第四章環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理GIS

第四章

環(huán)境監(jiān)測(cè)信息管理GIS環(huán)境監(jiān)測(cè)概述水環(huán)境質(zhì)量信息管理GIS噪聲環(huán)境信息管理GIS4.1環(huán)境監(jiān)測(cè)概述環(huán)境監(jiān)測(cè)的定義環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展及意義環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與分類環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)施環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)（environmentalmonitoring）：用科學(xué)的方法監(jiān)視和檢測(cè)反映環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢(shì)的各種數(shù)據(jù)的過程。環(huán)境監(jiān)測(cè)的對(duì)象：自然因素，人為因素，污染組分。它是通過對(duì)環(huán)境質(zhì)量某些代表值進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)定，以掌握環(huán)境污染狀況和判明環(huán)境質(zhì)量的好壞。環(huán)境監(jiān)測(cè)的發(fā)展

環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展的三個(gè)階段

1）典型污染事故調(diào)查監(jiān)測(cè)發(fā)展階段或被動(dòng)監(jiān)測(cè)階段2）污染源監(jiān)督性監(jiān)測(cè)發(fā)展階段或主動(dòng)監(jiān)測(cè)、目的監(jiān)測(cè)階段3）以環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)為主的發(fā)展階段或自動(dòng)監(jiān)測(cè)階段發(fā)展趨勢(shì)1）由經(jīng)典的化學(xué)分析向儀器分析發(fā)展；2）由手工操作向連續(xù)自動(dòng)化邁進(jìn)；3）微量分析（0、01%～1%）向痕量（＜0、01%）、超痕量發(fā)展；4）由污染物成分分析發(fā)展到化學(xué)形態(tài)分析；5）儀器的聯(lián)合使用和電子計(jì)算機(jī)化。環(huán)境監(jiān)測(cè)意義環(huán)境監(jiān)測(cè)是掌握環(huán)境質(zhì)量狀況和發(fā)展趨勢(shì)的重要手段環(huán)境監(jiān)測(cè)是科學(xué)管理環(huán)境的基礎(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)是正確處理環(huán)境污染事故和污染糾紛的技術(shù)依據(jù)1、環(huán)境監(jiān)測(cè)的綜合性

（1）監(jiān)測(cè)手段包括化學(xué)、物理、生物、物理化學(xué)、生物化學(xué)及生物物理等一切可以表征環(huán)境質(zhì)量的方法。

（2）監(jiān)測(cè)對(duì)象包括空氣、水體、土壤、固廢、生物等客體。

（3）對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、綜合分析時(shí)，涉及該地區(qū)的自然和社會(huì)各個(gè)方面的情況，必須綜合考慮。

2、環(huán)境監(jiān)測(cè)的連續(xù)性

由于環(huán)境污染具有時(shí)空性等特點(diǎn)，只有堅(jiān)持長(zhǎng)期測(cè)定，才能從大量的數(shù)據(jù)中揭示其變化規(guī)律。

3、環(huán)境監(jiān)測(cè)的追蹤性

為保證監(jiān)測(cè)結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性、可比性、代表性和完整性，需要有一個(gè)量值追蹤體系予以監(jiān)督。

環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的：準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)。

具體歸納為：

1）根據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量；

2）根據(jù)污染分布情況，追蹤尋找污染源，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)督管理、控制污染提供依據(jù)；

3）收集本底數(shù)據(jù)，積累長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料，為研究環(huán)境容量、實(shí)施總量控制和目標(biāo)管理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)環(huán)境質(zhì)量提供數(shù)據(jù)；

4）為保護(hù)人類健康、保護(hù)環(huán)境，合理使用自然資源，制訂環(huán)境法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃等服務(wù)。環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

（1）空氣監(jiān)測(cè)（2）水環(huán)境監(jiān)測(cè)（3）土壤監(jiān)測(cè)（4）生物監(jiān)測(cè)（5）物理污染監(jiān)測(cè)環(huán)境監(jiān)測(cè)的分類環(huán)境監(jiān)測(cè)按其目的，可分為以下三類：①研究性監(jiān)測(cè)。主要是研究確定從污染源排出的污染物的遷移變化趨勢(shì)和發(fā)展規(guī)律，以及對(duì)人體和其他生物體的影響和危害程度等。②監(jiān)視性監(jiān)測(cè)，亦稱常規(guī)監(jiān)測(cè)。主要是對(duì)在不同功能區(qū)內(nèi)的水、氣等環(huán)境要素，進(jìn)行長(zhǎng)期的定點(diǎn)、定期監(jiān)測(cè)，從而了解和掌握環(huán)境污染情況，評(píng)價(jià)治理效果和判斷環(huán)境質(zhì)量的好壞。③特定目的的監(jiān)測(cè)。主要指污染事故的監(jiān)測(cè)和污染糾紛的仲裁監(jiān)測(cè)。前者為污染事故的判斷和處理提供監(jiān)測(cè)服務(wù)；后者為解決污染糾紛提供技術(shù)依據(jù)。環(huán)境監(jiān)測(cè)的分類環(huán)境監(jiān)測(cè)按其對(duì)象，可分為兩類：①環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)。由環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)通過對(duì)環(huán)境中各項(xiàng)要素進(jìn)行經(jīng)常性的監(jiān)測(cè)，掌握環(huán)境質(zhì)量狀況及其發(fā)展趨勢(shì)，并編報(bào)各種環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告和環(huán)境質(zhì)量報(bào)告。②污染監(jiān)督監(jiān)測(cè)。對(duì)污染源的監(jiān)督管理。按污染物存在的空間分類，分為大氣監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)和土壤監(jiān)測(cè)等。環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)施★環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)

★污染源監(jiān)督監(jiān)測(cè)

★污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)★環(huán)境管理監(jiān)測(cè)★科研監(jiān)測(cè)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)：這是監(jiān)測(cè)工作的主體。對(duì)各種環(huán)境要素的污染狀況及污染物的變化趨勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)控制措施的效果，判斷環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的情況和改善環(huán)境取得的進(jìn)展，積累質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確定一定區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染狀況及發(fā)展趨勢(shì)。

污染事故應(yīng)急監(jiān)測(cè)：在發(fā)生污染事故時(shí)及時(shí)深入事故地點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)急監(jiān)測(cè)，確定污染物的種類、擴(kuò)散方向、速度和污染程度及危害范圍，查找污染發(fā)生的原因，為控制污染事故提供科學(xué)依據(jù)。這類監(jiān)測(cè)常采用流動(dòng)監(jiān)測(cè)（車、船等）、簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)、低空航測(cè)、遙感等手段。環(huán)境管理監(jiān)測(cè)：主要是面向環(huán)境違法行為稽查、糾紛仲裁、考核驗(yàn)證和咨詢服務(wù)等方面的監(jiān)測(cè)。污染源監(jiān)督監(jiān)測(cè)：污染源監(jiān)督監(jiān)測(cè)是為掌握污染源，監(jiān)視和檢測(cè)主要污染源在時(shí)間和空間的變化所采取的定期定點(diǎn)的常規(guī)性的監(jiān)督監(jiān)測(cè)?？蒲斜O(jiān)測(cè)：是針對(duì)特定目的科學(xué)研究而進(jìn)行的高層次監(jiān)測(cè)，是通過監(jiān)測(cè)了解污染機(jī)理、弄清污染物的遷移變化規(guī)律、研究環(huán)境受到污染的程度，例如環(huán)境本底的監(jiān)測(cè)及研究、有毒有害物質(zhì)對(duì)從業(yè)人員的影響研究、為監(jiān)測(cè)工作本身服務(wù)的科研工作的監(jiān)測(cè)（如統(tǒng)一方法和標(biāo)準(zhǔn)分析方法的研究、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制、預(yù)防監(jiān)測(cè)）等。這類研究往往要求多學(xué)科合作進(jìn)行。

包括采樣技術(shù)、測(cè)試技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)以測(cè)試技術(shù)為例，分：

（一）化學(xué)、物理技術(shù)(ChemicalandPhysicalMonitoring)重量法；容量分析法；儀器分析法：光譜分析法，色譜分析法，電化學(xué)分析法，放射分析法；

流動(dòng)注射分析(flowinjectionanalysis,FIA)法等。

環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)（二）生物技術(shù)(Biotest)利用植物和動(dòng)物（indicatorplant）在污染環(huán)境中所產(chǎn)生的各種反映信息來判斷環(huán)境質(zhì)量的方法。（三）中國環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展從過去單一的環(huán)境分析發(fā)展到物理監(jiān)測(cè)、生物監(jiān)測(cè)、生態(tài)監(jiān)測(cè)、遙感、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)；從間斷性監(jiān)測(cè)到自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)范圍從一個(gè)斷面發(fā)展到一個(gè)城市、一個(gè)區(qū)域、整個(gè)國家乃至全球。（四）我國監(jiān)測(cè)技術(shù)與國外的差距1、監(jiān)測(cè)分析方法不夠健全。2、采樣技術(shù)仍然是一大難題，環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)缺口很大。

3、現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)配套性很差，儀器設(shè)備條件急需改善。

4、監(jiān)測(cè)信息管理和開發(fā)尚存在諸多問題。

4.2水環(huán)境質(zhì)量信息管理GIS★水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理分析★水體質(zhì)量信息管理GIS設(shè)計(jì)★河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)★湖庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)★飲用水源地水質(zhì)管理子系統(tǒng)★水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)信息管理子系統(tǒng)我國水環(huán)境存在的問題水資源短缺水污染嚴(yán)重用水的極大浪費(fèi)水體質(zhì)量評(píng)價(jià)方法污染指數(shù)法模糊評(píng)價(jià)法灰色評(píng)價(jià)法物元分析法單因子評(píng)價(jià)法（1）污染指數(shù)法基本思路：用水體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果與其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之比作為該項(xiàng)目的污染分指數(shù)，然后通過各種數(shù)學(xué)手段將各項(xiàng)目的分指數(shù)綜合得到該水體的污染指數(shù)，作為該水質(zhì)評(píng)定尺度。（2）模糊評(píng)價(jià)法

基本思路：由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立各因子指標(biāo)對(duì)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的隸屬度集，形成隸屬度矩陣，再把因子的權(quán)重集與隸屬度矩陣相乘，得到模糊集，獲得一個(gè)綜合評(píng)判集，表明評(píng)價(jià)水體水質(zhì)對(duì)各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)的隸屬程度，反映了綜合水質(zhì)級(jí)別的模糊性。（3）灰色評(píng)價(jià)法

基本思路：計(jì)算水體水質(zhì)中的各因子的實(shí)測(cè)濃度與各級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)聯(lián)度，然后根據(jù)關(guān)聯(lián)度大小確定水體水質(zhì)的級(jí)別。對(duì)處于同類水質(zhì)的不同水體可通過其與該類標(biāo)準(zhǔn)水體的關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行優(yōu)劣比較。（4）物元分析法

基本思路：根據(jù)各級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)建立經(jīng)典域物元矩陣，根據(jù)各因子的實(shí)測(cè)濃度建立節(jié)域物元矩陣，然后建立各污染指標(biāo)對(duì)不同水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別的關(guān)聯(lián)函數(shù)，最后根據(jù)其值大小確定水體水質(zhì)的級(jí)別。（5）單因子評(píng)價(jià)法

基本思路：用水體各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)照該項(xiàng)目的分類標(biāo)準(zhǔn)，確定該項(xiàng)目的水質(zhì)類別，在所有項(xiàng)目的水質(zhì)類別中選取水質(zhì)最差類別作為水體的水質(zhì)類別。水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理分析業(yè)務(wù)流程分析★業(yè)務(wù)計(jì)劃★數(shù)據(jù)錄入★業(yè)務(wù)初審★業(yè)務(wù)復(fù)審★業(yè)務(wù)終審★業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提交水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理分析功能分析★數(shù)據(jù)管理功能★分析計(jì)算功能★專題制圖功能★報(bào)表功能水體質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能分析數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)審核服務(wù)器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)導(dǎo)入EXCEL輸出圖形顯示數(shù)據(jù)導(dǎo)入河流水質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測(cè)河流監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析湖庫水質(zhì)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測(cè)湖庫監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)用戶水體監(jiān)測(cè)飲用水監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)查詢分析匯總數(shù)據(jù)查詢分析飲用水源地水質(zhì)管理子系統(tǒng)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)信息管理子系統(tǒng)

導(dǎo)入導(dǎo)出數(shù)據(jù)查詢地圖顯示系統(tǒng)維護(hù)日?qǐng)?bào)查詢EXCEL輸出圖形顯示水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)MIS周報(bào)查詢?cè)聢?bào)查詢季報(bào)查詢年報(bào)查詢用戶管理代碼表維護(hù)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)GIS功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水環(huán)境信息管理系統(tǒng)建設(shè)水環(huán)境類別應(yīng)用界面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)錄入與編輯信息查詢數(shù)據(jù)分析水環(huán)境類別采用國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過系統(tǒng)的水環(huán)境評(píng)價(jià)模塊計(jì)算某測(cè)站、河段、河流在某個(gè)時(shí)期的水環(huán)境類別，即Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類、Ⅴ類、>Ⅴ類。對(duì)湖泊、水庫水環(huán)境進(jìn)行營養(yǎng)化分級(jí)評(píng)價(jià)。信息單元重點(diǎn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)站、重點(diǎn)河段、水庫、湖泊、自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、污染事故。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)《國家地面水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。水資源基本信息水量：水位、流速、流量降水：降雨量、蒸發(fā)量泥沙：底質(zhì)、懸浮質(zhì)、輸沙量水質(zhì)：地表水、地下水、降水水質(zhì)，沉降物、水生物、主要排污口的水質(zhì)、入河口的水質(zhì)應(yīng)用界面設(shè)計(jì)

整個(gè)界面以電子地圖為核心，將管理的測(cè)站和河段、水庫水域進(jìn)行分類，按照水環(huán)境監(jiān)測(cè)國家標(biāo)準(zhǔn)作為閾值，實(shí)現(xiàn)水環(huán)境信息的直接查詢，界面有客戶機(jī)和Web兩種。數(shù)據(jù)錄入與編輯方式1：通過‘水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)’數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果寫入信息發(fā)布系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表中，這個(gè)輸入過程是通過數(shù)據(jù)表來完成的。方式2：通過IE瀏覽器直接將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果寫入信息發(fā)布系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫表；方式3：進(jìn)入IE瀏覽器中的數(shù)據(jù)編輯頁，可以修改已有的數(shù)據(jù)。信息查詢

通過測(cè)站、河段查詢監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水環(huán)境類別：點(diǎn)擊地圖上信息單元所在位置查詢最新的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與水環(huán)境類別；通過測(cè)站序列、河段序列單個(gè)信息單元?dú)v史記錄；通過時(shí)間序列查詢所有某類信息單元（測(cè)站、河段）在此時(shí)間序列上的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)結(jié)果。數(shù)據(jù)分析

計(jì)算某信息單元在某個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目上的時(shí)間變化曲線：X軸為時(shí)間，Y軸為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。系統(tǒng)能夠與全流域（水系）進(jìn)行關(guān)聯(lián)測(cè)站數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析。能夠配合各種參數(shù)為水環(huán)境評(píng)價(jià)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)。水環(huán)境信息管理系統(tǒng)基本功能分專題電子地圖顯示數(shù)據(jù)編輯與更新數(shù)據(jù)查詢與檢索評(píng)價(jià)分析統(tǒng)計(jì)分析與報(bào)表水質(zhì)變化趨勢(shì)分析（1）分專題電子地圖顯示

水系、地名、交通、居民地、水工建筑背景圖；各類水質(zhì)監(jiān)測(cè)站位置圖（地表、地下、降水、底泥、工業(yè)污染源、入河排污口）；污染事故發(fā)生位置圖；河段水體功能區(qū)劃圖；河段水質(zhì)級(jí)別評(píng)價(jià)圖；地表、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)站水質(zhì)級(jí)別評(píng)價(jià)圖（2）數(shù)據(jù)編輯與更新

各類測(cè)站相關(guān)數(shù)據(jù)的編輯污染事件現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告、日常流動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入基本元素?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)的增加與修改水環(huán)境文擋資料修改自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)的批量轉(zhuǎn)入（3）數(shù)據(jù)查詢與檢索基于空間位置的分專題圖要素