基于“3S”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究1 精品
基于―3S‖技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究信息与工程技术学院农业水利工程专业付成威（指导教师：倪福全职称：教授）摘要：饮用水水质与人类健康密不可分，不良的饮用水直接危害人类的健康。
健康风险评价是以风险度为评价标准，定量描述饮用水水质对人体健康产生危害的方法。
本文以EPA健康风险评价模型为基础，以饮用水水水质为研究对象，通过野外调查、水质采样、水质检测、健康风险计算和GIS专题地图制作等步骤，对名山县41个检测的饮用水中铜、铁、六价铬、硝酸盐和氟化物进行了检测和评价，结果表明：1. 名山县41个检测点饮用水中，六价铬污染情况最严重，有97%的地点六价铬含量超标。
硝酸盐污染情况其次，49%的地点六价铬含量超标。
铁污染程度一般，13%的地点超过了标准。
氟化物污染程度较低，2%的氟化物含量超标。
41个监测点中，铜含量全部符合标准要求。
2.名山县的饮用水中，六价铬致癌风险的属于VI极高风险等级，铜非致癌健康危害等级为III级中风险，铁非致癌健康危害等级为II级中——低风险，六价铬非致癌健康危害等级为VI级极高风险，硝酸盐非致癌健康危害等级为IV级中——高风险，氟化物非致癌风险健康危害等级为IV级中——高风险。
3.名山县东南地区铁、铜风险较高；名山县东部地区硝酸盐风险较高；名山县南部氟化物风险较高。
关键词：名山县；水质；健康风险评价；GIS；The health risk assessment for quality of rural drinking water source in Mingshan county based on “3s” technologySpecial field: Agriculture hydraulic engineering Name: Fu ChengweiTutor: Ni FuquanAbstract drinking water quality and human health are inseparable, poor drinking water directly harmful to human health. Health risk assessment is a quantitative description for the drinking water quality on human health based on risk degree evaluation criteria.In this paper, based on EPA health risk assessment model, we detected and evaluated hexavalent chromium copper iron nitrate and fluoride in drinking water at 41 detection in Mingshan by field surveys, water sampling, water quality testing, health risk calculations and GIS thematic map production. It turned out that:1. In Mingshan 41 test points in drinking water, hexavalent chromium, the most serious pollution, 97% of the locations exceeded the hexavalent chromium content. Followed by nitrate pollution, 49% of the locations exceeded the hexavalent chromiumcontent. General degree in pollution of iron , is 13% more than the standard location.Low level of fluoride pollution has exceeded 2% of the fluoride content. 41 monitoring points, the copper content in all standard requirements.2. Mingshan drinking water, hexavalent chromium is carcinogenic risks of VI risk level, copper non-carcinogenic health hazard rating of risk level III, non-carcinogenic health hazard Iron II level in grade - low-risk, non-carcinogenic chromium VI level health hazard rating of high risk, non-carcinogenic health risks of nitrate levels in the IV class - high risk, fluoride and non-cancer health hazard rating of risk level IV Medium - high risk.3. Risk of iron and copper in Southeastern of Mingshan is higher; Risk of nitrate in east of Mingshan is higher; Risk of fluoride in South of Mingshan is higher.Key words: Mingshan; water quality; health risk assessment; GIS;第一章绪论1.1选题背景水资源是整个国民经济和人类生存的命脉，水对人的生命和健康至关重要，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。
然而，全球每六人中有一人不能持续获得安全饮用水，人类90%的癌症是由化学致癌物引起的[1]，饮用不良水质导致的消化疾病、传染病、皮肤病、糖尿病、癌症、结石等多达50多种，世界上贫困地区80%的疾病是由饮水不安全引起的，每天约有2.5万人因此而死亡[2]，全世界发展中国家1/3的城市人口得不到安全的饮用水[3]。
在中国，通过饮水发生和传播的疾病就有五十多种。
要减少疾病，提高健康水平，最行之有效的措施就是使广大人民群众得到安全的饮用水。
安全饮用水是人类生存的基本需求。
实施农村饮水安全工程，是社会主义新农村建设的重要任务，对于保障广大农民群众身体健康和生命安全，改善农村人居环境，提高农村生活质量，加快实现全面建设小康社会目标，具有重要意义。
近年来，我国在保障农村饮水安全方面取得了明显的进展。
但是，农村饮水安全工程建设和管理任务依然十分艰巨，迫切需要继续采取有效措施，进一步加大工作力度，把这件广大农民群众最关心的实事办实，好事办好。
我国是一个人口众多的发展中国家，13亿人口70％以上居住在农村(包括镇)[4]。
我国又是一个水资源相对紧缺的国家，人均水资源占有量少，降雨时空分布不均，夏秋多，冬春少；东南多，西北少。
北方大部分地区资源性缺水，南方部分地区季节性缺水。
再加上自然地理条件复杂，农村地区经济社会发展相对落后，许多农村地区饮水问题突出，严重影响人民群众的生活，威胁人民群众的身体健康。
目前我国农村供水设施、规模普遍较小且简陋，仍以传统、落后的分散式供水为主，自来水普及率低，供水水质低劣，管理落后。
广大农村地区高氟水、高砷水、苦咸水、有机物污染水、血吸虫等，造成全国3亿多农村人口饮水不安全[5]，其中，1.9亿人饮水中有毒物质含量超标。
因此，获得安全饮用水是人类生存的基本需求，是解决农村饮水安全问题是农民的迫切需要，是建设社会主义新农村的重要内容，也是各级政府的重要职责。
2011年中央一号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》正式公布。
这是新中国成立62年来中共中央首次系统部署水利改革发展全面工作的决定。
这个综合性政策文件，以水利改革发展为主题，向全党全社会发出了大兴水利的明确信号[6]。
文件中讲到，我国要继续推进农村饮水安全建设。
到2013年解决规划内农村饮水安全问题，―十二五‖期间基本解决新增农村饮水不安全人口的饮水问题。
文件为全面规划和实施―十二五‖农村饮水安全工程的建设提供了准确的依据。
近年来，健康风险评价正逐渐兴起并成为一个新的研究领域[7-10]。
健康风险评价是把水环境污染与人体健康联系起来的一种新的评价方法。
其目的在于估计特定环境条件下的化学或物理因子对人体、动物或生态系统造造成损害的可能性及其程度大小。
目前，健康风险评价主要用于评价各种气、液、固态物体对人体健康危害的影响，水质健康风险评价的主要特点是以风险度作为评价指标，把水环境污染和人们身体健康联系起来，定量描述污染物对人体产生健康危害的风险。
水质风险评价目的是在于估计特定环境条件下的化学或物理因子对人体、动物和生态系统造成损害的可能性及其程度大小。
全面开展农村水质健康风险评价十分必要，通过饮用水源水质健康危害的风险度评价，可以直接得到以健康危害的风险度表示的水源水质的综合结论。
1.2 选题目的和选题意义1.2.1 选题目的获得安全饮水是人类的基本需求，让每个人都得到安全饮水是人类的共同愿望。
做好农村饮水安全研究工作，关系到广大农村人民群众的身体健康乃至生命安全，是社会发展的必然要求，是维护广大农村人民群众根本利益、落实科学发展观的基本要求，是实现全面建设小康社会目标、建设社会主义新农村、构建社会主义和谐社会和建设资源节约型、环境友好型社会的重要内容。
由此可见，在以人为本、构建和谐社会的大背景下，研究农村饮水安全问题具有重要现实意义。
同时为丰富农村饮水安全理论，指导农村饮水安全实践提供参考和依据。
本项目选题目的是：（1）深入理解农村饮水安全问题，提高当地群众的健康水平。
（2）探索―十二五‖期间，本区应该采取哪些措施进行水质健康风险的控制与管理。
如何将研究成果推广应用到其它类似区域，探索―十二五‖民生水利发展方向，确保农村水质安全，保护人类健康，保护生态环境。
（3）改善了农村生活环境，促进了新农村建设。
农村饮水安全工程的建设是新农村建设重要的环节，关系到农村居民的生存、生活和生产等切身利益，是―民心工程‖、―德政工程"和―三个代表‖重要思想在农村的具体体现。
3S技术在生态环境监测中的应用
3S技术在生态环境监测中的应用随着人类经济的快速发展和工业化的加速推进，对环境保护的需求也日益增长。
生态环境监测作为环境保护的重要手段之一，对于准确评估和监测环境状况、提出相应的对策至关重要。
近年来，3S技术（即遥感、地理信息系统和全球定位系统）的广泛应用为生态环境监测带来了巨大的进步和改进。
本文将详细介绍3S技术在生态环境监测中的应用，并探讨其在未来的发展趋势。
一、遥感技术在生态环境监测中的应用遥感技术通过获取地球表面的高分辨率影像，实现了对自然地理要素的快速获取和准确识别。
在生态环境监测中，遥感技术能够提供大范围的信息，并能有效监测陆地覆盖变化、植被覆盖情况、土地开发利用以及水体质量等指标。
首先，遥感技术能够实现全球范围内陆地覆盖变化的监测。
通过获取和分析遥感影像，可以评估和监测土地的变化情况，包括城市扩张、农田退化和森林破坏等。
这些信息对于生态保护政策的制定和实施具有重要意义。
此外，遥感技术还可以准确识别和监测植被覆盖情况。
植被作为生态系统的重要组成部分，对于维持地球生态平衡具有重要作用。
通过遥感技术获取的影像，可以精确定量植被覆盖率、植被类型和植被状况等指标，提供科学依据用于制定植被保护和恢复计划。
另外，遥感技术也能够监测水体质量变化。
通过获取水域遥感影像，可以分析水体的营养盐含量、藻类浓度、水体透明度等指标，从而评估水质状况，并为制定水环境保护措施提供数据支持。
二、地理信息系统在生态环境监测中的应用地理信息系统（GIS）是一种将地理空间数据与属性数据相结合的信息系统，可以用于存储、管理、处理和分析空间数据。
在生态环境监测中，GIS可以帮助整合和分析各种环境数据，提供空间分析和决策支持。
首先，GIS可以用于环境敏感区域的划定。
通过收集和整合土地利用、地形、水体分布等数据，结合相应的空间分析工具，可以准确划定环境敏感区域，为环境保护和规划提供参考依据。
此外，GIS还可以用于环境风险评估和环境规划。
基于3S技术的重要水源地生态保护应用研究
０ 引 言
水是生命之源 ， 获得安全饮水是人类 的基本要求和
基本人权。重要水源地生态保护问题受到党 中央、 国务 院的高度重视 和社会 各界的广泛关注。随着工农业 的 快速发展和城镇化 建设 的加快 ， 民生 活水平 不 断提 人
护 区范 围 的方法 。
１２ 研究 ３ ． ｓ技术提取 、 表达保 护区生态分析 因
维普资讯
第３ Ｏ卷 第 ３期
２０ 年 ６月 ０７
测 绘 与 空 间地 理 信 息
Ｇ ＭＡＴ Ｃ ＆ Ｓ ＡＴ Ａ ＮＦ ｌ Ｔ ｏ Ｔ ＨＮＯ ＯＧＹ ＥＯ ＩＳ Ｐ Ｉ Ｌ Ｉ ｏｌ Ａ Ｉ Ｎ ＥＣ Ｌ
Ｖｏ ． ０ ， ． １ ３ Ｎｏ ３
照《 全国饮用水水 源地环境保 护规划》 批规范 （ 报 国家
环保总局 ，０ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年 ６月） 确定划 分河流 型饮用 水水源 ２０ ，
保护区和湖泊 、 水库型饮用水水源保护 区的原则 。
２ １ １ 河 流 型饮 用 水 水 源保 护 区 ． ．
１ 水 域 范 围 ）
一
理、 保护 、 执法 的重要前提。因此 ， 针对重要水 源体 的实
Ｊｎ’２ ０ ｕ ？， ０ ７
基于 ３ Ｓ技 术 的 重 要 水 源 地 生 态 保 护 应 用 研 究
王 小军 贾 玲
（ 国家测绘 局海南 基础地理信息中心 ， 海南 海 １ ５００ ） ３ ７２３
摘
要 ： 究基 于 ３ 研 Ｓ技 术的 重要水 源地 生态保护技 术 ， 定 了保 护 区范 围的划分、 态分析 因子及监测手段 。 确 生
破坏因素及破坏量 ， 确定破坏 的影响范 围， 研究重 要水
源保护区生态要素因子分析 、 评估及监测方法。
3S技术水利工程中的应用
6.GIS的发展
(1)国外：已进入商品化生产阶段。 (2)国内：（大体分为三个阶段）： 起步阶段 试验阶段 全面发展阶段 (3) GIS发展趋势：集成化、网络化、智能化的数字 地球基础框架
OPEN-GIS,WEB-GIS
7.GIS的基本特征
具有公共的地理定位基础和多维结构（空间性 、动态性） 为信息管理和决策服务
早在20世纪70年代，集成技术也逐步得到应用。但用现代 系统科学与信息技术的观点来解释集成思想，并把这种思想用 于3S集成，形成一个较完整的系统集成理论、技术与方法体系， 则是空间信息领域的专家学者近年来一直在致力探索的事情。 空间信息集成系统的核心在于系统集成，实现各单元信息系统 的异构同化和同构整体化；这是一个多学科多技术相互渗透的 并行、重构与协同过程，是多方法、多机制相互融合以产生突 破与聚变的过程。
(4)数据输出与表达功能
屏幕显示 打印机 绘图仪
数字地球与数字水利
数字地球 数字水利
数字地球
1998年1月31日,美国副总统戈尔在
“数字地 球:对21世纪人类星球的认识”的讲演中提出 了“数字地球”的概念。 由政治家而不是科学家提出的这一概念，是带 有整体性和导向性的国家战略目标,是为了刺 激经济发展，保持美国在高新技术领域的领先 地位。 它与美国以前提出的星球大战计划和信息高速 公路一样，都是为美国的战略目标服务的，因 此受到世界各国普遍的关注，在以美国为首的 北约对南联盟狂轰滥炸之后尤为如此。
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基于“3S”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究
基于“3S”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究基于“3S”技术的名山县农村水源地水质健康风险评价研究信息与工程技术学院农业水利工程专业付成威（指导教师：倪福全职称：教授）摘要：饮用水水质与人类健康密不可分，不良的饮用水直接危害人类的健康。
健康风险评价是以风险度为评价标准，定量描述饮用水水质对人体健康产生危害的方法。
本文以EPA健康风险评价模型为基础，以饮用水水水质为研究对象，通过野外调查、水质采样、水质检测、健康风险计算和GIS专题地图制作等步骤，对名山县41个检测的饮用水中铜、铁、六价铬、硝酸盐和氟化物进行了检测和评价，结果表明：1. 名山县41个检测点饮用水中，六价铬污染情况最严重，有97%的地点六价铬含量超标。
硝酸盐污染情况其次，49%的地点六价铬含量超标。
铁污染程度一般，13%的地点超过了标准。
氟化物污染程度较低，2%的氟化物含量超标。
41个监测点中，铜含量全部符合标准要求。
2.名山县的饮用水中，六价铬致癌风险的属于VI极高风险等级，铜非致癌健康危害等级为III级中风险，铁非致癌健康危害等级为II级中——低风险，六价铬非致癌健康危害等级为VI级极高风险，硝酸盐非致癌健康危害等级为IV级中——高风险，氟化物非致癌风险健康危害等级为IV级中——高风险。
3.名山县东南地区铁、铜风险较高；名山县东部地区硝酸盐风险较高；名山县南部氟化物风险较高。
关键词：名山县；水质；健康风险评价；GIS；The health risk assessment for quality of rural drinking water source in Mingshan county based on “3s” technology Special field: Agriculture hydraulic engineering Name: Fu ChengweiTutor: Ni FuquanAbstract drinking water quality and human health are inseparable, poor drinking water directly harmful to human health. Health risk assessment is a quantitative description for the drinking water quality on human health based on risk degree evaluation criteria.In this paper, based on EPA health risk assessment model, we detected and evaluated hexavalent chromium copper iron nitrate and fluoride in drinking water at 41 detection in Mingshan by field surveys, water sampling, water quality testing, health risk calculations and GIS thematic map production. It turned out that:1. In Mingshan 41 test points in drinking water, hexavalent chromium, the most serious pollution, 97% of the locations exceeded the hexavalent chromium content. Followed by nitrate pollution, 49% of the locations exceeded the hexavalent chromium content. General degree in pollution of iron , is 13% more than the standard location. Low level of fluoride pollution has exceeded 2% of the fluoride content. 41 monitoring points, the copper content in all standard requirements.2. Mingshan drinking water, hexavalent chromium is carcinogenic risks of VI risk level, copper non-carcinogenic health hazard rating of risk level III, non-carcinogenic health hazard Iron II level in grade - low-risk, non-carcinogenic chromium VI level health hazard rating of high risk, non-carcinogenic health risks of nitrate levels in the IV class - high risk, fluoride and non-cancer health hazard rating of risk level IV Medium - high risk.3. Risk of iron and copper in Southeastern of Mingshan is higher; Risk of nitrate in east of Mingshan is higher; Risk of fluoride in South of Mingshan is higher.Key words: Mingshan; water quality; health risk assessment; GIS;第一章绪论1.1选题背景水资源是整个国民经济和人类生存的命脉，水对人的生命和健康至关重要，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。
“3S”技术在农村水土保持工作中的应用
农田水利No n g t ia n s h u ili“3S”技术在农村水土保持工作中的应用纪道清董美异水土保持是我国一项基本国策。
由于人类对于土地资源、水资源的破坏，以及一些自然灾害的影响，使得水土流失成为我国非常重视的环境保护问题之一。
水土流失现象常见于山丘地带，会产生土地退化、河湖泥沙淤积以及沙尘天气，对于人们的日常生产生活都产生较为严重的影响。
因此，相关政府部门必须积极配合党中央的指示与号召，积极响应并长期坚持水土保持工作，才能更好地完成环境保护，更好地缓解水土流失情况。
“3S”技术的应用，是在科学技术不断发展的今天能够找到的最为先进的处理水土保持工作的方法。
1“3S”集成技术在农村水土保持工作中的应用RS、GIS、GPS是“3S”的主要应用技术内容，“3S”集成技术则是将这三种地理信息技术进行整合之后的技术，需要以计算机技术为基础进行应用。
“3S”技术需要以三者相结合的方式才能更好地发挥作用，保证数据采集的准确与真实，实时性的更新地表信息，动态的分析相关数据并将其进行智能化的应用，使“3S”技术为农村水土保持工作的完成做出最为科学的判断与处理方案。
在完成水土保持工作的过程中，GPS技术是为了对于农村水土流失地区进行定位，RS技术是为了得到农村水土流失地区的实时消息与数据，而GIS技术是为了分析农村水土流失情况的相关数据，并将其与事先搭建好的模型相结合，科学的完成水土保持工作，推动农村水土保持技术的现代化与信息化。
2“3S”技术在农村水土保持中的应用方式2.1RS在农村水土保持工作中的应用RS技术操作简便，时效性较强，能够快速准确的大面积的监测地表信息，不会受到天气因素与地理条件的干扰，主要通过传感器对电磁波的反射进行探测。
在完成农村水土保持监测工作中，首先需要通过RS技术扫描并摄影地表信息，将遥感影像传送到专业人员的手中，影像中包含地表的植被类型、土地利用方式等信息，相关专业人员需要结合遥感影像中反映出来的信息，预测水土流失的原因，提出水土保持的方式。
基于模糊综合评判法的名山县农田生态系统环境安全评价
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
基于模糊综合评判法的名山县农 田生态系统 环境安全评价
杨 峥 徐 航 ２ 张 靖 ２ 杨 洋 ２ （ 四川农 业大 学水利 水 电学院 ， 四川 雅安 ６ ２ ５ ０ １ ４ ）
农 田生态系统是人类活动干预最强烈的生态系统 ． 而农 田生态系 统环境评价 是农 田生态系统环境保 护的一个 十分重要 的技术保 障手 段． 能够为农 田生态系统环境管理与决 策 ， 提供科 学理论依据Ｂ － ２ ］ 。 本研 究利用 一系列监测实验仪器 与方 法在雅安名 山县周边建立农 田生态 系统环 境监 测站 ， 监测水文指标 、 水化指标 、 生 物结构指标 建立数 据 库． 应用模糊综合评判等模型对农 田生 态环境安全情况进行详 细分 析 和评价
【 摘 要】 应用模 糊综合评判 方法， 选取 雅安市名 山县 ２ Ｏ 个地点 ， 监测 土壤含 水率、 大气质量 、 土壤退化度 、 水体质量 、 土壤肥 力、 农 药残留
量、 重金 属含量、 植 物多样性 和无脊椎动物 ９项 因素 ， 进行农 田生态 系统环境 安全状 况评价 与分析 。结果表明 ， 该地区北部 、 东北部和 南部农 田 生 态 系统环 境 安全 风 险度 较 高 ， 其 中风 险 度 达 到 风 险 级 需要 预 警 的 耕 地 面积 占 总耕 地 面积 的 １ ６ ． ５ ５ ％， 风 险 级 为 敏 感 或 敏 感 以 下的 耕 地 面积 占 总耕 地 面 积 的 ８ ３ ． ４ ５ ％。
Байду номын сангаас
本研究采用 的方 法主要有模糊 综合评价法 、层 次分析法 ｛ ｓ 】 和 统环境较差 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ空 间分析技术［ ６ １ ． 采 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ、 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ软件 对测试点 的数据进 ３ 结语 行相应分析 应 用模糊综 合评判对 农 田生态 系统环境安 全进行评 价 ， 克服 了 ２ 农 田生 态 系统 环境 安全 评 价 模 型 建 立 农 田生态系 统环境安 全影响 因素中的水化 指标 、 水文 指标和 生物结 构 指标相 互之 间复杂 的影 响和 安全风 险评 级具有模 糊性 概念 的 问 ２ ． １ 层 次分析 法确定评价指标权重 １ ） 将“ 名山县农 田生态环境 安全” 设为 目 标层， 水文指 标 、 水化指 题 。 利 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ、 Ｓ Ｐ Ｓ Ｓ和 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ等 软件 强大 的数 据 处理 分析 能 标、 生物结 构指标建立为准则层 ， 土壤含水率 、 大气质量 、 土壤退化度 、 对监测到 的数据进行多角度处理分析 ， 可较为立体 、 直观地反映各 水 体质量 、 土壤肥 力 、 农 药残 留量 、 重金属含量 、 植物多样性 、 无脊椎动 力 ． 物 ９个 影响因素设为准则层 。２ ） 按Ｓ ａ ａ ｔ ｙ 等建议１ ７ １ ， 引用数字 １ － ９及 地 区农 田生态 系统 环境风险状况 ．为深入研究农 田生态 系统环境预 其倒数作 为标度 ， 对重要性进行程度赋值 。 ３ ） 进行 一致性 的检验， 一致 警、 应急技术的研究提供了参 考依据。 ● 性 比例 为 ｃ ． Ｒ ．当 Ｃ ． Ｒ ＜ ０ ． １ 时认为判断矩 阵一致性接受 ．否则不能接 【 参考文献】 受． 应对其作 适当的修改 ． 且其值越小 ， 一致性越好 。 根据 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ编 １ ］ 傅伯杰， 刘世梁， 马克明． 生态系统综合评价的内容与方法『 Ｊ １ ． 生态学报， ２ ０ ０ １ ， ２ １ 程计 算 出 ｃ ． Ｒ ＝ ０ ． ０ １ ８ ６ ＜ ０ ． １ 。 符合 一致性较好 的条件 。 并 且得各 因素权 『
3S技术在水文与水资源工程上的应用分析
3S技术在水文与水资源工程上的应用分析3S技术是指遥感（Remote Sensing）、地理信息系统（Geographic Information System）和全球定位系统（Global Positioning System）三种技术的集成运用。
在水文与水资源工程上，3S技术有着广泛的应用，可以提供高精度、高效率的数据采集、处理和分析等功能，为水资源管理和水文建模等工作提供支持。
以下是对3S技术在水文与水资源工程上的应用进行的分析。
遥感技术在水文与水资源工程中的应用主要体现在水体遥感监测、水文要素估算和湿地生态监测等方面。
通过遥感数据的获取和分析，可以实时监测水体的变化、测算水体面积和体积，并对水质进行评估。
遥感技术还可以用于监测降水量、蒸散发和地表温度等水文要素的估算，为水文建模提供预处理数据。
遥感技术还可以用于湿地生态监测，对湿地的类型、分布和变化进行监测和分析，为湿地保护和管理提供科学依据。
地理信息系统在水文与水资源工程中的应用主要包括水系分析、地下水资源管理和水文建模等方面。
地理信息系统可以通过对水系的分析，对水流路径和流域边界进行划定，并对水流路径进行预测和评估。
地理信息系统还可以用于地下水资源管理，包括地下水位监测、地下水水质评估和地下水资源开发等。
对于水文建模方面，地理信息系统可以实现水文数据的统一管理和空间分析，为水文过程模拟和预测提供支持。
全球定位系统在水文与水资源工程中的应用主要包括水文观测数据的精确定位和水文测量等方面。
全球定位系统可以提供高精度的位置信息，对于水文观测站的布设和水文测量的精确定位非常重要。
通过全球定位系统获取的数据，可以进行水位、流量和降水等水文要素的实时监测和分析，为水文数据采集和调查提供支持。
3S技术在水文与水资源工程中具有重要的应用价值。
通过遥感技术的应用，可以实现对水体、水质和湿地等的遥感监测；通过地理信息系统的运用，可以实现对水系、地下水和水文建模等方面的分析和管理；而全球定位系统则可以实现对水文观测站和水文要素的精确定位和监测。
_3S_技术在生态环境监测中的应用
“3S ”技术在生态环境监测中的应用于镇华,黄 朔(中央民族大学生命与环境科学学院,北京100081))摘 要: 生态环境监测是环境监测的必然发展趋势,传统的监测只能解决局部的监测问题,而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖“3S ”技术.3S 技术是信息技术领域最具生命力的高新技术.本文从城市生态系统、农业生态系统、森林生态系统、草原和荒漠生态系统的环境监测来说明“3S ”技术在环境监测中的应用,并对应用前景进行了展望.关键词: 3S 技术;生态环境监测;生态系统中图分类号:Q149 文献标识码:A 文章编号:100528036(2008)增刊20064205收稿日期:2008211215作者简介:于镇华(1966-),女(汉族),辽宁新宾人,中央民族大学生命与环境科学学院讲师,研究方向:植物生态学. “3S ”技术是遥感、地理信息系统和全球定位系统的统称.在信息技术迅速发展的今天,“3S ”技术日益成熟,已成为目前对地理观测系统中空间信息获取、管理、分析和应用中的核心支撑技术,并广泛应用于资源与生态环境监测评价,例如对城市生态系统、农业生态系统、森林生态系统、草原和荒漠生态系统的环境监测,都说明“3S ”技术在环境监测中的成功应用以及取得的成就.1 3S 技术及其应用范围111 遥感(RS)遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线目标进行探测和识别的技术[1].现代遥感技术主要包括信息的获取、传输、存储和处理等环节.遥感技术广泛用于军事侦察、导弹预警、军事测绘、海洋监视、气象观测和互剂侦检等.在民用方面,遥感技术广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划、农作物病虫害和作物产量调查、环境污染监测、海洋研制、地震监测等方面.112 全球定位系统(GPS)全球卫星定位系统是一种结合卫星及通讯发展的技术,G PS 用于各类信息的空间定位,利用导航卫星进行测时和测距[2].它具有全天候、全覆盖、七维定点定速定时高精度、快速、省时、高效率等特点,且不受任何天气的影响,应用广泛,可移动定位,现在已经广泛应用于农业勘测、车辆调度、监控系统、道路施工等.113 地理信息系统(GIS)地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1].地理信息系统处理、管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系,包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等,从而为土地利用、资源管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识,为工程设计和规划、管理决策服务.GIS 是对遥感信息进行解译和分析处理,利用卫星遥感对生态环2008年11月第17卷 增刊中央民族大学学报(自然科学版)Journal of the CUN (Natural Sciences Edition )N ov.,2008V ol.17 Suppl.境进行动态监测是目前最经济、最快速、最客观的方法之一.“3S ”技术是遥感技术(Rem ote sensing ,RS )、地理信息系统(G eography informationsystems ,GIS )和全球定位系统(G loba positioning systems ,G PS )的统称.随着“3S ”技术的不断发展,以RS 、GIS 、G PS 为基础,将RS 、GIS 、G PS 三种独立技术中的有关部分有机集成起来,构成一个强大的技术体系,可实现对各种空间信息和环境信息的快速、机动、准确、可靠的收集、处理与更新,对任何地点的生态环境进行监测和评价.2 生态环境监测的研究211 生态环境监测的定义生态环境监测,又称生态监测,是环境监测中一个全新的概念,是环境生态建设的技术保证和支持体系.生态环境监测作为一种收集自然环境资源信息的方法,在20世纪60年代后期开始形成.但目前的定义还很不一致:美国环保局Hirsch 把生态环境监测解释为自然生态系统的变化及其原因的监测,内容主要是人类活动对自然生态结构和功能的影响及改变.国内有学者提出“生态监测就是运用可比的方法,在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程,监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响,为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据”[3],这一定义似乎从方法原理、目的、手段、意义等方面作了较全面的阐述.从环境监测发展的历程来看,目前所指的生态监测主要侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题,它具有反映人类活动对我们所处的生态环境的全貌、有机综合影响的优点.212 生态环境监测的对象生态监测的对象可分为农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等.每一类型的生态系统都具有多样性,它不仅包括了环境要素变化的指标和生物资源变化的指标,同时还要包括人类活动变化的指标.国内对生态监测类型的划分有许多种,常见的是从不同生态系统的角度出发,可分为城市生态监测、农村生态监测、森林生态监测、草原生态监测及荒漠生态监测等.根据生态监测两个基本的空间尺度,生态监测可分为两大类:宏观生态监测和微观生态监测[4].(1)宏观生态监测研究对象的地域等级至少应在区域生态范围之内,最大可扩展到全球.宏观生态监测以原有的自然本底图和专业数据为基础,采用遥感技术和生态图技术,建立地理信息系统(GIS ).其次也采取区域生态调查和生态统计的手段.(2)微观生态监测研究对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区,最小也应代表单一的生态类型.微观生态监测以大量的生态监测站为工作基础,以物理、化学或生物学的方法对生态系统各个组分提取属性信息.根据监测的具体内容,微观生态监测又可分为干扰性生态监测、污染性生态监测和治理性生态监测以及环境质量现状评价生态监测.宏观生态监测必须以微观生态监测为基础,微观生态监测又必须以宏观生态监测为主导,二者相互独立,又相辅相成,一个完整的生态监测应包括宏观和微观监测两种尺度所形成的生态监测网.213 生态环境监测的方法目前用于生态环境监测的方法主要为地面现场调查、低空的航空照片判读和外层空间的卫星资料解析[5].三种方法彼此互补,缺一不可.但是由于生态环境具有非常强的地域性特点,反映不同地域的生态环境状态需要有与之相适应的定量指标.生态监测方法的选择,归根到底就是仪器设备的选用过程,也就是说用什么类型、什么型号的仪器设备来实现生态监测目的,取得生态监测数据,这是生态监测的关键内容.目前,国家采用的生态监测仪器属大型监测设备,如:遥感(RS )、地理信息系统(GIS )、地理图像系统(G PS )等,而常规的生态监测一般选择小型仪器.56 增刊于镇华等:“3S ”技术的生态环境监测中的应用66中央民族大学学报(自然科学版)第17卷 3 “3S”技术在生态环境监测中的应用我国正处于人口增加、经济高速发展的阶段,与此同时人们对于环境保护的认识也逐步提高,环境监测作为环境监督管理的重要手段其重要性日益显现.生态环境监测是生态环境监测中的一个全新的概念,是环境生态建设的技术保证和支持体系.从不同生态系统的角度来说,生态环境监测可以分为城市生态监测、农业生态监测、森林生态监测、草原生态监测及荒漠生态监测等[6].传统监测手段,只能解决局部监测问题,而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖“3S”技术[7].充分利用计算机技术把遥感、航照、卫星监测、地面定点监控有机结合起来,依靠专门的软硬件使生态监测智能化,使生态资料数据上网,实现生态监测网络化,这将是生态环境监测未来的发展趋势.311 城市生态环境监测中的应用在城市生态环境监测中,“3S”技术主要应用在城市规划、城市的污染监测等方面[8].在做总体规划时,对城市现状的调查和分析时利用遥感卫星所获取的基础资料(有控制点等相关信息),在GIS软件中将其分类并进行面积的测算,就能对城市的土地利用现状有一定的了解,还可以利用GIS软件中所带有的预测功能对未来几十年的土地使用情况进行预测,对城市的土地未来发展有更好的把握.在城市大气污染监测中,利用RS资料和GIS平台,可编绘城市大气污染源的分布图,同时采用航空多光谱摄影手段可监测大气污染的主要污染物、颗粒大小以及空间区域的分布,分析城市地面辐射温度和城市“热岛”现象形成的关系[9].在城市水污染的监测中,通过对遥感影像的分析,可以获得水体的分布、泥沙、有机质等状况和水深、水温等要素的信息,也可以利用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术,应用卫星遥感技术来监测水域变化及引起的后果,分析人为活动在其中起的作用.城市环境的演变是一个动态的过程,城市环境动态监测的实现,有赖于信息的适时更新及对信息的空间分析与综合处理.由于遥感信息具有多时段、多波段、多领域的特性,因而是进行城市环境动态监测的高效信息源[10].312 农业生态环境监测中的应用“3S”技术在农业生态环境监测中可用于土地的生产潜力评价、土地的适宜性评价、土地持续利用评价及土壤侵蚀、土地沙化和土地次生盐渍化等监测.对土地环境的监测除实地进行定位观测外,还可用不同时期的同一幅影像进行影像迭加、对比,来准确地看出土地资源的变化情况、耕地地面温度、土壤水分的旱涝状况等,环境条件以及农作物的生长状况也都可通过远红外和热红外接收的遥感影像探测到[8].另外,还可以建立基于“3S”技术的耕地退化定量评价模型和评价方法,定量分析土地利用与耕地退化的生态环境响应,从土地利用的角度提出解决耕地退化的调控措施、政策及建议等.313 森林生态环境监测中的应用近年来,“3S”技术已广泛应用于森林资源、荒漠化、湿地、野生动植物、森林火灾、森林病虫害等资源与生态环境监测[8].在地理信息系统(GIS)的帮助下,利用原有的各种地理要素和专业要素,加上遥感(RS)和全球定位系统(G PS)获得的最新数据建成强大而完善的森林数据库,利用数据库以及各种预测监测模型和国家政策,从而选出最优的规划、监测方案.GIS与RS结合在宏观上对森林害虫进行有效监测害虫适宜生境的风险评估、病虫害空间分布动态监测、病虫害发生趋势预测,与专家系统、人工智能相结合还可建立森林害虫治理决策模型和支持系统.“3S”技术在森林火灾防控中主要应用于火灾的实时监控和灾后的损失评估[11].314 草原及荒漠生态环境监测的应用草原生态环境监测的内容是多层次、多专题的,因此建立一个大型数据库才能满足对数据灵活调用的需求.基于适合于我国生态环境监测的两个层次———宏观航天遥感监测与地面定位监测,把草原生态环境数据库分为宏观遥感监测数据字库和地面定位监测数据字库.宏观的遥感监测区域范围内草原生态系统及其组合体的分布、结构组成、面积和动态变化等,它强调地域等级至少应在区域生态范围之内,所采用的最有效的方法是遥感技术和地理信息系统手段[12].地面监测数据库就包括地面定位监测的内容,涵盖了动物、植物、土壤、水、大气、人类干扰以及气候等各领域的许多因子.对荒漠区的监测若用常规的定位观测是不够的,大量布点显然在人力财力上不允许,生态环境监测体系的建设也只能是由典型地段的监测站(点)构成的网络,这仅能为宏观监测提供“窗口”,为遥感解译提供地面基本数据并检验解译结果正确与否[13].遥感技术的应用提供了宏观监测的可能性,通过航片、卫片的解译,可以监测荒漠区沙漠、植被等的现状与动态,特别是空间格局的变化,非宏观监测莫属.宏观监测与微观监测相互补充,相互验证,将保证生态环境监测结果的全面、准确和可信.4 应用的展望我国的生态环境监测是一项新的任务,近年来,以G PS ,RS ,GIS 为核心的“3S ”技术为大范围的生态环境监测提供了技术支持,其应用也将越来越广泛.以往的生态监测多数侧重于污染、灾害等方面,以定性描述为主,在时间序列的比较研究上难以具体化.今后生态的演化趋势、特性及存在问题的监测和动态监测研究将是生态环境的发展趋势,“3S ”技术应用在生态环境监测中后,能够进行各因子专题分析及多时相的数据分析,还可以建立生态环境动态监测模型,使定量表述、定量结果落实在了每一个空间位置.随着“3S ”技术的发展,我国的生态环境监测技术将大大提高.参考文献:[1] 陈述彭,鲁学军,周成虎.地理信息系统导论[M].北京:科学出版社,2000.[2] 陆守一,唐小明,王国胜.地理信息系统系统实用教程(第二版)[M].北京:中国林业出版社,2000.[3] 叶青.开展生态环境监测[J ].环境导报,2001,6:23-24.[4] 葛承轩,杨琴.生态环境监测研究[J ].生态学杂志,2001,20(6):75-77.[5] 欧阳勋志,廖为明.生态环境监测与评价探讨[J ].江西农业大学学报(自然科学版),2002,24(3):350-354.[6] 李海.小议生态环境监测[J ].化工之友,2007:35-36.[7] 孙天华,刘晓茹,傅桦.浅评我国生态监测现状[J ] 首都师范大学学报(自然科学版),2006,27(3):78-81.[8] 刘敏.“3S ”技术及其在生态环境监测中的应用[J ].广东林业科技,2005,21(3):71-74.[9] 邱木清.“3S ”技术在城市环境管理中的应用[J ].农业网路信息,2008(1):111-113.[10] 芮建勋,胡小猛,宗玮.“3S ”技术在城市生态环境调查中的应用[J ].株洲师范高等专科学校学报,2004(3):11-13.[11] 陈涛,杨武年.“3S ”技术在生态环境动态监测中的应用研究[J ].中国环境监测,2003,19(3):19-22.[12] 阿荣,张自学.草原生态环境宏观监测指标的研究[J ].内蒙古环境保护,1998,10(4):21-24.[13] 周华荣,马小明 荒漠生态环境监测刍议[J ].干旱环境监测,2000,14(2):88-91.76 增刊于镇华等:“3S ”技术的生态环境监测中的应用86中央民族大学学报(自然科学版)第17卷 R esearch of Monitoring of Ecological E nvironment B ases on RS,GIS and GPSY U Zhen2hua,HUANG Shuo(College o f Life and Environmental Sciences,Central Univer sity for Nationalities,Beijing100081,China)Abstract:The ecological environment m onitoring is an inevitable trend of environmental m onitoring development,the traditional m onitoring can only s olve the problem of local m onitoring,but fully integrated whole and accurate m onitoring of dates must rely on3S technology.3S technology is the m ost vitality of the three high and new2teachnology in the field of in formation technology.This paper summarized the3S technology’s current development,and as well as application in ecological m onitoring, such as urban ecosystem,agriculture ecosystems,forest ecosystems,grassland and desert ecosystems.The expectation of application in ecological m onitoring are put forward.K ey w ords:3S technology;Ecological environment m onitoring;Ecosystem[责任编辑:白 玲]资 讯中国物种多样性居世界第三位中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一,中国约有高等植物三万多种,仅次于马来西亚和巴西,居世界第三位;其次,中国生物物种的特有性高,复杂多样的生态环境使中国拥有大量特有的物种和稀有物种;第三,中国生物物种生物区系起源古老;第四,中国生物物种经济物种异常丰富.但中国在保持生物多样性方面还存在一些问题;如生态环境退化的局面还没有得到根本遏制;各种开发建设的人为破坏仍在继续,物种生存面临着严重威胁;外来入侵物种危害日趋严重;生物遗传资源流失问题突出,保护和管理不到位;内部地区生物多样性急剧采取抢救性保护措施等等.国家环保总局《转基因生物安全法》等;二是组织开展全国生物正会同有关部门和地方,组织开展工作.一是组织制订《自然保护区法》、物种资源重点调查,进行生物物种资源编目,摸清中国生物物种资源本底状况;三是组织制定生物物种资源保护与利用规划,为物种资源的保存与可持续利用提供政策指导和投入保障;四是组织生物遗传资源获取与惠益分享政策调研,拟订国家生物物种资源专利保护战略,参与相关的国际谈判,建立与完善中国的相关管理制度;五是推进微生物包括病原微生物的生物安全监督管理,努力实现管理的科学化、规范化、法制化;六是进一步加强生物多样性和物种资源保护管理的统一协调,发挥生物物种资源保护部际联席会议和《生物多样性公约》履约协调组的作用,以保护生物多样性.。
基于3S技术的生态环境质量监测与评价方法研究
第3卷第1期2009年2月沙漠与绿洲气象Desert and Oasis Meteorology基于3S技术的生态环境质量监测与评价方法研究肖继东1，2，3，陆锋4，李虎5，张旭1，石玉1，冯志敏1，杨志华1，邢文渊1，傅华1，李聪1，陈爱京1（1.新疆生态环境遥感中心，新疆乌鲁木齐830002；2.新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830046；3.新疆师范大学生命与环境科学学院，新疆乌鲁木齐830053；4.中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室，北京100101；5.福建师范大学亚热带资源与环境省重点实验室，福建福州350002）摘要：在《生态气象观测规范（试行）》、《生态质量气象评价规范（试行）》、《生态监测指标体系》等规范性文件的基础上，结合新疆的实际情况，基于3S技术，利用CBERS和EOS/MODIS 卫星数据结合前期相关专业调查成果和数据以及社会经济发展数据，研究并构建了一整套生态环境质量监测与评价的指数，如湿润指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数、灾害指数、生物丰度指数和污染负荷指数等。
在此基础上，分别建立了生态质量气象监测模型与评价标准以及生态环境综合监测模型与评价标准。
关键词：3S技术；生态环境；质量；监测；评价；方法；中图分类号：X87；X820.2文献标识码：B文章编号：1002-0799（2009）01-0004-05 Method Research on Monitor and Appraisal of Ecological EnvironmentQuality Based on3S TechnologyXIAO Ji-dong1，2，3，LU Feng4，LI Hu5，ZHANG Xu1，SHI Yu1，FENG Zhi-ming1，YANG Zhi-hua1，XING Wen-yuan1，FU Hua1，LI Cong1，CHENG Ai-jing1（1.Xinjiang Ecological Environment Remote Sensing Center,Urumqi830002，China;2.Xinjiang University Department of Education Key Laboratory of Eco-Oasis,Urumqi830046，China;3.Xinjiang NormalUniversity College of Environmental Science and life,Urumqi830053,China;4.State Key Laboratory of Resources and Environment Information System,Geography Science and Resources Research Institute,CAS,Beijing100101,China;5.Fujian Key Laboratory of Tropics Resources and Environment,Fujian Normal University,Fuzhou350002,China）Abstract:The standard documents such as Ecology Meteorological Observation Standard （Implementation）,Ecology Quality Meteorology Appraisal Standard（Implementation）,Ecology Monitor Target System lay foundation for this studying.Based on the3S technology,using CBERS收稿日期：2008-10-06；修回日期：2008-11-12基金项目：新疆大学绿洲生态教育部重点实验室研究基金计划项目（XJDX0201-2008-07）作者简介：肖继东（1961-），男，高级工程师，主要从事生态安全、环境灾害、农情信息等领域的遥感动态监测与评价研究工作。
3S技术在生态环境监测中的应用
3S技术在生态环境监测中的应用3S技术是指地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）和遥感技术（Remote Sensing）的结合，是一种集地理信息获取、处理、分析和表达于一体的新型信息技术手段。
在生态环境监测中，3S技术的应用能够为环境保护与管理提供重要的支持，本文将结合具体案例，探讨3S技术在生态环境监测中的应用和作用。
GIS技术在生态环境监测中的应用。
GIS技术通过地理信息系统软件对数据进行处理和分析，可以方便地存储、管理和查询各类环境数据，为生态环境监测提供强大的技术支持。
在自然灾害的风险评估中，可以利用GIS技术对地质灾害、森林火灾等风险进行分析和评估，为地方政府和社会公众提供决策支持。
GIS技术还可以对环境数据进行空间分析，从而帮助研究人员更好地理解环境变化的空间特征和趋势。
GPS技术在生态环境监测中的应用。
GPS技术通过卫星定位系统实现对地理位置的精确定位，为野外调查和监测提供了便利条件。
在野外生态环境监测中，研究人员可以通过携带GPS设备，记录调查点位的精确位置信息，以及动植物的迁徙轨迹和生境分布情况。
这些数据对于生态环境的恢复和保护具有重要的参考价值。
在湿地保护和恢复项目中，研究人员可以利用GPS技术对湿地类型和面积进行准确测量和监测，为湿地资源的合理利用提供科学依据。
遥感技术在生态环境监测中的应用。
遥感技术通过卫星、无人机等载体获取地表信息，包括地表植被覆盖、土地利用、水资源分布等多种环境信息。
这些数据可以用于监测生态环境的变化和趋势。
在森林资源管理中，遥感技术可以实现对森林覆盖面积、植被类型和树种结构等信息的获取和监测，为森林资源的合理利用和保护提供重要的依据。
遥感技术还可以帮助研究人员在全球和区域尺度上对环境变化进行监测和评估，为生态环境保护和管理提供决策支持。