3S技术及其在生态环境监测中的应用分析

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  摘 要:在我国社会经济发展全面进入新时期后,经济发展质量不断提升,经济发展模式发生很大转变,其中牺牲生态环境发展经济的模式已经彻底转变,生态环境保护工作受到的重视程度在不断提升。在生态环境保护相关工作中,生态环境监测是一项重要的基础内容,需要采用科学的监测技术,其中3S技术具有良好的应用效果,能够全面提升生态环境监测工作质量。因此,本文将对3S技术及其在生态环境监测中的应用进行深入地研究与分析,并提出一些合理的意见和措施,旨在进一步提升生态环境监测技术水平。
  关键词:3S技术;生态环境监测;实际使用;优化措施
  3S技术是现代科学技术发展中的重要产物,是一项融合多个学科和领域的关键技术,在许多行业中都有着广泛地应用。因其技术特点,在生态环境监测工作中取得应用,通过利用3S技术能够促进生态环境监测工作质量提升,获取更多的生态环境数据,为生态环境保护工作提供科学的决策支持。但是因为缺乏实践经验以及受到技术水平的限制,当前我国生态环境监测工作中还存在着一些问题,关于3S技术的应用不够程序,尚未建立完善的应用体系,因此需要對其具体应用进行分析。
  1  3S技术的基础概念分析
  3S技术是指GPS技术、GIS技术以及RS技术的总称,是三个技术的融合,三种不同技术各有其独特的作用,共同构成完善的3S技术和应用平台。
  1.1 全球定位技术分析
  全球定位技术(GPS)出现已有多年历史,是当前定位领域主要应用的一项技术,其技术核心是能够通过人造地球卫星对地球中某个具体位置进行确定,同时能够获取其详细的坐标数据,还能够获取其他相关的地理信息。全球定位系统的组成主要包括地面监控站、卫星以及其他相关设备,通过地面设备与卫星信号的接收,即可准确地判断某一点位在地球中的具体位置,具有广泛地应用,因其独特的技术优势,在我国生态环境监测中取得了良好的应用效果,能够实现某一具体位置的精准定位,从而为生态环境监测工作打下基础。
  1.2 地理信息技术分析
  地理信息系统(GIS Geographic Information System),是三维空间系统中的一种,通过将计算机的软件与硬件相结合,对整体和或部分地球表层空间中有关地理分布数据进行收集、储存、管理、运算和分析的技术系。地理信息系统能够处理大量的信息和数据,同时能够生产数字地图和数字模型,在生态环境监测工作中具有广泛地应用,能够帮助生态环境监测工作提供地图、地理信息以及其他相关的数据和信息,符合生态环境监测工作的实际要求,能够满足其多项具体需求,具有良好的应用效果。
  1.3 遥感技术分析
  遥感技术是非接触、远距离的探测技术,简称RS技术。RS技术通过利用远程传感器和遥感器对被监测物体的电磁波辐射、反射特性等进行探测,从而根据对探测结果的分析,能够得到被监测物体的基本信息。遥感技术具有受到影响较小、信息量较大、速度较快以及勘测周期较短的优势,在生态环境监测工作中具有显著的应用优势,能够实现远程、非接触生态环境监测工作开展,能够降低监测工作对工作人员的影响,同时能够解决多种复杂监测条件中存在的问题,从而推动生态环境监测工作高质量开展。
  2  生态环境监测工作主要内容分析
  生态环境监测是一项具有复杂性和系统性的工作,主要涉及大气环境监测、土壤环境监测、水环境监测以及生物环境监测等内容,不同监测内容所使用的监测技术有一定差异,所以需要明确多项监测工作的主要内容。
  2.1 大气环境监测
  大气环境是人们生活的基础,如果大气环境受到污染,会导致空气污染下降,空气中的烟气、粉尘以及有毒有害气体增加,从而导致农作物生长、动物繁衍以及人类身体健康受到很大的危害,所以必须明确大气环境的污染情况,进而制定相应的保护措施。大气环境的污染主要来源于废气排放,人类工作生产、汽车尾气等排放会对大气环境造成很大破坏,当超过大气环境的自净能力阈值时,大气环境无法完成自净,经过长时间的污染后就会导致大气环境质量降低,人体吸入被污染的空气后,会对身体造成很大损伤,引起多种疾病。针对大气环境的监测,3S技术具有良好的应用效果,能够获取当前大气污染中的多项数据和信息,从而为大气环境保护决策提供数据支持。
  2.2 土壤环境监测
  土壤污染主要是由于工业生产,产生的有毒有害物质进入土壤内,土壤在被外界因素导致污染后,其实际性能就会出现不同程度下降,严重时会导致土壤没有利用价值,不能开展农业种植或建筑使用。例如,冶金行业工业废水排放、废气排放、交通运输行业的尾气排放等,都会导致污染物比如重金属元素大量进入土壤中,在大量重金属元素的积累下,土壤重金属污染问题逐渐加重,最终导致土壤重金属元素含量超标。针对土壤环境的监测工作,需要采用科学的监测技术,获取当前土壤污染的主要信息,明确土壤中的污染物类型,3S技术在监测工作中具有良好的应用效果,能够准确获取和识别一定区域内的土壤污染物,从而根据信息制定相应的土壤污染修复策略,使其能够用于农业种植或工业建设,对于提高土地资源利用率具有重要的意义。
  2.3 水文环境监测
  水污染是当前我国存在的主要生态环境问题,我国水资源紧张的问题不仅是由于水资源分布不平衡,更为重要的是一部分水资源受到严重的污染。水污染主要是由于工业废水、生活污水等没有经过处理达标后排入水体环境中,在污染物浓度超过水体的自净能力后,就会引起严重的水污染问题。对于水文环境监测工作而言,是一项长期性工作,需要针对区域内水文环境的长期变化才能够明确污染情况,所以需要采用3S技术建立长效监测机制,获取水文环境的污染物类型、污染物来源以及污染程度,进而根据污染情况采用相应的保护措施,3S技术在水文环境监测中能够发挥出良好的监测效果,是保障水文环境监测工作质量的重要技术,所以需要加强3S技术的具体应用。   2.4 生物环境监测
  为了维持生物多样性,保护生物栖息地,必须明确一定区域内的生物种类、生物数量以及栖息环境信息,所以需要采用3S技术生物相关信息进行监测,根据生物数量、生物种类等基础信息,制定相应的维持生物多样性策略,保护生物栖息地,从而更好地保护生物。生物环境监测工作难度较高,而3S技术能够满足其多项监测需求,所以在生物环境监测工作中具有良好的应用效果,能够全面促进生物环境监测工作质量提升,为生物保护提供支持。
  3  3S技术在生态环境监测中的应用原理与作用分析
  3.1 传统监测技术的局限性分析
  生态环境监测是一项具有长期性、复杂性和实时性的工作,对于监测结果的数据和信息准确度要求较高。传统的生态环境监测技术存在着较多的局限性,主要包括如下几项内容:(1)传统生态环境监测技术主要依靠监测人员作业获取数据,或采用半自动化的监方法,综合效率不足,需要花费大量的时间完成生态环境数据收集,无法保证生态环境监测工作效率和实时性,且数据获取准确性不足。(2)传统生态环境监测技术对于污染物的检测虽然具有良好效果,采用相应的技术手段获取信息和数据,但是随着生态环境监测工作规模不断扩大,监测人员工作较为繁重,无法实现快速、准确获取定位和污染信息,且监测结果与实际情况会存在着一定差异,不支持高分辨率遥感图像,监测信息更新效率不足,从而无法准确判断当前生态环境的污染情况。(3)传统生态环境监测技术对于生态环境的信息综合分析能力较差,对于其深度信息挖掘不足,从而无法建立准确的生态环境污染数据模型,难以提供科学的数据支持,从而能够提高生态环境监测工作质量。
  3.2 3S技术在生态环境监测中的应用优势分析
  首先,应用RS技术能够获取生态环境的多项信息,同时能够完成生态环境监测信息实时化、动态化更新。遥感图像是对地面景观物体按照一定比例缩小的立体模型,具有真实性和客观性的特点,利用RS技术能够快速、重复以及实时获取生态环境中的大量信息,且准确度能够得到充分保障,當前RS技术已经支持高分辨率、高清晰度、多角度的生态环境动态图像实时获取,从而能够实现对生态环境的动态化监测和分析,能够减少监测人员的野外作业量,同时能够提高生态环境监测数据结果准确性,为后续的生态环境保护工作决策制定提供支持。其次,GPS能够快速、实时获取生态环境中的地理坐标信息,并明确生态环境中发生的变化,从而能够实现生态环境信息实时更新,能够补足传统生态环境监测技术中实时性不足的问题。利用GPS技术能够获取生态环境监测点位的控制位置信息,对其进行整理和分析后,能够明确当前生态环境中的污染情况,并将其与空间位置相对应,从而绘制专业的生态环境地图,且GPS技术的定位已经能够精确到厘米甚至更小单位的级别,能够帮助监测人员完成精准的生态环境监测定位工作。最后,3S技术作为一项集成化技术,能够快速获取生态环境信息、定位地理空间位置,且随着三种技术的结合深度增加,能够获取的数据量也有很大提升,通过实时化、动态化的数据更新,能够绘制更加真实的生态环境监测地图,通过对生态环境监测地图的分析,能够准确判断一定区域内大气环境、土壤环境以及水文环境的污染程度,3S技术在其中能够发挥出良好的辅助效果,是促进生态环境监测工作质量提升的重要技术,最为重要的是根据3S技术所监测的生态环境信息,能够对未来生态环境的发展与变化做出精准预测,从而及时调整和更新生态环境保护方案,是提高我国生态环境质量的重要技术手段。
  4  3S技术在生态环境监测工作中的具体应用分析
  根据上文的分析结果可以看出,3S技术在当前阶段的生态环境监测工作中具有良好的应用效果,能够全面提升生态环境监测效率与质量,满足生态环境监测工作的多项需要,所以需要准确把握3S技术的具体应用要点。
  4.1 3S技术在大气环境监测中的具体应用
  将3S技术应用在大气环境监测中,根据被监测区域的发展现状,以GPS技术作为空间定位基础,获取被监测区域的准确空间坐标数据,通过RS技术对该区域内进行网络监测和数据收集,能够建立完善的大气环境自动监测网络,确定大气环境污染数据收集点位,从而获取当前该区域内的污染信息。利用3S技术的数字化建模功能,在被监测区域内建立大气环境模型,在数字模型中对其具体空间坐标进行分析,从而确定空气样本收集位置,能够避免出现空气样本采集位置不够合理的问题,利用3S技术的空间分析功能,能够确定最具有代表性的气体样本收集位置,从而使监测结果展现出更加全面的大气环境污染信息,是提升我国大气空气质量监测工作准确性、实时性的重要技术手段。根据空气样本的监测结果,能够明确当前区域内大气环境中存在的主要污染物、污染物来源以及污染程度,进而制定相应的优化措施,提高大气环境保护工作科学性与合理性。
  4.2 3S技术在水文环境监测中的具体应用分析
  当前我国水污染问题较为严重,为了保障水资源可持续利用,必须做好水体保护工作,而其中的核心环节就是对水文污染进行监测。通过采用3S技术,利用RS技术能够获取当前水体中的泥沙分布、水体深度、水温情况以及污染物数据,从而分析工业生产、人类活动等对水文环境所造成的影响,与其他水文资料相结合,能够建立完善的水文环境数据库。同时,因为水文环境具有动态化特点,传统的生态环境监测手段更新速度较慢,而通过采用3S技术,利用其动态化监测的特点,能够提高水文环境信息更新效率,从而帮助监测人员对水文环境进行实时分析,制定实时的应对策略,有利于全面提升水文生态环境监测效率和质量。通过采用3S技术,能够降低监测人员的野外作业强度,利用定位技术以及遥感图像,能够自动获取当前水文环境的真实信息,根据遥感图像则能够对其进行全面地分析与预测,为水污染治理工作打下基础,从而提高水污染治理决策科学性。
  4.3 3S技术在土壤环境监测中的应用   土壤环境监测的主要目的是获取当前土壤污染的具体信息,从而为土壤修复工作提供基础,传统的土壤环境监测技术应用效率较差,且监测结果准确性不足,而通过采用3S技术,能够对土壤环境中的污染物和污染情况数据进行获取,从而制定相应的土壤修复策略。利用3S技术能够绘制真实的一定区域内土壤环境的动态化遥感地图,从而更加明确土壤环境的具体变化,根据其在一定期间内的变化规律,能够准确把握土壤环境污染的信息,从而提高土壤修复策略的科学性和合理性。3S技术在土壤环境监测中具有良好的应用效果,地理空间系统、GPS技术等与其有良好的契合度,能够代替监测人员完成区域土壤动态化地图绘制和更新,从而进一步提升监测工作效率和质量。
  4.4 3S技术在农业环境监测中的应用
  农业经济是我国社会经济发展的基础,但是当前我国农业生态环境破坏较为严重,农药过度使用、过度开垦等导致农业环境质量不断下降,所以必须开展科学的农业环境修复工作,从而保障农业经济发展,其中需要积极利用3S技术,将其应用在农业生态环境监测工作中,能够获取当前农业环境的准確污染情况,进而制定整治策略,能够全面提升农业生态环境监测工作效率,同时实现实时化数据更新,有利于及时调整农业种植生产策略,提高农作物产量和质量。为此,需要根据区域内农业环境发展现状,加强对3S技术的应用,为农业生态环境改善和质量提升提供帮助,是促进我国农业经济发展的有效方式。
  结束语
  综上所述,本文全面阐述了3S技术中具体多项技术的基本内涵,并对当前阶段我国生态环境监测工作中的主要内容进行分析,同时对传统生态环境监测技术手段存在的具体性以及3S技术在生态环境监测中的应用优势进行研究,最后提出3S技术的多项具体应用方式,希望能够对我国生态环境监测工作起到一定的借鉴和帮助作用,不断提高我国生态环境监测工作质量,为可持续发展战略目标实现提供助力。
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  作者简介:
  石亮(1987—),男,汉族,本科,甘肃省武威市民勤县,工程师,研究方向:环境监测工作。
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