探究信息化測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用

李 杰

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)，貴州 黔東南 556000）

生態(tài)問題嚴(yán)重制約了我國社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。如今，中國的年能源消耗占全球能源消耗的19.5%。煤炭、水泥、粗鋼、鐵礦石和氧化鋁的消耗量遠(yuǎn)高于其他國家。我國的長期大規(guī)模發(fā)展造成了大量污染，資源和生態(tài)環(huán)境狀況惡化，生態(tài)系統(tǒng)功能惡化，霧霾、土地荒漠化和荒漠化加劇，危及人類生存，有效利用信息化測繪技術(shù)，提高生態(tài)管理水平，建設(shè)更好的生態(tài)文明，是一個巨大的挑戰(zhàn)。

1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測及信息化測繪技術(shù)概論

1.1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是指使用各種方法和儀器對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行綜合監(jiān)測和測量。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測從不同的角度觀察和監(jiān)測特定區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上比較不同時期的生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果，觀察環(huán)境系統(tǒng)的變化，管理各種因素對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響，并對區(qū)域生態(tài)環(huán)境水平進(jìn)行評價(jià)和預(yù)測。與城市環(huán)境質(zhì)量、大氣污染和水污染監(jiān)測相比，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測具有宏觀特征，其目的是改變廣泛的生態(tài)環(huán)境。這表明生態(tài)監(jiān)測是非常全面的。觀測者不僅要具備足夠的環(huán)境監(jiān)測理論知識和技能，還要具備廣泛的生物學(xué)和氣象學(xué)、氣象學(xué)、水文學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)和農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)知識。只有這樣，才能為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的理論基礎(chǔ)。

1.2 信息化測繪技術(shù)

從20世紀(jì)80年代到本世紀(jì)初，我國實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)測繪向數(shù)字信息測繪的過渡和飛躍，信息測繪通過基于數(shù)字測繪的全網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用環(huán)境，為社會用戶提供實(shí)時有效的測繪方法和功能形式的綜合地理信息服務(wù)，其特點(diǎn)是技術(shù)體系數(shù)字化、服務(wù)功能化、數(shù)據(jù)實(shí)時更新、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、基礎(chǔ)設(shè)施公共化、信息服務(wù)社會化、信息交流法制化。以空間信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GNS、遙感技術(shù)RS、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）為代表的現(xiàn)代通信技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)模型技術(shù)。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)路線

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測采用多種技術(shù)手段，對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，獲取科學(xué)準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，改變當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的狀態(tài)和變化。從而得出該地區(qū)生態(tài)環(huán)境的狀況和趨勢。環(huán)境監(jiān)測技術(shù)路徑的選擇應(yīng)從特定的監(jiān)測目標(biāo)出發(fā)，選擇合適的監(jiān)測方案。環(huán)境監(jiān)測的實(shí)施一般分為以下步驟：①確定要監(jiān)測的環(huán)境問題。②識別監(jiān)控對象。③根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)建立適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段。④選擇監(jiān)測計(jì)劃和監(jiān)測設(shè)備。⑤監(jiān)測指標(biāo)的定義。⑥選擇監(jiān)控位置和監(jiān)控周期。生態(tài)監(jiān)測是一個長期而復(fù)雜的技術(shù)問題。為了保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的科學(xué)可靠，必須提高監(jiān)測技術(shù)水平。

3 目前測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，信息測量技術(shù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用存在一定的問題。首先，新時期生態(tài)環(huán)境管理工作量有了很大提高，但相應(yīng)的計(jì)量技術(shù)相對落后，生態(tài)環(huán)境管理部門的實(shí)際工作效率與工作量不成正比。第二，隨著時代的發(fā)展和人們對土地利用需求的增加，國家越來越重視資源的使用和管理，并建立環(huán)境監(jiān)管部門，依法審查和管理生態(tài)環(huán)境狀況，確保資源利用更加科學(xué)。然而，實(shí)際調(diào)查結(jié)果表明，部門管理仍存在一些問題，巡邏、監(jiān)測和管理的質(zhì)量相對較低。

4 生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中信息化測繪技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值分析

4.1 測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境調(diào)查工作中的應(yīng)用價(jià)值

生態(tài)環(huán)境管理部門在進(jìn)行生態(tài)環(huán)境管理之前，必須首先對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢查和分析，反復(fù)進(jìn)行科學(xué)論證，避免管理過程中的重大障礙，確保生態(tài)環(huán)境管理的價(jià)值。所以在調(diào)查工作中，相關(guān)人員必須加強(qiáng)信息成像技術(shù)的應(yīng)用。有效保證調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有效擴(kuò)大調(diào)查范圍，在短時間內(nèi)提出綜合調(diào)查結(jié)果，為生態(tài)環(huán)境規(guī)劃等方面的順利進(jìn)行奠定一定基礎(chǔ)，認(rèn)識測量技術(shù)在生態(tài)環(huán)境調(diào)查中的應(yīng)用價(jià)值，提出更好的生態(tài)環(huán)境管理效果。

4.2 測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

生態(tài)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)在我國生態(tài)環(huán)境管理中占有十分重要的地位，對管理效果有較大影響。只有在這些方面的基礎(chǔ)上進(jìn)行環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)，并進(jìn)行全面的分析和調(diào)查，才能確保規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)際情況高度一致，取得更好的效果。首先，管理部門必須相應(yīng)地加強(qiáng)實(shí)地調(diào)查、收集信息和組織信息。根據(jù)這些信息，管理部門的工作人員必須進(jìn)行更嚴(yán)格的分析，通過專題會議全面審查環(huán)境管理的效益，并制定科學(xué)的管理計(jì)劃。隨著時代的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各個領(lǐng)域都在積極引進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，工作效率和質(zhì)量都取得了切實(shí)的提高。在這種趨勢下，生態(tài)環(huán)境也受到影響。因此傳統(tǒng)的測繪技術(shù)逐漸不能滿足人們的需求。與此同時，以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型測繪技術(shù)逐漸占據(jù)了人們的視野。管理部門加強(qiáng)了信息測量技術(shù)的研究，通過信息測量技術(shù)加強(qiáng)了生態(tài)環(huán)境管理設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化，確保管理效果使生態(tài)環(huán)境管理更加科學(xué)，充分發(fā)揮管理的最大價(jià)值，充分體現(xiàn)信息測量技術(shù)在環(huán)境規(guī)劃中的全部價(jià)值。

4.3 測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境巡查執(zhí)法中的應(yīng)用價(jià)值

制定和實(shí)施適當(dāng)?shù)沫h(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略有效地優(yōu)化了中國的環(huán)境管理，降低了環(huán)境破壞和污染行為的可能性。然而，責(zé)任部門在發(fā)揮積極影響的同時也面臨許多挑戰(zhàn)：高工作量是一個重大問題。從人員和設(shè)備的角度來看，很難實(shí)現(xiàn)對所有生態(tài)環(huán)境的日常巡邏和監(jiān)測。針對這種情況。有關(guān)部門要加強(qiáng)信息成像技術(shù)的應(yīng)用。利用信息測量技術(shù)，對生態(tài)環(huán)境的全天候監(jiān)測，有效收集相關(guān)信息，并根據(jù)測繪結(jié)果進(jìn)行綜合分析，減少巡更人員的需求，減少操作人員的工作量，減輕執(zhí)法壓力，確保巡邏效果，合理利用環(huán)境資源，充分體現(xiàn)信息測量技術(shù)的價(jià)值。

5 測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的有效應(yīng)用

5.1 遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

遙感技術(shù)通過各種傳感器收集反映地面、空中和宇宙空間不同平臺表面特性的各種數(shù)據(jù)，并通過傳輸、轉(zhuǎn)換、處理等方式提取有用信息。研究空間形狀、位置、大小、類型、特征變化及其與環(huán)境關(guān)系的綜合技術(shù)。生態(tài)環(huán)境動態(tài)監(jiān)測對基礎(chǔ)信息的實(shí)時有效采集提出了特殊要求，遙感技術(shù)為這一要求提供了根本保證。遙感為大規(guī)模的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障，隨著經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，生態(tài)遙感監(jiān)測正朝著自動化、定量化方向發(fā)展。

5.2 GIS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GIS是地理信息系統(tǒng)的縮寫。特別是，GIS技術(shù)是一種基于大地理區(qū)域并實(shí)時提供動態(tài)地理信息的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫[1]。地理信息系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理、地圖、環(huán)境科學(xué)、宇宙學(xué)、地質(zhì)學(xué)、信息科學(xué)和商業(yè)科學(xué)的跨學(xué)科結(jié)合，支持計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)。收集、存儲、管理、計(jì)算、分析、查看和描述的能力是有效集成和管理來自多個來源的遙感器和其他數(shù)據(jù)的一項(xiàng)重要技術(shù)。GIS技術(shù)在可視化、地圖繪制、空間分析和空間信息建模方面有著廣泛的應(yīng)用。同時，能夠完全捕捉地形條件，計(jì)劃設(shè)計(jì)更加明確，作圖效果更加真實(shí)。在城市景觀規(guī)劃中，利用無人機(jī)遙感技術(shù)拓寬了設(shè)計(jì)思路，創(chuàng)造了許多奇觀，美化了環(huán)境，吸引了人們的欣賞。利用航空遙感攝影技術(shù)在公園綠地、生態(tài)走廊等區(qū)域進(jìn)行空中攝影，記錄景觀設(shè)計(jì)的全過程，讓人們從三維角度理解景觀設(shè)計(jì)的內(nèi)容，享受景觀設(shè)計(jì)的效果，進(jìn)一步推進(jìn)地方景觀設(shè)計(jì)，可以生成最新的地形特征數(shù)據(jù)，為科學(xué)確定園林的發(fā)展和規(guī)模提供準(zhǔn)確的信息。

5.3 GPS在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

GPS技術(shù)是一種全球定位系統(tǒng)，GPS技術(shù)以其高精度、自動化、24小時365天的特點(diǎn)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從生態(tài)監(jiān)測的角度來看，利用GPS技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測對象的動態(tài)跟蹤和監(jiān)測。例如，通過將GPS技術(shù)應(yīng)用于動物監(jiān)測領(lǐng)域，監(jiān)測器可以通過長期有效的監(jiān)測、基于GPS的動物反饋（動物生活方式），記錄動物的生活習(xí)慣以及對外部環(huán)境的影響。還可以使用GPS全球定位系統(tǒng)監(jiān)測無生命物體。例如，監(jiān)測給定區(qū)域內(nèi)的車輛站數(shù)量，計(jì)算估計(jì)車輛排放的可能性，從排放中得出空氣污染問題，并通過臨時限制預(yù)防措施采取對策?；蛘邷p少該地區(qū)車輛的使用，有效減少車輛尾氣造成的空氣污染，減少空氣污染對人類造成的巨大損害[2]。

5.4 信息化測繪技術(shù)在生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

對全國環(huán)境信息，特別是國家重點(diǎn)保護(hù)區(qū)的環(huán)境信息進(jìn)行全面、全面、持續(xù)的實(shí)時監(jiān)測，使國家主管部門，及時有效地處理這些信息。這對中國解決污染問題非常重要，同時也伴隨著我們面前一個緊迫而困難的社會問題的發(fā)展，即能夠與我們一起解決這個問題的測量技術(shù)的發(fā)展。信息成像技術(shù)使用計(jì)算機(jī)軟件處理和記錄信息系統(tǒng)中收集的數(shù)據(jù)，該信息系統(tǒng)收集和分析環(huán)境的實(shí)時數(shù)據(jù)。它與坐標(biāo)數(shù)據(jù)一起顯示在軟件界面上，因此地理空間信息分析也可以使用迄今為止收集的數(shù)據(jù)來預(yù)測分析環(huán)境中的動態(tài)變化。當(dāng)某一地區(qū)發(fā)生環(huán)境災(zāi)害時，國家或地方環(huán)境部門建立的信息監(jiān)測系統(tǒng)可以盡快確定災(zāi)害的具體位置，動態(tài)展示環(huán)境災(zāi)害的發(fā)展趨勢。從那時起，各地的主管政府機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)這些信息迅速制定出科學(xué)措施。這套措施對減少環(huán)境保護(hù)和國家財(cái)產(chǎn)損失具有重要意義。

5.5 信息化測繪技術(shù)對河道治理的應(yīng)用

河流污染問題的出現(xiàn)是在社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人民生活水平提高、農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度提高和城市發(fā)展基礎(chǔ)上所出現(xiàn)的。在諸多影響因素中，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展占主導(dǎo)地位?！熬盼濉币詠?，我國淮河、太湖、巢湖、楚池、海河、遼河“三江三湖”大規(guī)模水污染防治工作全面展開。經(jīng)過幾年的努力，一些取得階段性成果的河段水質(zhì)有所改善，但我國歷史上因石油污染河流的問題更加復(fù)雜。在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下，解決水環(huán)境問題需要一個緩慢的過程。因此，在未來很長一段時間內(nèi)，重點(diǎn)流域的水污染問題依然嚴(yán)重。由于我國在河流污染治理方面投入了大量的人力、物力和財(cái)力，監(jiān)測對確保河流污染治理項(xiàng)目的質(zhì)量具有重要意義[3]。

在河流管理中，可以測量流域管理，繪制各種比例尺的地形圖，如1∶50000和1∶10000，并測量河段。在數(shù)字化測繪中，河流通過APS接收器、終端站、水準(zhǔn)儀等測量儀器支持以下工作。GP點(diǎn)測量、二等水準(zhǔn)聯(lián)合測量、三等水準(zhǔn)聯(lián)合測量、水文斷面樁測點(diǎn)聯(lián)合測量、影像控制點(diǎn)測量、不同比例尺河流圖集制作、流域交通圖管理。此外，測量技術(shù)還可用于完成工作元素的內(nèi)容，如不同比例的航空照片，如1∶10.000和1∶20.000。通過上述信息測繪技術(shù)獲得的數(shù)據(jù)可以更好地滿足我們對河道工程、河流管理和流域水資源配置的要求。這對責(zé)任部門管理項(xiàng)目的順利開展起到了積極作用。最后，測量監(jiān)測在技術(shù)質(zhì)量的監(jiān)測和檢驗(yàn)中也發(fā)揮著不可替代的作用。在流程管理項(xiàng)目的整個過程中，監(jiān)測和檢驗(yàn)工程師可以制定嚴(yán)格的檢查和監(jiān)測計(jì)劃及抽樣程序，幫助：最大限度地提高測量技術(shù)的質(zhì)量。在測量監(jiān)測中，創(chuàng)建和埋設(shè)樣本，鋪設(shè)和觀測控制網(wǎng)，航空攝影可以監(jiān)測遙感數(shù)據(jù)的質(zhì)量、4D產(chǎn)品的檢查、地圖處理、制圖等項(xiàng)目和過程。因此，基于信息化測繪技術(shù)可以最大限度地提高河流整治工程的質(zhì)量，這對我國的環(huán)境管理和預(yù)防工作具有重大而積極的意義[4]。

6 信息技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的發(fā)展趨勢

6.1 強(qiáng)化環(huán)境信息化的監(jiān)管職能

環(huán)境監(jiān)督和管理職能在確保環(huán)境保護(hù)活動方面發(fā)揮著重要作用。為了擴(kuò)大環(huán)境保護(hù)監(jiān)測管理范圍，增加工作量，擴(kuò)大影響范圍，現(xiàn)階段要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，提高環(huán)境保護(hù)監(jiān)測管理水平。另一方面，應(yīng)注意擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的深度和廣度。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)化的過程中，為更好地實(shí)施生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測和限制提供更多的功能，有必要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測和管理。在很多方面，擴(kuò)大污染項(xiàng)目的監(jiān)測和管理范圍都很重要。除了監(jiān)測和管理廢氣和廢水外，還需要監(jiān)測和管理危險(xiǎn)廢物、輻射源、重金屬物體等的配置。深入加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)和各部門之間的信息交流與合作，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，深化大氣污染、水污染和大氣污染的監(jiān)測和管理，提高環(huán)境污染的預(yù)測和預(yù)警能力，另一方面，充分利用衛(wèi)星遙感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，開展全天候、大范圍、全天的環(huán)境監(jiān)測和管理，及時向高污染地區(qū)傳遞信息，更快地解決環(huán)境問題[5]。

6.2 推動電子政務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境預(yù)警決策

信息技術(shù)可以有效地將電子政務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境預(yù)警決策。傳統(tǒng)的電子政務(wù)已不能應(yīng)用于現(xiàn)代環(huán)保工作。傳統(tǒng)電子政務(wù)管理功能、信息傳遞功能和業(yè)務(wù)處理功能的自動化程度較低，不利于環(huán)保的高效發(fā)展。首先，利用信息技術(shù)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的監(jiān)測預(yù)警功能。為切實(shí)提高環(huán)境保護(hù)總體水平，利用信息技術(shù)，建立環(huán)境資源監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，利用物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感等先進(jìn)信息技術(shù)，對我國自然資源、自然災(zāi)害、環(huán)境保護(hù)等方面進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)區(qū)域的全面覆蓋；二是通過信息技術(shù)的應(yīng)用，提高環(huán)境資源恢復(fù)力的評估水平。利用信息技術(shù)中的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和對象遙感技術(shù)，結(jié)合實(shí)際環(huán)境資源的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對環(huán)境資源的承載能力進(jìn)行模擬、優(yōu)化和情景分析，通過合理估算環(huán)境資源的承載能力，更好地優(yōu)化環(huán)境保護(hù)工作的安排[6]。

6.3 構(gòu)建環(huán)境污染物統(tǒng)一排放體系

為了更有效地處理環(huán)境保護(hù)中的環(huán)境問題，必須加強(qiáng)對環(huán)境問題起因的管理，建立統(tǒng)一的污染排放制度，加強(qiáng)對污染源的管理和控制。另一方面，應(yīng)建立污染物排放許可證統(tǒng)一登記信息管理的國家平臺[7]。對生產(chǎn)經(jīng)營中易受污染物影響的有關(guān)單位和人員進(jìn)行統(tǒng)一登記和處理，包括廢水、廢氣、固體廢物等的排放。結(jié)合已登記的污染物數(shù)據(jù)信息，完善環(huán)境污染物精細(xì)管理和科學(xué)管理，制定相應(yīng)的污染物排放收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，提供與環(huán)境保護(hù)相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。另一方面，應(yīng)建立一個單一的環(huán)境犯罪處罰信息管理平臺。為了有效遏制違反環(huán)境保護(hù)的行為，除了要提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)的權(quán)威性，依靠政府等主管省、廳的規(guī)定外，還要充分發(fā)揮群眾的力量，靈活運(yùn)用信息技術(shù)，建立統(tǒng)一的公眾監(jiān)督管理平臺，監(jiān)測和報(bào)告環(huán)境保護(hù)違法行為，可以有效增強(qiáng)公眾的環(huán)境意識，提高群眾的生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識，加強(qiáng)社會環(huán)境保護(hù)的監(jiān)督管理，提高不同主體的社會責(zé)任意識，切實(shí)減輕環(huán)境保護(hù)工作負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)社會環(huán)境監(jiān)督管理部門的合作能力[8]。

7 結(jié)語

綜上所述，由于對生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)認(rèn)識不足，我國資源環(huán)境發(fā)展中一直存在誤解和問題，但通過信息化測繪技術(shù)的應(yīng)用，合理制定資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的社會可持續(xù)發(fā)展政策，確保我國資源環(huán)境實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益，實(shí)現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展。因此，信息化測繪技術(shù)應(yīng)廣泛應(yīng)用于資源和環(huán)境的開發(fā)中。