监测范围和监测单位都比较大，它的监测目标是宏观生态系统。运用遥感技术，将生态系统中的信息由传感器传送到有关设备中，专家们经过对有关数据的整理和分析，再借助地理信息系统，来判断出生态系统中存在的生态环境问题的具体地理信息。当然，除了这些之外，还有一些宏观的生态监测，比如区域生态调查，生态统计等。

微生态学监控的监控对象较少且种类较多，重点是以生态系统的每一个子系统为监控的重点，利用多学科的知识，对采集到的数据进行分析和处理，从而得到微生态学监控的资料内容。通过对生态环境的微观观测，能够对生态环境的污染程度、治理效应等做出较为精确的评估。

4 3S技术在生态环境监测中的实际应用

4.1 城市生态环境监测

在城市生态环境监测、城市环境治理等领域，3S技术已经得到了广泛应用。首先需要对小城市做出科学规划。通过3S技术中的RS技术，能够完成对城市发体现状数据信息的收集工作，将收集到的数据信息输入到GIS中，这不但能够便利地对城市土地资源类别及实际面积进行划分和分类，还能够针对不同的土地用途，进行土地的规划利用。

当然，小城市的开发也要从长期的角度去考虑，对小城市的土地资源进行科学规划意义重大，可以借助地理信息系统（GIS）技术更好地对中小城市今后面临的各种问题进行预测。在城市环境污染中，空气和水体是对人类身体产生最主要的危害，要想有效地应对这两种污染，就需要强化对这两种污染的监控。

利用RS技术和GIS技术进行大气环境污染监测，可将采集到的数据信息转化为大气环境污染分布图，借助航拍技术，进一步分析大气污染的污染源、污染物质的分布情况等，了解空气污染的程度，并对大气污染问题进行有效的治理。

对林木进行养护，不但能扩大生态环境，而且能减少水土流失和山崩等灾害的发生。为了更好的对森林进行保护，需要对森林病虫害、森林火灾和野生动植物等进行有效的监控，避免森林生态环境遭到破坏。运用3S技术，可以对森林生态环境结构、系统组成等进行监测，这既可以帮助我们作出有针对性的保护决策，又可以帮助我们确保森林管理的科学性。

在对森林病虫害进行监测的过程中，利用监测能够对森林病虫害的分布范围进行全面的认识，从而对森林生长造成的影响进行全面的认识。利用监测数据的反馈信息，全面了解适宜病虫害生长的环境，从而有针对性地制定防治病虫害的对策措施，使林业有害生物问题得到高效、及时的解决。但是，在对森林火灾的监控过程中，借助3S技术，可以实现对森林的实时监控，并能够持续地对森林火灾预警系统和森林防火监控系统进行改进，从而有效地预防森林火灾的发生，提升对森林火灾的扑救能力。

4.2 农业生态环境监测

通过对农田生态环境的保护，可以使农田的土地品质得到明显的改善，从而增加粮食的生产。那么，在对农业生态环境进行监测的时候，应用3S技术，能够对土地的生产潜力、土地的适宜性、土地的盐碱程度等进行监测，在不同性质的土地上，种植适合的作物，将更有利于作物的生长，同时也达到合理利用土地的目的。通过RS技术和GIS技术，能够对土地资源的现状进行清楚、全面的反馈，并能够收集作物的生长状况、土壤水分的旱涝等，为作物的生长提供合适的生长环境。

4.3 草原生态环境监测

3S技术在草原生态环境监测中所收集到的相关信息，都是通过数字化方式体现的。此外，3S技术还可以对收集到的数据信息进行自动定量分析和数据处理，这为草原环保工作的进行带来了很大的方便，显著提高了工作效率。3S技术能够高效地完成对区域范围内的监控，而且3S技术也带来了监控数据的准确性。特别是对草地生态环境的监测，因为草地的植被类型相对较多，需要一个强有力的数据库来存储草地生态环境的各种数据，为今后良好的草地生态环境保护奠定坚实的基础。

从3S技术在草原生态环境监测中的具体应用来看，借助其RS技术和GPS技术，可以对监测区域内的有关内容进行全方位的监测和反馈，这对于增强草原区域的生态安全有着十分重要的意义。

4.4 空气和水土质量监测

在生态环境监测中，关键是要对大气和水土质量进行监测。过去，因受技术条件的制约，大气与土壤污染的监控效果一直不够理想。而3S技术的运用，可以很好地克服这一技术瓶颈。

在大气环境质量的监控层次上，利用3S技术，可以在全国各地设立大气环境监测点。同时，各台站间的资料可以相互传递与分享，便于工作人员收集、整理与分析不同区域的大气污染状况，从而制订有针对性的大气污染控制计划。

在水环境的监控方面，采用RS技术实现了对水环境的遥感监控，并结合GIS技术进行了综合处理。在这种时候，就可以针对各区域的水质状况，制定专门的处理方案。最终，在土壤质量监测方面，利用3S技术获取各区域的土壤质地、土壤特征等信息，建立土壤资源的分布与质量模型。

5 3S技术在生态环境监测中的应用举措

5.1 落实区域生态环境监测工作

要使3S技术更好地发挥其作用，就必须由有关部门和工作人员来做好前期的准备工作。3S技术在运用前，必须先将区域生态环境中的水质、大气、土壤、噪声等综合数据综合起来，再利用GIS技术对这些综合数据进行分析，以保证区域生态环境状况的正确评估。

5.2 科学监测当地水资源

运用3S技术对当地的水源状况进行监控时，可以预先对当地的水量、水质等特征进行标记，从而保证了在记录数据时的精度。同时，通过3S技术，可以将排污口、污染源的分布等以直观的形式体现出来，为工作人员获得不同区域的不同水质条件提供保障。因此，对水资源进行监测是十分必要的。利用3S技术实现水资源监测的升级换代，为监测生态环境提供依据。

5.3 加强对生态灾害的监控预测力度

将3S技术运用于生态灾害的监控时，要把多种类型的灾难情景做为监控的重点。比如，在面对森林荒漠化、农田病虫害等情形时，可以利用3S技术来对不同类型的生态灾害进行识别、系统梳理，从而保证不同生态灾害采取不同的保护方案。另外，利用3S系统中的遥感技术对灾区进行实时监控，可有效防止灾区土壤盐碱化、沙漠化和土壤侵蚀。为此，必须加大3S技术在地震灾害监控中的运用力度。

6 结语

生态环境质量和安全状况随着3S技术得到了极大的改善，随着3S技术在我国的使用范围日益扩大，仍需对3S技术进行不断的改进和合理应用，以提升生态环境监测能力，从而达到有效保护我国生态环境的目的。总之，目前我国的3S技术还需要继续改进和推广。