3S技术在生态环境监测中的应用.pdf

环境保护-54-3S技术在生态环境监测中的应用饶 丹，刘雅旋，梁 柱，刘 壮（湖北省生态环境厅孝感生态环境监测中心，湖北 孝感 432100）摘要：本文针对3S技术相关内容展开分析，讨论了3S技术在生态环境监测中的应用流程，内容包括遥感图像数字化处理、遥感图像解译处理、建立生态环境监测数据库、野外核查及数据库更新。通过研究3S技术在生态环境监测中的具体应用，涉及城市生态环境、森林生态环境、农业生态环境、草原生态环境等领域，其目的在于提高对3S技术应用价值的认知水平，确保生态环境监测数据的完整性与准确性。关键词：3S技术；遥感技术；地理信息系统；生态环境监测中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-14-18Application of 3S Technology in Ecological Environment MonitoringRao Dan,Liu Yaxuan,Liang Zhu,Liu Zhuang(Xiaogan Ecological Environment Monitoring Center of Hubei Provincial Department of Ecology and Environment,Xiaogan 432100,China)Abstract:This article analyzes the relevant content of 3S technology and discusses the application process of 3S technology in ecological environment monitoring.The content includes remote sensing image digitization processing,remote sensing image interpretation processing,establishment of ecological environment monitoring database,field verification and database update.By studying the specific application of 3S technology in ecological environment monitoring,it involves urban ecological environment,forest ecological environment,agricultural ecological environment the purpose of grassland ecological environment and other fi elds is to improve the cognitive level of the application value of 3S technology,and ensure the integrity and accuracy of ecological environment monitoring data.Key words:3S technology;remote sensing technique;geographic information system;ecological environment monitoring引言所谓3S技术，它是集遥感技术（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）为一体的高科技技术的统称。科学技术不断发展的今天，3S技术也获得了长足发展，逐渐成了当前获取空间地理信息、空间信息分析、空间信息应用的重要的核心高科技技术，同时，在生态环境的监测和测评中也得到了广泛应用，具有良好的应用前景。13S技术概述1.1遥感技术（RS)遥感技术是利用外层空间对地球表面的各类生态环境事物进行监测，对其所产生的电磁波信息，通过扫描、摄影等方式进行数据传递，相关工作人员对采集到的信息进行归类和处理，最终还原出电磁波信息想要传递的物体形态或性能等各种信息。该技术具有采集信息多样化、广泛化，且采集效率高的特点，将其应用到生态环境监测中，可以提高30%50%的数据采集速度，从而实现对地球上各种生态环境事物的大范围治理，更好地保护生态环境。但是，遥感技术并不能对采集到的数据信息进行有效的分类和定位，因而增加了相关工作人员的工作量和工作难度，影响了生态环境治理和保护工作的高效开展1。1.2全球定位系统（GPS）从目前的发展情况来看，全球定位系统已经在许多领域得到了应用，如军事领域、环境保护领域、地质勘察领域等，成为人们生活的重要组成部分。全球定位系统在应用中，具有准确性高、及时性强等特点，技术的工作原理在于，设置的信息接收器，会将采集到位置信息直接传送到连接设备中，利用计算机软件来对各类信息进行计算与转化，同时也会根据需求，在对应位置以地图坐标的方式进行直接展示，利于信息的查询与观看。将其应用到生态环境监测活动中，能够将监测工作效率提高1.5倍以上，根据获取到的数据来拟定生态环境保护措施，提高生态环境保护质量2。1.3地理信息系统（GIS）地理信息系统可以将空间中不同领域的地理信息进行实时、动态监测，该系统的形成需要运用到多种学科，地理以及信息技术是形成地理信息系统的重要基础和保障。地理信息系统在应用中，可以对各类地理数据进行科学化采集，同时按分类要求将其存储在相应的数据库当中，在计算机软件的辅助下，可以对各类原始数据进行自动整理与分析，最终以地理图形的方式直接呈现出来。地理信息系统在生态环境监测中的应用，第一作者简介：饶丹（1982-），男，本科，工程师，研究方向：环境监测，环境影响评价，环境污染与防治等。环境保护-55-能够有效弥补遥感技术能力不足的问题，从而得到更加容错率小于2%的分析数据，为生态环境保护活动的推动提供良好参考3。23S技术在生态环境监测中的应用流程2.1遥感图像数字化处理利用遥感技术获取到基础数据后，需要先对数据进行数字化处理，具体的处理要点如下：（1）做好数据预处理，遥感图像的数据处理环节，会根据要求依次进行几何校正、辐射校正、信息去噪、图像增强、图像分类处理等工作，以此来得到完整可靠的遥感图像，便于下阶段数据处理活动的进行。（2）遥感图像假彩色合成处理，利用ERDAS8.7软件，来对假彩色进行合成化处理，从而得到研究区域的假彩色合成图像与彩色合成图像。（3）图像色彩调整，在遥感图像的采集中，会包含一些被云或者雪覆盖的图像，这些图像则需要进行增强处理，一般情况下会先处理无云或者无雪的图像，随后再叠加到其他图像上，得到所需的遥感图像4。（4）完成信息几何精度校正，利用投影转换的方式来校正信息精度，前期遥感图像采集阶段，需要科学控制影像控制点数量，并对其进行均匀分布处理，以得到准确可靠的信息处理结果。2.2遥感图像解译处理在遥感图像解译处理活动中，会基于地理信息系统来进行处理，具体的处理步骤如下：（1）数据预处理，在软件正式解译前需要对投影的中央经线进行统一转化，使其可以成为满足软件处理的相关数据，利于后续活动的快速推进。（2）遥感图像解译，利用Arc GIS软件来对图像进行判读，在判读活动中会先判读影像顶部，然后从左到右、从上到下依次完成判读，在判读活动中，会根据图像颜色、形状、阴影情况、纹理等内容来确定目标地类，便于后续处理活动的进行5。（3）在遥感图像的判读活动中，也需要从中提取出目标地物的最小单元，一般情况下，面状地类的最小单元应大于120 m120 m，而图斑短边宽度的最小值为2个像元，以满足后续数据分析活动的推进。另外，整个判读过程的精度应大于85%，而且描边需要保持圆润，便于信息提取与整合活动的进行。2.3建立生态环境监测数据库为了方便生态环境监测活动的进行，需要在原始数据完成处理后，建立起相应的生态环境监测数据库，提高所整理数据的应用价值。在具体的处理活动中，会在Arc/Info WorkStation当中，对错误情况进行检查，如果发现悬挂点存在没码、重码的问题，此时则需要在ArcEdit当中，使用已经编辑好的菜单命令，对于悬挂点进行删除，同时根据遥感图像将错误属性的代码进行清除，同时建立起相应的拓扑关系，对于各项信息进行重新整理，直到完成所有悬挂点的处理，建立契合需求的数据库6。2.4野外核查及数据库更新在人机交互判断活动中，也存在着遥感图像特征清晰度不足的问题，而这些容易出现误判的遥感图像，也需要建立代表性线路进行修正，以得到准确的分析数据。在具体实践中也需注意以下内容：（1）做好核查点的布置工作，根据遥感影像分析结果，确定需要野外核查的区域，并在区域内根据地形特征、地块类别来布置核查点，以得到完整、可靠的分析数据7。（2）为了提高验证解译精度，在应用中也需要基于土地利用情况和交通情况，在合适区域内布置了若干临时点，做好这些点的编号工作，并按要求对这些数据进行整理，确定准确数据后也会对数据库中的对应内容进行更换，从而提高所整理图像的科学性与合理性。33S技术在生态环境监测中的具体应用3.1城市生态环境监测从现阶段的发展情况来看，城市化进程处于较快的发展状态，同时也带来了较为严重的城市生态环境污染问题，影响到城市居民的生活质量。将3S技术应用于城市生态环境监测活动中，对于解决城市污染问题有着积极作用。具体体现在以下几方面：（1）分析生态环境形成分类，例如，在某城市开展生态环境监测活动时，基于3S技术获取到的相关数据，将城市区域划分为居民区、生态建设区、工业区等，依托获取到的数据帮助地方生态管理部门了解该城市的生态情况，制定针对性环保措施。过程中也会利用GIS技术来对这些采集到的信息进行整理，依托丰富的数据基础，提高决策科学性8。（2）处理城市垃圾污染问题，实际应用中会使用RS技术了解目前城市垃圾的分布情况，完成图像数据整理后，会使用GIS技术整理垃圾的具体分布点，根据垃圾分布点所属区域、垃圾堆积情况，来对垃圾进行有效管理，起到减少城市垃圾的作用。3.2空气和水土质量监测在城市化进程快速推进的背景下，空气和水土质量问题也日益严重，影响到区域居民的生活质量和身体健康。将3S技术应用于空气和水土质量监测活动中，对于环保治理措施的拟定有着积极的促进作用。3S技术的具体应用表现为以下几点：（1）开展空气污染监测工作，例如，某城市环境监管部门，利用3S技术获取到的相关数据，对该区域的空气污染情况进行初步分析，在实际分析中，根据区域实际情况在重点区域提高监测点密度，获得完整且准确的数据。根据获取到的数据环境监管部门来制定大气污染治理措施，将环境污染治理速度提高了10%30%。而且在得到相应数据后，利用GIS技术来快速整合分析信息，确定大气污染治理顺序，加快了当地污染问题的处理速度9。（2）开展水环境污染监测工作，基于3S技术获取到的相关数据，可以得到准确可靠的水环境污染情况，各区域水系的水质等级，最后所有数据都会在GIS软件中进行快速整合，确定水系污染的治理顺序，并根据水循环特征选择恰当治理策略，有序改善区域水环境。（3）开展土壤污染监测工作，基于3S技术来对土壤质地、土壤特征等数据进行整理，从而判断出区域土壤环境污染情况，污染问题的危害性，以此来拟定针对性处理措施，并做好相应的隔离措施，避免土壤污染问题威胁周围环境的安全性。3.3森林生态环境监测森林资源作为一类重要的生态资源，森林生态环境的稳定性也将直接影响到地方气候和水土环境。将3S技术应用到森林生态环境监测活动中，可以提升森林生态系统稳定性，及时处理森林灾害等活动，确保森林资源利用价值的充分发挥。3S技术的具体应用表现为以下几点：（1）开展森林资源分布情况的监测工作，基于3S技术获取到的相关森林数据，可以对目标区域内森林资源的分布情况、具体范围、森林资源边界线等内容进行整理。为保证分析结果的精准度，也会根据地形波动合理布置控制点，以此来作为像素