3s 与在线监测技术在环境模型研究中的应用

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1、催侠等：3S与在线监测技术在环境模型研究中的应用33S与在线监测技术在环境模型研究中的应用崔侠1，孙群1，何江华21：广州市环境保护科学研究所，广东广州510620；2：广东省生态环境与土壤研究所，广东广州510650摘要：结合环境信息系统的研究现状和研究实例，首先分析了3S和在线监测技术与环境模型研究结合的必要性，并分析指出了3S、在线监测技术在环境模型研究中潜在的应用范围，然后剖析了3S技术与环境模型研究结合的三阶水平，最后介绍了3S在环境规划模型研究中的理想结合框架。关键词：地理信息系统；环境模型；遥感；环境规划；环境决策支持系统中图分类号：

2、X83文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）02-0224-04催侠等：3S与在线监测技术在环境模型研究中的应用313S与环境模型研究结合的重要性环境模型是环境学研究中较为重要的一个领域，是进行环境预测和环境规划的有力手段。由于许多环境问题和环境过程都具有空间分布特性、非线性、随机性以及随时间变化的特性，因此环境模型大都比较复杂，地理信息系统(GIS)和遥感（RS）是用来对地理数据及相关数据进行采集、存储管理、分析处理与显示输出的计算机技术系统。在GIS中，基本概念是空间位置、空间分布和空间关系，而基本研究对象是被抽象成点、线、面的

3、空间实体及其相关属性。与之相对应，在RS和环境模型中，基本概念是物质、能量及其运动转化，而基本研究对象是诸如水、大气、土壤、人口等明显具有空间分布特性的环境要素。3S和环境模型在概念和研究对象上具有相似性、互补性，这使得二者的结合是自然、合理又具有潜力的。为了使环境模型对各种环境问题和环境过程的描述具有实时性和动态性，实时监测数据和实时的物理数据（如实时气象数据、实时水文数据等）是不可缺少的。广州市环境信息系统中的环境模型如下：（1）珠江广州市河段一维水质模型；（2）珠江广州市河段二维水质模型；（3）AirQUIS（环境空气质量模型）；（4）CAL

4、INE4（交通线路空气污染预测模型）；（5）光化学烟雾模型；（6）细粒子源解析受体模式；（7）)环境噪声模型；（8）水环境质量统计模型；（9）大气环境质量统计模型。这些模型一般用Fortran语言或C语言编程，要求系统留有接口，可以根据需要可随时增加或更新其他环境模型，这些模型可以以任何常用高级语言编成，其计算结果将由3S表现。选用的环境模型要求是环境保护部门经常使用的，大部分是经过简化的实用模型，其结果可以满足实际工作需要而计算时间能够满足快速决策的要求。3S、在线监测技术和环境模型的有机结合将使二者相得益彰。一方面，由于3S越来越多地应用于环境

5、模型研究，其三维显示、空间统计分析功能、空间模拟功能定会大大加强；另一方面，3S和在线监测技术的介入会使各种环境问题和环境过程描述更加符合实际，环境模型的检验、校正更加容易，而且3S的空间表现能力会使环境模型的视觉效果有质的飞跃，在环境评价与环境决策支持时可以得到以前所得不到的结果：友好的用户界面、完全的数据共享、方便的空间分析操作、直观的结果显示会让用户更专注于应用问题，提高环境模型的运行效率。23S与在线监测技术在环境模型研究中的主要应用范围（1）主要数据源功能在线监测技术能为环境模型提供大量的实时数据，而遥感作为一种全新的信息获取手段，近年来

6、已广泛应用于环境研究的各个方面。如利用NOAA卫星影象进行气象预报和农作物估产，利用T催侠等：3S与在线监测技术在环境模型研究中的应用3M、SPOT影象进行热污染研究、泥沙研究、土地利用变化研究，利用航空象片进行城市环境研究。另外，在环境监测和环境控制时，许多环境参数都具有确定的边界，可以用矢量数据来表示。但是在环境模型研究中，环境参数经常是连续的，并不具有确定的边界，如污染物的扩散、某种环境因子的影响范围等，这时用栅格数据就更合适。也就是说，环境模型在利用矢量数据、统计数据的同时，必须利用栅格数据。因此，在线监测技术和遥感必将作为主要数据源而广泛

7、应用于环境模型研究中。（2）数据的前期处理绝大部分GIS和RS系统都有强大的数据采集功能，并支持多种格式的输入输出，而且这些输入输出都采用严格的分类标准。另外，GIS还能实现空间数据的多种投影转换以及数据的重采样。在环境模型研究中，GIS可以作为复杂的环境模型的输入数据集成器。利用GIS不仅可以采集、管理海量的环境数据，并能将这些数据按模型的需要以不同比例尺、不同精度、不同投影方式、不同格式反馈给环境模型。3S用户界面文件交换环境模型用户界面图13S和环境模型结合的第l阶水平（3）模型开发GIS具有很强的空间分析功能，如邻域分析、叠加分析等，这使得

8、环境模型中的一些空间分析操作简单易行。大多数GIS系统都具有高级应用系统开发语言，象Arc/InfoPC版的SML和Arc