3S技术在环境监测中的应用现状

3S技术在环境监测中的应用现状
3S技术在环境监测中的应用现状
摘要：社会的发展对环境的污染日益严重，环境监测的研究有了很大发展，传统的监测只能解决局部的监测问题,而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖3S技术。

3S 技术是信息技术领域最具生命力的高新技术。

文章对环境监测的意义和我国环境监测现状以及3S 技术在环境监测中的应用进行了综合分析，并对其应用前景进行了展望。

关键词：3S技术；
环境监测
1 引言
随着城市化建设的加速和经济的发展以及人口的急剧增长,生态环境受到的影响和压力与日俱增,环境监测的研究工作与监测技术也有了很大的进步。

环境的监测由传统的实地监测发展到了如今的信息化监测，而生态环境的信息化监测主要基于3S 技术；
3S 技术已发展成为世界范围内研究人类生活的地球环境变迁及进一步探讨人类本身生存与可持续发展问题的强大技术支撑。

3S技术具有连续观察空气，水体污染状况变化及生态环境变化，预测预报未来环境质量等优良特点；
扩大了环境监测范围，提高了监测数据的获取、处理、传输、应用的能力，为环境监测动态监控区域环境质量乃至全球生态环境质量提供了强有力的技术保障，极大促进了环境监测的现代化发展，实现了监测的实时性、连续性和完整性【1】。

为此，我们就环境监测的意
义和现阶段我国环境监测情况以及3 S 技术早环境监测中的应用进行粗浅的探讨。

2 环境监测的概念与意义
环境监测是环境生态建设的技术保证和支持体系。

环境监测作为一种收集自然环境资源信息的方法，在20世纪60年代后期开始形成【2】。

环境监测是指人们对影响人类和其他生物生存和发展的环境质量状况进行监视性测定的活动。

它是通过对环境质量某些代表值进行长时间监视、测定，以确定环境质量水平，为环境管理、污染治理等工作提供基础和保证【3】。

简单地说，了解环境水平，进行环境监测，是开展一切环境工作的前提。

环境监测就是运用现代科学技术方法定量地测定环境因子及其他有害于人体健康的环境变化，分析其环境影响过程与程度的科学活动。

环境监测对于人类的社会发展具有重大意义：它是用科学的方法监视和检测代表环境质量和变化趋势的各种数据的全过程。

环境监测是整个环境保护工作和环境科学研究的基础。

制定国家和各级地方政府的环境政策、法律、环境管理规定和环境质量标准，必须要以环境监测获得的各类数据为科学依据。

环境监测还可作为执行环境保护法的技术仲裁，为环境管理的决策环境规划、排污收费、环境指标考核、环境工程验收服务，发挥其监督职能。

3 环境监测的发展
3.1 起步阶段
1973年8月,国务院召开第一次全国环境保护会议，审定通过了环保32字方针和我国第一个环保文件“关于保护和改善环境的若干规定”，标志我国环保事业开始起步【4】。

1973年11月17日，国家
计委、国家建委、卫生部联合颁布我国第一个环境标准“工业‘三废’排放试行标准”;1974年10月25日,国务院环境保护领导小组成立;1978年2月,五届人大通过《中华人民共和国宪法》,规定“国家保护环境和自然资源,防治污染和其他公害”;1979年9月,五届人大十一次常委会通过我国第一部环保基本法《中华人民共和国环境保护法》;这一阶段,北京等一批重点城市建立环境监测站;60年代提出的“三废”处理和综合利用的概念逐步被“环境保护”的概念所代替;开展了重点区域污染调查与监测,制订了全国环境保护规划,开始实行“三同时”、污染源限期治理等管理制度。

3.2调整巩固发展阶段
1980 年12 月, 召开了第一次全国环境监测工作会议，调整巩固，初步建成国家、省、市、县四级监测站，开展例行监测；
1983年12月，第二次全国环境保护会议明确提出“保护环境是我国一项基本国策”，并制订了我国环保事业的战略方针，标志我国环保工作进入发展阶段【4】。

1984年,全国环境监测工作会议提出“监测站点网络化、采样布点规范化、分析方法标准化、处理数据计算机化、质量保证系统化”的目标。

同年,成立国务院环境保护委员会;1988年成立国家环境保护局
3.3充实提高深化阶段
1991年，国家环保局下达“环境监测质量保证管理规定( 暂行)”，对量值传递、监测质量保证的具体内容和报告制度提出了具体要求和作法；
1992年，我国制订了《中国2l世纪议程》和《中国环境保护行动计划》等纲领性文件，可持续发展成为社会和经济发展的基本指导
思想；
1993 年，国家环保局制订了“环境监测机构计量认证的实施和环境监测机构计量认证评审内容和考核要”，并正式出版了《环境监测机构计量认证和创建优质实验室指南》，将环境监测机构计量认证纳入了法制轨道；
1996 年，国务院作出“关于加强环境保护若干问题的决定”确定坚持污染防治和生态保护并重的方针，实施《污染物排放总量控制计划》和《跨世纪绿色工程规划》两大举措；
1997年，全国科技规划会议把环境分析和监测方法现代化研究列为重点之一【1】。

4 3S技术的环境监测应用
4.1 “3S”简介
3S技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、地理信息系统(Geography information systems，GIS)和全球定位系统(Global positioning systems，GPS)的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术【5】。

4.1.1 遥感（RS）
遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线目标进行探测和识别的技术；
现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节。

4.1.2 地理信息系统（GIS）
地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表
层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

4.1.3 全球卫星定位系统（GPS）
球卫星定位系统是一种结合卫星及通讯发展的技术, G PS 用于各类信息的空间定位,利用导航卫星进行测时和测距。

它具有全天候、全覆盖、七维定点定速定时高精度、快速、省时、高效率等特点，且不受任何天气的影响，应用广泛。

4.2 3S技术的环境监测应用现状
我国正处于人口增加、经济高速发展的阶段，与此同时人们对于环境保护的认识也逐步提高,环境监测作为环境监督管理的重要手段其重要性日益显现。

生态环境监测是生态环境监测中的一个全新的概念，是环境生态建设的技术保证和支持体系。

从不同生态系统的角度来说，生态环境监测可以分为城市生态监测、农业生态监测、森林生态监测、草原生态监测及荒漠生态监测等。

传统监测手段,只能解决局部监测问题,而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖“3S” 技术。

充分利用计算机技术把遥感、航照、卫星监测、地面定点监控有机结合起来,依靠专门的软硬件使生态监测智能化,使生态资料数据上网,实现生态监测网络化,这将是生态环境监测未来的发展趋势。

4.2.1城市生态环境监测中的3S技术应用
在城市生态环境监测中，“3S”技术主要应用在城市规划、城市的污染监测等方面。

在做总体规划时，对城市现状的调查和分析时利用遥感卫星所获取的基础资料（有控制点等相关信息），在GIS软件中将其分类并进行面积的测算，就能对城市的土地利用现状有一定的了
解，还可以利用GIS软件中所带有的预测功能对未来几十年的土地使用情况进行预测，对城市的土地未来发展有更好的把握。

在城市大气污染监测中，利用RS资料和GIS平台，可编绘城市大气污染源的分布图，同时采用航空多光谱摄影手段可监测大气污染的主要污染物、颗粒大小以及空间区域的分布，分析城市地面辐射温度和城市“热岛”现象形成的关系在城市水污染的监测中，通过对遥感影像的分析，可以获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息，也可以利用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术，应用卫星遥感技术来监测水域变化及引起的后果，分析人为活动在其中起的作用。

城市环境的演变是一个动态的过程，城市环境动态监测的实现，有赖于信息的适时更新及对信息的空间分析与综合处理. 由于遥感信息具有多时段、多波段、多领域的特性，因而是进行城市环境动态监测的高效信息源。

4.2.2农业生态环境监测中的3S技术应用
“3S”技术在农业生态环境监测中可用于土地的生产潜力评价、土地的适宜性评价、土地持续利用评价及土壤侵蚀、土地沙化和土地次生盐渍化等监测。

对土地环境的监测除实地进行定位观测外，还可用不同时期的同一幅影像进行影像迭加、对比，来准确地看出土地资源的变化情况、耕地地面温度、土壤水分的旱涝状况等，环境条件以及农作物的生长状况也都可通过远红外和热红外接收的遥感影像探测到。

另外，还可以建立基于“3S”技术的耕地退化定量评价模型和评价方法，定量分析土地利用与耕地退化的生态环境响应，从土地利用的角度提出解决耕地退化的调控措施、政策及建议等。

4.2.3森林生态环境监测中的3S技术应用
近年来，“3S”技术已广泛应用于森林资源、荒漠化、湿地、野生动植物、森林火灾、森林病虫害等资源与生态环境监测。

在地理信息系统（GIS）的帮助下，利用原有的各种地理要素和专业要素，加上遥感(RS)和全球定位系统（GPS) 获得的最新数据建成强大而完善的森林数据库，利用数据库以及各种预测监测模型和国家政策，从而选出最优的规划、监测方案。

GIS与RS结合在宏观上对森林害虫进行有效监测害虫适宜生境的风险评估、病虫害空间分布动态监测、病虫害发生趋势预测，与专家系统、人工智能相结合还可建立森林害虫治理决策模型和支持系统。

“3S”技术在森林火灾防控中主要应用于火灾的实时监控和灾后的损失评估。

4.2.4草原及荒漠生态环境监测的3S技术应用
草原生态环境监测的内容是多层次、多专题的，因此建立一个大型数据库才能满足对数据灵活调用的需求。

基于适合于我国生态环境监测的两个层次：宏观航天遥感监测与地面定位监测，把草原生态环境数据库分为宏观遥感监测数据字库和地面定位监测数据字库。

宏观的遥感监测区域范围内草原生态系统及其组合体的分布、结构组成、面积和动态变化等，它强调地域等级至少应在区域生态范围之内，所采用的最有效的方法是遥感技术和地理信息系统手段。

地面监测数据库就包括地面定位监测的内容，涵盖了动物、植物、土壤、水、大气、人类干扰以及气候等各领域的许多因子。

对荒漠区的监测若用常规的定位观测是不够的，大量布点显然在人力财力上不允许，生态环境监测体系的建设也只能是由典型地段的监测站(点)构成的网络，这仅能为宏观监测提供“窗口”，为遥感解译提供地面基本数据并检验解译结果正确与否。

遥感技术的应用提供了宏观监测的可能性，通过航片、
卫片的解译，可以监测荒漠区沙漠、植被等的现状与动态，特别是空间格局的变化，非宏观监测莫属。

宏观监测与微观监测相互补充，相互验证，将保证生态环境监测结果的全面、准确和可信。

4.3 环境监测的3S技术应用展望
我国的生态环境监测是一项新的任务，近年来，以GPS，RS，GIS 为核心的“3S” 技术为大范围的生态环境监测提供了技术支持，其应用也将越来越广泛。

以往的生态监测多数侧重于污染、灾害等方面，以定性描述为主，在时间序列的比较研究上难以具体化。

今后生态的演化趋势、特性及存在问题的监测和动态监测研究将是生态环境的发展趋势，“3S”技术应用在生态环境监测中后，能够进行各因子专题分析及多时相的数据分析，还可以建立生态环境动态监测模型，使定量表述、定量结果落实在了每一个空间位置【2】。

随着“3S”技术的发展，我国的生态环境监测技术将大大提高。

5 结语
以上主要分析了环境监测的发展历史和现阶段环境监测的方法和技术手段，以及3S技术在现代环境监测的应用。

随着遥感技术的不断进步，GPS定位精度的不断提高，GIS网络化、智能化的发展，3S 技术必将在今后的环境监测中得到更为广泛的应用。

参考文献
【1】徐丽.浅谈环境监测技术的现状和发展。