基于3S技術的廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃*

林云萍

基于3S技術的廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃*

林云萍

廈門市環(huán)境保護科研所

以廈門市土地利用規(guī)劃、福衛(wèi)二號遙感影像為廈門市聲功能區(qū)的劃分依據(jù)，以ArcGIS為空間地理數(shù)據(jù)處理平臺，以GPS為數(shù)據(jù)精度驗證標尺和實地調(diào)查工具，綜合利用3S技術完成了廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃專題圖的制作，并建立了廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了環(huán)境功能區(qū)劃的計算機管理，為廈門市的環(huán)境噪聲管理和噪聲治理提供決策依據(jù)。

3S技術 廈門 聲環(huán)境功能區(qū)劃

1 引言

環(huán)境功能區(qū)劃是依據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展需要和不同地區(qū)在環(huán)境結構、環(huán)境狀態(tài)和使用功能上的差異對區(qū)域進行的合理劃定，其目的是基于區(qū)域空間的資源環(huán)境承載能力，通過辨析面臨的環(huán)境問題和環(huán)境保護壓力，分區(qū)制定環(huán)境保護目標和明確環(huán)境保護相關政策措施。隨著科學技術的不斷發(fā)展，將遙感（RS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）緊密結合起來的“3S”一體化技術，因其具有快捷、準確、實時、大范圍的對地觀測能力及強大的空間信息處理和分析能力，已被廣泛應用于社會的各個領域[1-3]。將3S技術應用到環(huán)境功能區(qū)劃中，不僅節(jié)約時間，而且可以在很大程度上提高區(qū)劃成果的精度和科技含量[4-5]。本文以廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃為例，探討3S技術在環(huán)境功能區(qū)劃中的應用，以期為相關行業(yè)規(guī)劃提供借鑒。

2 資料和工具

基礎資料：（1）廈門市基礎地理空間信息數(shù)據(jù)，包括水系、居民點、鐵路、道路、行政區(qū)界、等高線等數(shù)據(jù)圖層；（2）2008年1:55000廈門市地圖；（3）2008年11月覆蓋廈門市的福衛(wèi)二號衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，包括全色和多光譜兩種數(shù)據(jù)；（4）2008年廈門市土地利用規(guī)劃圖；（5）大型公園、風景名勝區(qū)、水源保護區(qū)等重要生態(tài)功能區(qū)圖。

硬件配置：手持Trimble JUNO SB GPS、PC機、掃描儀、打印機等。Trimble JUNO SB手持GPS集合了GPS接收機、衛(wèi)星導航、數(shù)碼相機和掌上電腦等多種功能，最主要的是該GPS可以把預先配準的地圖、規(guī)劃圖和遙感影像等圖像信息文件導入,便于外業(yè)調(diào)查的現(xiàn)場定位和實時查詢。

軟件平臺：ESRI.ArcGIS Desktop9.3地理信息系統(tǒng)軟件、ERDAS9.2遙感圖像處理系統(tǒng)軟件、GPS Pathfinder辦公軟件。GPS Pathfinder辦公軟件用于外業(yè)計劃、建立數(shù)據(jù)字典以及GPS采集數(shù)據(jù)的處理、編輯和傳輸?shù)取?/p>

3 區(qū)劃步驟

3.1 基礎底圖制作。在ArcGIS桌面軟件ArcMAP中新建環(huán)境功能區(qū)劃地理數(shù)據(jù)庫（如quhua.mdb），在庫中導入廈門市基礎地理空間信息數(shù)據(jù)（包括水系、居民點、鐵路、道路、行政區(qū)界、等高線等），建立統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)，并對各數(shù)據(jù)進行分類、符號化和標注，達到合適的畫面效果。

3.2 遙感影像處理。將具有高空間分辨率的全色波段影像與具有豐富光譜信息的多光譜影像進行融合計算，可以形成兼有高空間分辨率和多光譜彩色信息的融合影像，因此本區(qū)劃同時選用福衛(wèi)二號衛(wèi)星遙感影像中的全色和多光譜兩組影像數(shù)據(jù)，其中全色波段空間分辨率為2m，多光譜空間分辨率為8m，覆蓋廈門全市共需2景影像。本區(qū)劃利用ERDARS9.2對遙感影像圖進行幾何校正、影像融合、影像拼接和影像增強，得到覆蓋廈門市的衛(wèi)星遙感影像圖[2-3]。

3.3 相關圖件的配準。打開ArcMAP軟件，在環(huán)境功能區(qū)劃地理數(shù)據(jù)庫（quhua.mdb）中分別導入廈門市地圖、遙感影像圖、土地利用規(guī)劃圖、大型公園圖、風景名勝區(qū)圖和水源保護區(qū)圖等，依據(jù)基礎地理信息數(shù)據(jù)中的水系、道路、行政邊界等信息，利用ArcMAP的配準工具（Georeferencing）比照重要標識點進行配準。如為紙質(zhì)圖件，需預先掃描形成電子圖件后再配準。如無現(xiàn)成的基礎地理信息數(shù)據(jù)，可在地圖或遙感圖上預先選擇若干控制點，控制點的選擇首先應考慮在整幅圖的中心，并在四周均勻分布。對這些控制點進行GPS測定和調(diào)查，根據(jù)這些控制點的GPS實測數(shù)據(jù)進行影像配準。

利用配準后的廈門市地圖和遙感影像圖對廈門市基礎地理空間信息數(shù)據(jù)（如海陸邊界、道路、居民點等）進行修訂、補充和更新，得到更為全面和真實的廈門市地理信息數(shù)據(jù)庫。

3.4 區(qū)劃草圖制作。在環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)庫（quhua.mdb）中新建“聲區(qū)劃”面狀要素，其屬性值中增加“聲功能區(qū)類型”字段。以配準后的廈門市土地利用規(guī)劃圖為區(qū)劃的參考依據(jù)，依據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3096-2008）中聲環(huán)境功能區(qū)的劃分標準，按照區(qū)域土地利用類型繪制相應的聲功能區(qū)圖斑，其中，覆蓋土地規(guī)劃圖中的文教區(qū)、無居民海島、山體、鄉(xiāng)村以及近期未開發(fā)的發(fā)展備用地等區(qū)域的圖斑定義為1類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設為1；覆蓋土地規(guī)劃圖中商業(yè)金融、集市貿(mào)易區(qū)以及居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)的圖斑定義為2類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設為2；覆蓋土地規(guī)劃圖中的工業(yè)用地、工業(yè)研發(fā)用地和倉儲物流用地的圖斑定義為3類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設為3。根據(jù)大型公園、風景名勝區(qū)和飲用水源保護區(qū)分布圖，將轄區(qū)內(nèi)的大型公園、風景名勝區(qū)、森林公園和水源保護區(qū)覆蓋范圍劃為1類聲環(huán)境功能區(qū)，其屬性“聲功能區(qū)類型”值設為1。4類聲環(huán)境功能區(qū)定義為交通干線兩側(cè)，單獨繪制圖斑會造成區(qū)劃圖視野雜亂，因此本區(qū)劃對4類聲環(huán)境功能區(qū)不專門創(chuàng)建圖斑，而是以道路和鐵路標示，并在區(qū)劃文本中加以文字說明。此外，由于各類聲功能區(qū)面積應不小于1km2，對區(qū)劃圖中小于1km2的圖斑不單獨劃區(qū)。

以“聲功能區(qū)類型”字段值作為“聲區(qū)劃”功能區(qū)的分類指標，并按照《城市區(qū)域環(huán)境噪聲適用區(qū)劃分技術規(guī)范》中對噪聲功能區(qū)的符號和顏色要求，設置“聲區(qū)劃”各類功能區(qū)的標注、符號和顏色。

3.5 實地調(diào)查。依據(jù)土地利用規(guī)劃圖、遙感影像圖和區(qū)劃草圖，合理選擇調(diào)查路線，確定重點調(diào)查對象，如土地利用規(guī)劃和遙感影像圖反映的土地利用現(xiàn)狀不一致的區(qū)域、重點工業(yè)區(qū)邊界和區(qū)劃功能區(qū)邊界等。將廈門市地圖、土地利用規(guī)劃圖、遙感影像圖和區(qū)劃草圖導入GPS，結合GPS的導航功能，引導測量人員到達調(diào)查地點。在調(diào)查中，詳細記錄區(qū)劃草圖中各功能區(qū)的土地利用現(xiàn)狀和邊界位置（地名或道路名稱）等，同時進行拍照。

3.6 區(qū)劃結果。根據(jù)實地調(diào)查的結果對區(qū)劃草稿進行修正，對于近期內(nèi)區(qū)域功能與規(guī)劃目標相差較大的區(qū)域和通過規(guī)劃環(huán)評的區(qū)域，以近期的區(qū)域規(guī)劃用地主導功能作為噪聲區(qū)劃的主要依據(jù)，對于未建成的規(guī)劃區(qū)，按其規(guī)劃性質(zhì)或區(qū)域聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，結合可能的發(fā)展劃定區(qū)域類型。利用ArcMAP中的屬性融合空間分析功能，將“聲區(qū)劃”屬性中“聲功能區(qū)類型”字段值相同又相鄰的圖斑合并為一個圖斑。按照區(qū)劃專題圖制作要求，在區(qū)劃圖中添加標題、圖例、比例尺和指北針等要素，完成廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃專題圖的制作（見圖1），同時利用ArcGIS中的ArcCatalog工具將修正過的廈門市地理信息空間數(shù)據(jù)、環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃和遙感影像數(shù)據(jù)等導入Geodatabase數(shù)據(jù)庫中保存，建立廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)據(jù)庫，便于以后的查詢和下一次修訂工作的展開。

圖1 廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃圖

4 結語

在本次廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃中，GIS展示了強大的空間分析功能，RS提供了重要的數(shù)據(jù)支持和劃分依據(jù)，而GPS則是數(shù)據(jù)精度驗證和功能區(qū)劃實際操作的標尺。基于3S技術的環(huán)境功能區(qū)劃，充分利用3S技術在數(shù)據(jù)采集和空間分析上的優(yōu)勢，實現(xiàn)了功能區(qū)劃的計算機管理，極大地提高了區(qū)劃的效率和精度。通過3S技術建立的廈門市聲環(huán)境功能區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫，不僅能更好地管理各種基礎資料，便于修改、編輯圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，而且能更加方便地進行動態(tài)查詢和更新，為廈門市的環(huán)境噪聲管理和噪聲治理提供決策依據(jù)。

[1] 騰曉波，陳春花.3S技術在土地利用動態(tài)監(jiān)測中的應用[J].全球定位系統(tǒng)，2010,(3): 38-41.

[2] 魏丹，曾春陽，唐代生.3S技術在土地資源信息提取中的應用研究——以湖北省蘄春縣為例[J].四川林勘設計，2010,（3）：53-56.

[3] 莊翠蓉.基于3S技術的廈門市生態(tài)功能區(qū)劃[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2009,17（1）：36-38.

[4] 鄒月明，任光偉.3S技術在錦州市環(huán)境功能區(qū)劃數(shù)字化研究中的應用[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟，2010,(1):66-68.

[5] 張麗君，白占雄，王志琳.基于ArcGIS的臺州市環(huán)境功能區(qū)劃研究——以聲環(huán)境功能區(qū)劃為例[J].華北農(nóng)學報，2005,(20):73-76.

* 廈門市環(huán)境保護專項資金補助項目《廈門市環(huán)境功能區(qū)劃》（第三次修訂）資助。