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“3S”系统和技术及其在生态环境保护方面的应用
作者:管理员    发布于:2016-08-20 08:34:57    文字:【】【】【

  1概述系统)、GPS(定位系统)为基础的新的综合技术。RS指不直接借助有关目标或现象而能收集信息、并能对其分析、解释和分类的一种方法;GPS具有不依赖于地面控制点,在空中直接将遥感图像定位的功能;GIS是空间数据的获取、储存、检索、分析及显示的专门化数据管理系统。3S技术目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源的勘探和军事侦察等各个领域。

  1999年6月江书记在西安向全党、全国人民发出了西部大发的动员令。由于我国西部地区自然生态条件恶劣,再加上人为破坏严重,因此西部大开发的问题首先是保护和恢复生态环境的问题,其次才是合理发和利用。

  在西部大开发中,对生态环境的保护成为重中之重,成为西部大发的前提和总要的目标,是实现江总书记提出的“再现秀美山川之大西北”目标的重要保证。我国西部生态环境问题涉及的内容非常广泛,主要有生活环境恶化、植被覆盖率降低、生物多样性减少、土壤退化(包括沙漠化、盐碱化和i;壤侵蚀)加剧、土地利用率下降等。由于西部生态环境问题在时间上的深远性,在空间上的广延性及影响的综合性、区域性和复杂性,采用传统的研究方法在数据的监测收集、动态跟踪和信息的处理分析方面遇到很大的障碍。但通过借助于3S系统技术,即先进的遥感(ES)技术、辅之以地球定位系统(gps)的定位以及地理信,a系统(GIS)的集成数据能力,可对生态系统进行大面积、动态的、时空一体化的研究。同时,对生态系统各要素的动态监测、探测和生态环境系统的恢复起决策作用。可以预见,3S技术将在西部的生态环境的保护中发挥巨大的作用。

  23S系统技术的功能与作用2.1地理信息系统(GIS)地理信息系统(GIS)是一门介于地球科学与信息科学之间的交叉科学,它是近20年来迅速发展起来的一门新型技术科学。它以地理空间数据库为基础,对空间相关数据进行采集、管理操作、分析、模拟和显示,并采用地理模型分方法,适时提供多种空间和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务。GIS将地学空间数据与计算机技术相结合,通过系统建立、操作与模型分析,产生对资源、环境、区域规划,管理决策、灾害防治等方面有用的信息。GIS按其内容可分为三大类:专题信息系统:是具有有限目标和专业特点的地理信息系统,为特定的专门目的服务,如水资源管理信息系统,矿产资源信息系统,农作物估产信息系统,草场资源管理信息系统,水土流失信息系统和环境管理信息系统。区域地理信息系统:主要以区域综合研究和全面信息服务为目标,可以按行政、自然和流域分区。如加拿大国家信息系统,美国橡树林地区信息系统和我国黄河流域信息系统。地理信息系统工具:它是一组具有图形图像数字化、储存管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包。如美国环境系统研究所研制的ARC/INFO系统,美国耶鲁大学森林与环境研究学院的MAP系统以及北京大学研制的微机地理目息系统工具Spaceman等。

  遥感(RS)遥感(RS)是60年代蓬勃发展起来的一门新兴的综合性探测技术,它不直接借助有关目标或现象,自距离地物几公里到几百公里、甚至几千公里的飞机、飞船、卫星上,使用光学或电子光学仪器(称为遥感器)接受地面物体反射或发射的电磁波信号,并以图像胶片或数据磁带的形式记录下来,传送到地面,经过信息处理、判读分析和野外实地校正,终服务于资源勘探、环境动态监测和规划决策。通常把这一接收、传输、处理、分析判读和应用遥感信息的全过程称为遥感技术。任何一个遥感任务的实施,均由数据获取、有用信息抽取和遥感应用三个基本环节组成。它的主要特点是探测范围大,获取资料的速度快、周期短,受地面条件限制少,手段多,获取的信息量大。遥感的应用主要包括对某种对象或过程的调查制图、动态监测、预测预报及规划管理等不同的层次。实践证明,现代遥感技术在地球资源、环境及自然灾害调查、监测和评价中的应用,具有许多其他技术不能取代的优势,如宏观、快速、准确、直观、动态性和适应性等。

  2.3定位系统(GPS)GPS是利用多颗人造地球卫星,直接在空中将遥感图像定位,从而能够确定出探测目标的准确位置,进行对探测目标的适时位移变化研究,进一步发挥遥感技术的实际应用。由于GPS技术复杂、使用费用高,目前在军事侦察方面应用较多。

  2.43S的结合应用GIS和ES是两个相互独立发展起来的技术领域。随着它们应用领域的不断开拓和自身发展,即由定性到定量、由静态到动态、由现状描述到预测预报的不断深入发展,二者的结合也越来越深人。首先,GIS要求储存大量的有关数据,这些数据开始主要是通过地图数字化建立起来的,用户不能直接接触到原始资料及信息;其次GIS为保持系统的动态性和现时性,要求它及时更新系统中的数据。而EP作为一种获取和更新空间数据的强有力的手段,能及时提供准确、综合和大范围的各种资源和环境的动态监测数据。因此,GIS和ES的结合,即可保证GIS具有高效和稳定的信息源,又可对遥感信息进行适时处理、科学管理和综合分析,实现监测和预测的目的。GIS、ES结合GPS的定位功能,更有利于生态环境保护的定位定量研究。

  33S系统技术在生态环境保护方面的应用3.1在环境影响评价中的应用生态环境保护工作的一项重要任务就是对人类活动的环境影响进行评价。环境影响评价要对大气、水土、生物、噪声等生态中的各个因子进行空间评价和综合分析,并提供大量的图形。环境影响是各种环境因素的综合,是过去、现在、可预测的将来各种因素在时间和空间上的积累,而这正是GIS的优势所在。GIS在环境影响评价中可用于多因子综合评价(利用Overlay技术),污染物数字浓度模型生成,景观视觉效果分析,评价图形生成等。GIS和ES技术结合还可生成不同的土地利用类型图,如某一区域的水体分布、农业用地、城市用地和自然植被分布图等,可用于区域环境影响评价和战略环境影响评价(SEA)。ohnston等在研究某个城市区域中水生群落湿地与水质的关系时,提出一种环境累计影响的方法。这种方法通过运用GIS技术,建立水生群落位置与水质相关模型,找出湿地损失对水质影响的指标,从而得出“湿地边界、类型和位置对下游水质有很大影响”的评价结论。

  3.2在生态系统中植被研究中的应用ES技术通过利用不同的遥感器,可以对土壤植被情况进行监测,通过(下转第30页)比较发达的城市,通过政府干预的方式发文,规定上水管不得使用镀锌钢管。取而代之的为上水塑料管、铜管、复合管等新型管材,并已达到了良好的效果。新型管材取代镀锌钢管是减少二次污染的一个趋势。若经济不允许,至少每户的上水管应采用新型管材。

  水箱、水池中水质的污染的防治措施将小区生活与消防用水水池分设,并加强管理,对其佘氯量进行测试。在经济条件允许的情况下,加设消毒净水设备。其电解所产生的CL02、CL2、03、H202等多种强氧化剂,具有较强的杀菌能力。尤其CL02可较好地吸附和渗透细胞壁,有效地氧化细胞内巯基的酶。

  (:蔡广,女,工程师,从事给水排水设计。)对大肠杆菌的杀灭作用也很明显。虽然消毒净化器能较好的综合上述气体的优点,能起二次消毒作用,但对于浊度的处理起不了作用。所以作为二次供水的水池、水箱应作到经常清洗,定期排污。用户应加强自我保健意识,可配置家用净水器,将水中浊物加以过滤。

  水箱的材质,以前多用钢板水箱。现场裁、焊而成。经防腐处理后使用。因钢板经热切、焊等过程,保护层被破坏,易氧化腐蚀,故对水质的影响非常大。装配式水箱比较好的避免了这一环节,其材质为热镀锌钢板、不锈钢板或玻璃钢板。在施工中,只需用密封条将板对接,螺丝上紧即可。其内水质较普通钢板中要好。

  (上接第16页)GIS的综合分析,可对一个区域的植被演化等情况进行监测、分析,了解植被演化的动态,为决策提供服务。目前主要应用内容有:植被的识别,植物季相节律的研究,植被类型的研究,植物退化演替研究,植物生物量研究等。ES和GIS对植被的研究可用于对退化生态系统的研究,湿地生态系统的研究和森林生态系统的研究等。

  在生态系统中对土壤的研究3S在生态系统中对土壤的研究包括土壤水分研究,土壤填土、土地类型填土,土壤沙化、盐碱化及土壤侵蚀研究。如中科院新疆沙漠研究所王让会等通过应用多时相、多波段、多平台遥感信息,在野外调研的基础上编制了阿拉干地区不同年代沙漠化类型图,利用ARC/INFO软件制作沙漠化动态图,通过GIS提供的资源环境定量数据,应用系统论、信息论和控制论的观点分析阿拉干地区沙漠化演替过程,预测了其沙漠化的发展趋势。又如我国有关专家利用ES技术对兴国县水土流失进行了动态监测,分析了土壤侵蚀空间分布特点,流失面积的动态变化,侵蚀量的动态变化,土壤侵蚀类型的转化,并评价了水土流失的综合效益。

  3.4在环境管理、城市规划方面的研究GIS用于城市规划主要可实现城市环境规划的数据调查评价、预测、功能区划、规划方案的产生与决策以及制图等特定的要求,在环境管理方面,可实现基础环境数据库系统、环境污染模型及区域污染图、环境的数据传输等。另外,中科院GIS所还利用ES用于城市固体废弃物的堆积识别中。

  4结语江总书记的西部大开发动员令,给西北的发展尤其是生态环境的保护提供了一个契机,同时也给环保研究工作者辟了新的研究课题。生态环境保护工作的复杂性要求我们必须不断学习并掌握应用现代高科技手段。3S技术系统是近年来发展起来的新兴的交叉技术科学,利用3S技术在西部生态环境的保护和管理中有很大的优势,同时也需要环保工作者做大量的工作把它应用的生态环境的保护中。(:张景林,1995年毕业于西北农业大学,获农业生态学硕士学位。现在陕西省环境科学研究设计院从事清洁生产和环境管理体系认证的咨询工作。)

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