3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用

巨 博

（甘肅省平?jīng)錾鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，甘肅 平?jīng)?744000）

國家經(jīng)濟的發(fā)展關(guān)系到人民生活水平的提高以及國際地位的提升。一直以來，我國一直在加快城市化發(fā)展步伐，城市經(jīng)濟得到了很大的提升，但是經(jīng)濟得到發(fā)展的同時生態(tài)環(huán)境卻遭到了破壞，惡劣天氣頻發(fā)、自然資源匱乏以及環(huán)境污染問題給人們敲響了保護生態(tài)環(huán)境的警鐘，只有保護好生態(tài)環(huán)境，才能更好地保護人們的生命財產(chǎn)安全。面對這樣的大環(huán)境，國家在發(fā)展戰(zhàn)略上進行了重新部署，提出了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，該戰(zhàn)略的提出使人們開始重視生態(tài)環(huán)境的治理和保護，并取得了一定成就，對日后生態(tài)環(huán)境保護工作的持續(xù)開展奠定了堅實的基礎。而為了提高生態(tài)環(huán)境治理和保護工作的針對性，對生態(tài)環(huán)境進行實時、全面的監(jiān)測是非常重要的，相關(guān)治理人員根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取有效的生態(tài)環(huán)境治理措施，有助于治理取得顯著效果，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。但想要實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的實時、全面監(jiān)測，就要不斷提升監(jiān)測技術(shù)水平。在信息技術(shù)的快速發(fā)展下，3S技術(shù)應運而生，其使生態(tài)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)更加精準，對提高生態(tài)環(huán)境管理水平具有積極的推動作用。通過對3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用進行探析，發(fā)現(xiàn)3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護工作中具有非常廣泛的作用，可促進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。

1 3S技術(shù)具體分析

1.1 遙感技術(shù)分析（RS技術(shù)）

遙感技術(shù)是利用外層空間對地球表面的各類生態(tài)環(huán)境事物進行監(jiān)測，對其所產(chǎn)生的電磁波信息，通過掃描、攝影等方式進行數(shù)據(jù)傳遞，相關(guān)工作人員對采集到的信息進行歸類和處理，最終還原出電磁波信息想要傳遞的物體形態(tài)或性能等各種信息[1]。該技術(shù)具有采集信息多樣化、廣泛化，且采集效率高的特點，將其應用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，可以更加精確、高效地獲得監(jiān)測物體的信息，實現(xiàn)對地球上各種生態(tài)環(huán)境事物的大范圍治理，更好地保護生態(tài)環(huán)境。但是，遙感技術(shù)并不能對采集到的數(shù)據(jù)信息進行有效的分類和定位，因而增加了相關(guān)工作人員的工作量和工作難度，影響了生態(tài)環(huán)境治理和保護工作的高效開展[2]。

1.2 地理信息系統(tǒng)分析（GIS技術(shù)）

地理信息系統(tǒng)可以將空間中不同領域的地理信息進行實時、動態(tài)監(jiān)測，該系統(tǒng)的形成需要運用到多種學科，地理以及信息技術(shù)是形成地理信息系統(tǒng)的重要基礎和保障。地理信息系統(tǒng)不僅可以對地球或者部分表層中的相關(guān)地理數(shù)據(jù)進行收集，從而儲存在數(shù)據(jù)庫當中，其還可以將數(shù)據(jù)庫中的原始數(shù)據(jù)信息自動整理、分析，以地理圖形的方式呈現(xiàn)出來，方便相關(guān)人員對其準確的地理位置信息進行查看，工作效率得到了明顯的提升[3]。由此可見，地理信息系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應用很好地彌補了遙感技術(shù)分類能力不足的問題，將兩種技術(shù)進行有效融合，對生態(tài)環(huán)境的保護將會更加有利。也正是因為地理信息系統(tǒng)具有很強的分析和整理能力，其在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，尤其對森林、植被等不易確定具體位置的生態(tài)區(qū)域得到了廣泛的應用。

1.3 全球定位系統(tǒng)分析（GPS技術(shù)）

全球定位系統(tǒng)在以前主要在軍事領域以及科學研究領域進行應用，但現(xiàn)如今對于全球定位系統(tǒng)的應用已經(jīng)非常廣泛了，在人們的現(xiàn)實生活中十分常見。全球定位系統(tǒng)可以準確、及時地為用戶提供所需要的位置信息。其工作的原理是，信息接收器會將收集到的位置信息傳遞到所連接的設備之上，連接設備會自動對傳遞的信息進行計算和轉(zhuǎn)化，并以用戶所需要的地圖坐標的形式進行位置信息的呈現(xiàn)，便于使用者進行查詢和觀看[4]。由此可見，全球定位系統(tǒng)具有精確定位的特點，將其應用在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中，監(jiān)測的工作效率將會得到明顯提升。但是，全球定位系統(tǒng)也并非十全十美，沒有任何缺陷的，其最大的不足之處就在于其雖然可以精確定位，但是并不能判斷監(jiān)測目標的屬性。因此，將RS技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)這三種技術(shù)進行融合，并共同應用到生態(tài)環(huán)境監(jiān)測當中，對提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的精準度以及效率具有重要幫助，從而實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的有效保護，構(gòu)建人與自然和諧相處的美好畫面。

2 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測相關(guān)內(nèi)容

2.1 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測簡介

在以前由于人們的環(huán)保意識相對比較淡薄，再加上信息技術(shù)發(fā)展水平有限，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測并沒有得到及時提出，其最早提出是在20世紀60年代，在以前人們普遍認為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測其實就是對自然生態(tài)中各種環(huán)境信息進行搜集的一種新型技術(shù)手段。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的出現(xiàn)加快了環(huán)境建設的步伐，更是環(huán)境建設過程中重要的技術(shù)保障，國內(nèi)外學者對于其的研究非常豐富，但對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的定義目前并沒有統(tǒng)一的界定，不同的學者對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的定義總是會產(chǎn)生不一樣的觀點[5]。但從總體上來看，國外學者對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測定義的研究更傾向于其是對自然界生態(tài)環(huán)境進行實時動態(tài)監(jiān)測，有助于人們對生態(tài)環(huán)境變化進行及時、有效掌握。在該理論下，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的主要內(nèi)容是人類生產(chǎn)活動對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的一些影響。而國內(nèi)部分學者在國外學者的研究基礎上，對生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的定義提出了更為全面的觀點，認為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測其實就是利用先進信息技術(shù)對整個生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)結(jié)構(gòu)以及生態(tài)功能進行實時觀察、監(jiān)測的一種重要手段，針對監(jiān)測到的各種數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行整理和分析，進而用于評價人類活動對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響和變化，針對一些不利的影響，通過進行數(shù)據(jù)分析找出問題的癥結(jié)所在，進而采取針對性的治理辦法，有效對生態(tài)環(huán)境進行保護，促進自然資源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[6]。時至今日，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的水平在不斷提升，其也在多個領域得到了廣泛的應用，對于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測概念的界定也應該加強研究，使其定義的界定更為完善。

2.2 生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測內(nèi)容

隨著科技的進步，現(xiàn)如今生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容也越來越廣泛，其不僅應用在河流、海洋、森林中，在農(nóng)田、氣候、濕地等多個領域也進行了應用。但自然界中本身就存在著多個生態(tài)系統(tǒng)，每一個生態(tài)系統(tǒng)本身都存在一定的差異，再加上人類生產(chǎn)活動的軌跡不同，對生態(tài)系統(tǒng)中的資源利用程度不同，所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)以及各類指標的變化也不盡相同[7]?；诖?，可以將生態(tài)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容劃分為宏觀生態(tài)監(jiān)測和微觀生態(tài)監(jiān)測兩個方面：（1）宏觀生態(tài)監(jiān)測的監(jiān)測范圍和監(jiān)測單位相對比較大，其主要的監(jiān)測對象是宏觀生態(tài)系統(tǒng)，通過遙感技術(shù)將生態(tài)系統(tǒng)中的信息通過傳感器傳遞到相關(guān)設備中，專業(yè)人士通過對相關(guān)數(shù)據(jù)的整理和分析，再利用地理信息系統(tǒng)，確定生態(tài)系統(tǒng)中出現(xiàn)生態(tài)環(huán)境問題的具體地理信息[8]。當然，宏觀生態(tài)監(jiān)測的內(nèi)容不止如此，還包括區(qū)域生態(tài)調(diào)查以及生態(tài)統(tǒng)計等。（2）微觀生態(tài)監(jiān)測所監(jiān)測的目標小而豐富，監(jiān)測的主要對象是生態(tài)系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)，運用多學科知識分析、處理其中的數(shù)據(jù)信息，得出微觀生態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)內(nèi)容[9]。微觀生態(tài)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)可以對生態(tài)環(huán)境污染程度、生態(tài)環(huán)境治理效果等進行準確的評價。

3 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的重要價值

3.1 對突發(fā)性生態(tài)環(huán)境污染事件進行防控

生態(tài)環(huán)境污染事件中會存在一些突發(fā)性的事件，此類事件發(fā)生時不僅時間不確定，且污染的傳播速度非常快，危害非常大，想要對其進行有效的控制，存在很大的難度。面對這些污染事件，如果提前有預防、有部署，所造成的危害和影響會得到一定的控制，但如果防控不力，所造成的危害將是不可估量的，不僅會對生態(tài)環(huán)境造成重大污染，更會威脅人類的生命安全，生態(tài)環(huán)境保護將會受到很大的打擊[10]。由此可見，面對突發(fā)性的生態(tài)環(huán)境污染事件，提前進行防控是非常必要的。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以通過生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測與反饋，進而通過整理與分析，提前預測一些可能發(fā)生的潛在生態(tài)環(huán)境污染事件，并采取相應的防控措施，最大程度上降低突發(fā)性生態(tài)環(huán)境污染事件所帶來的不利影響，避免更多的生態(tài)環(huán)境受到污染和破壞，從而更好地保護生態(tài)環(huán)境，造福于人類的生產(chǎn)和生活[11]。

3.2 提高生態(tài)環(huán)境保護工作的水平

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測不僅為生態(tài)環(huán)境保護工作提供了很大便利，還使生態(tài)環(huán)境保護工作的開展更具有針對性，工作效率更高，對生態(tài)環(huán)境保護更及時，效果更好。生態(tài)環(huán)境監(jiān)測可以實時、全面地監(jiān)測生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，相關(guān)工作人員通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理和分析，可以更直觀地感受到生態(tài)環(huán)境的變化，并更加準確地判斷生態(tài)環(huán)境在未來發(fā)展中可能存在的一些問題，采取相應的治理防控措施，為生態(tài)環(huán)境保護工作的有效開展保駕護航[12]。隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，利用生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測到的環(huán)境信息數(shù)據(jù)也更加全面、準確，為生態(tài)環(huán)境保護工作的開展提供有效的數(shù)據(jù)支撐，同時也進一步提高了生態(tài)環(huán)境保護工作的水平。

3.3 推動生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展

城市經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開對自然資源的開發(fā)和利用，在沒有找到自然資源替代品之前，大力發(fā)展工業(yè)勢必會對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞。但隨著人們生態(tài)環(huán)保意識的逐漸增強，人們已經(jīng)深切感受到環(huán)境污染對人們生活以及生命安全的影響，所以生態(tài)環(huán)境保護勢在必行，必須有效解決生態(tài)環(huán)境的污染問題[13]。但想要實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的和諧發(fā)展，必須謀求經(jīng)濟發(fā)展的新道路，助力經(jīng)濟發(fā)展結(jié)構(gòu)成功轉(zhuǎn)型。同時也要加強對生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，準確判斷生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示環(huán)境質(zhì)量不高或者出現(xiàn)明顯下降的重點區(qū)域，要及時采取相應有效的治理措施，使生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。

4 3S技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的實際應用

4.1 城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

3S技術(shù)在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中主要用于城鎮(zhèn)規(guī)劃及城鎮(zhèn)環(huán)境污染等方面。城鎮(zhèn)的快速發(fā)展離不開對城鎮(zhèn)資源的合理利用，為了實現(xiàn)這個目標就必須對城鎮(zhèn)發(fā)展做好規(guī)劃工作。利用3S技術(shù)中的RS技術(shù)可以實現(xiàn)城鎮(zhèn)發(fā)展現(xiàn)狀數(shù)據(jù)信息的收集工作，將收集到的數(shù)據(jù)信息錄入地理信息系統(tǒng)中，不僅方便對城鎮(zhèn)土地資源類別及實際面積的劃分和分類，還可以針對不同的土地用途做好土地的規(guī)劃利用工作[14]。當然，城鎮(zhèn)的發(fā)展需要以長遠發(fā)展的眼光看待，借助GIS技術(shù)可以更加合理地推測未來城鎮(zhèn)發(fā)展中土地資源的利用情況，對城鎮(zhèn)土地資源的合理規(guī)劃具有一定的參考價值。

在城鎮(zhèn)環(huán)境污染方面，大氣污染和水污染是直接影響人體健康的重要污染類型，為了有效解決大氣污染和水污染問題，就必須加強對兩者的監(jiān)測。利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)對大氣環(huán)境污染進行監(jiān)測，可以將搜集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為大氣環(huán)境污染分布圖，并通過航拍技術(shù)清晰地了解導致大氣污染的污染源以及污染物質(zhì)的分布情況等，以此了解大氣污染程度，并采取相應的措施來解決大氣污染問題[15]。而在水體污染的監(jiān)測中，通過RS技術(shù)可以清晰地了解水體中污染物質(zhì)的含量以及分布情況，水體中泥沙的含量以及渾濁程度等。通過遙感技術(shù)對水體進行監(jiān)測，可以及時了解水體污染程度，避免水資源被污染后影響人體健康。

4.2 森林生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

保護森林不僅可以增加地球的綠化面積，還可以降低水土流失、滑坡等自然現(xiàn)象的出現(xiàn)。想要更好地保護森林，就必須對森林病蟲害、森林火災以及野生動植物等進行有效監(jiān)測，防止森林生態(tài)環(huán)境被破壞。利用3S技術(shù)對森林生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成等進行監(jiān)測，不僅有助于做出有效保護森林的針對性保護政策，還有助于保證森林發(fā)展規(guī)劃的科學性。在森林病蟲害的監(jiān)測中，通過監(jiān)測可以了解森林病蟲害的分布范圍對森林生長產(chǎn)生的影響，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋，了解適宜病蟲害生長的環(huán)境，進而采取針對性治理病蟲害的措施，有效及時地解決森林病蟲害問題[16]。而在森林火災的監(jiān)測中，利用3S技術(shù)可以實時對森林進行監(jiān)控，并可以不斷完善森林火災預警系統(tǒng)和森林撲火指揮系統(tǒng)，有效預防森林火災的發(fā)生，提高森林火災的撲救能力。

4.3 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進行保護，可以有效改善土壤質(zhì)量，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。那么在對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進行監(jiān)測的過程中，3S技術(shù)的應用可以監(jiān)測土地的生產(chǎn)潛力、土地的適宜性以及土地的鹽堿程度等，針對不同性質(zhì)的土地，進行適宜的農(nóng)作物種植，將更有利于農(nóng)作物的成長，同時也實現(xiàn)了對土地的合理利用。利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)，可以對土地資源的現(xiàn)狀進行清晰全面的反饋，同時還可以采集農(nóng)作物的生長狀態(tài)以及土壤水分的旱澇情況等，為農(nóng)作物生長及時提供適宜的生長環(huán)境。此外，利用RS技術(shù)和GIS技術(shù)還可以及時了解土地退化的情況，對土地發(fā)展和應用現(xiàn)狀進行科學、合理地評價，進而采取相應的治理措施來防止土地退化程度的不斷加重，實現(xiàn)對土地退化的有效治理。

4.4 草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

應用3S技術(shù)在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中所采集到的相關(guān)信息都是以數(shù)字形式呈現(xiàn)，且3S技術(shù)還可以對搜集到的數(shù)據(jù)信息進行自動定量分析和數(shù)據(jù)處理，給草原環(huán)保工作的開展提供了很大的便利，工作效率得到了明顯提升。隨著監(jiān)測領域的不斷擴大，3S技術(shù)可以有效實現(xiàn)全域監(jiān)測，且隨著3S技術(shù)水平的不斷提高，監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度也得到了相應提升。特別是草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，因草原中的植物種類比較豐富，必須擁有一個強大的數(shù)據(jù)庫儲存草原生態(tài)環(huán)境的各種數(shù)據(jù)，為日后草原生態(tài)環(huán)境的良好發(fā)展奠定堅實的基礎。從3S技術(shù)在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的實際應用看，借助其RS技術(shù)和GPS技術(shù)，可以對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)相關(guān)內(nèi)容進行全面監(jiān)測和反饋，這對提高草原區(qū)域生態(tài)安全性具有重要參考價值，再加上3S技術(shù)中GIS技術(shù)的應用，將會更有利于在草原生態(tài)環(huán)境監(jiān)測下實現(xiàn)草原信息化、智能化的管理，提高草原現(xiàn)代化管理水平。

5 結(jié)語

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測對于生態(tài)環(huán)境保護工作的開展是非常必要的，借助3S技術(shù)，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測水平得到了明顯提升。但由于3S技術(shù)的應用越來越廣泛，所以要不斷完善3S技術(shù)并對其進行合理利用，才能提高生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的科學化和高效化，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的保護。