何書聰

（江蘇新測檢測科技有限公司，江蘇徐州 221116）

3S 技術(shù)功能涵蓋了GPS 全球定位系統(tǒng)、RS 遙感技術(shù)以及GIS 地理信息系統(tǒng)等多種新興技術(shù)，這是目前在新時代背景下得出的重要成果。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展的同時，3S 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于森林、農(nóng)業(yè)、城市等多個人類生態(tài)環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量管理中，為人類自然生態(tài)發(fā)展起到了重要的價值作用。

1 分布式水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)要點

在分布式水環(huán)境在線監(jiān)測質(zhì)量管理軟件系統(tǒng)中，呈現(xiàn)出豐富多樣的監(jiān)測管理性能，其中的關(guān)鍵技術(shù)都是圍繞 3S技術(shù)軟件設(shè)計開展的，下面結(jié)合其主要技術(shù)進行分析。

1.1 無線通信數(shù)據(jù)包技術(shù)應(yīng)用

分布式水環(huán)境在線質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中的無線通信數(shù)據(jù)技術(shù)被得到了廣泛使用，它是該系統(tǒng)當中關(guān)鍵技術(shù)的一部分，可以有效設(shè)置完整的WSN 星形組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該組網(wǎng)可以設(shè)置多個傳感節(jié)點，可以實現(xiàn)與傳感器的有效連接，并對不同說只信息進行有效的合理采集，使全部的采集結(jié)果數(shù)據(jù)順利發(fā)送到星型網(wǎng)絡(luò)重要節(jié)點中。該技術(shù)當中的傳感集點會依據(jù)不同區(qū)域大小展開布置，有效實現(xiàn)了圍繞水質(zhì)參數(shù)節(jié)點的對比分析，同時通過TinyOS 系統(tǒng)實現(xiàn)了輔助對比功能，有效建立了節(jié)點數(shù)據(jù)分析機制，并針對傳感器數(shù)據(jù)格式進行了對比分析。

1.2 WSN 組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

WSN 星型網(wǎng)絡(luò)拓撲組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在分布式水環(huán)境在線質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)過中是非常重要的組織部分。該組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中涵蓋了許多個傳感器主節(jié)點以及傳感器從節(jié)點，可以有效實現(xiàn)各個節(jié)點之間的相互通訊連接，有著極強的兼容功能。但在實際設(shè)定過程中，這些節(jié)點都是獨立存在的，需要在主節(jié)點上有效設(shè)定ZigBee 協(xié)調(diào)節(jié)點功能，這樣可以實現(xiàn)對諸多從節(jié)點位置的有效設(shè)定，并且還可做到與終端節(jié)點的相互共存，有效參與到組網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用當中。尤其是在水環(huán)境質(zhì)量檢測當中，通過有效應(yīng)用WSN 組網(wǎng)技術(shù)建立系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，可以直接對MAC 層發(fā)出監(jiān)測流程信號，為其提供更加便捷的通訊信道，實現(xiàn)對水環(huán)境質(zhì)量的PAN ID網(wǎng)絡(luò)標識的建立。與此同時，通過MAC層建設(shè)新的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，完善了水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)程序中的各個節(jié)點的協(xié)調(diào)流程。在新網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成立之后，實現(xiàn)對各個傳感器節(jié)點的有效的分析，并設(shè)立了入網(wǎng)流程，確保主節(jié)點的準確通信。其中在新網(wǎng)絡(luò)中，還配備協(xié)調(diào)搭載網(wǎng)絡(luò)新表內(nèi)容，可實現(xiàn)對建立水質(zhì)監(jiān)控協(xié)調(diào)節(jié)點中對傳感器的配合功能，實時接收監(jiān)測系統(tǒng)的指令。除此之外，該技術(shù)還可以實現(xiàn)入網(wǎng)請求時在傳感器上的命令相應(yīng)，可以為傳感器分配多個通信地址，并對節(jié)點內(nèi)容進行分配調(diào)節(jié)，為健全的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)提供了有力支撐[1]。

1.3 水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用

在水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測采集系統(tǒng)中，可以通過上位機建立一套局部分布式水環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對局部分支系統(tǒng)的收集水質(zhì)數(shù)據(jù)以及WEB 軟件監(jiān)測的有效計算。在該系統(tǒng)中需要分布的主要節(jié)點是由一個主節(jié)點展開多個采集點布設(shè)構(gòu)成的，可以直觀地觀看到設(shè)計流程，實現(xiàn)對水質(zhì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的觀測測量。舉例說明，某地區(qū)會以全天時長來對所采集的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，其中對該區(qū)域的水質(zhì)pH 值、濁度等重要參數(shù)指標都可以字統(tǒng)計曲線中獲取，并在一定水質(zhì)監(jiān)測范圍內(nèi)進行對水質(zhì)的pH 值監(jiān)測，其中的氨氮則在≤0.2mg/L的范圍內(nèi)。該過程需要非常嚴謹?shù)谋O(jiān)測過程，以此確保各項水體指標在監(jiān)測采集系統(tǒng)中滿足水質(zhì)標準的技術(shù)要求。

2 對3S 技術(shù)的有效集成

3S 技術(shù)系統(tǒng)集成的3 項技術(shù)，是目前信息化社會最為核心重要技術(shù)，從而形成了對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有效監(jiān)測的完整技術(shù)系統(tǒng)。在聲討環(huán)境質(zhì)量檢測管理中，GPS 定位系統(tǒng)技術(shù)為檢測目標提升了實時且快速地監(jiān)測位置。RS 則協(xié)助了后臺監(jiān)測人員對大面積的地表物體以及幾何環(huán)境信息變化提供支持。GIS 技術(shù)可以實現(xiàn)對多種空間綜合數(shù)據(jù)的有效處理分析，并有效構(gòu)建了3D 虛擬模型，為質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)人員更加直觀地觀測現(xiàn)場狀況帶來有力支持。在實際監(jiān)測過程中，該技術(shù)都需要兩者配合而集成，如RS 與GPS 集成可以做到數(shù)據(jù)采集的自動定時以及環(huán)境災(zāi)害預(yù)測，同時可以做到對全球環(huán)境變化的數(shù)據(jù)監(jiān)測以及自動更新等多項功能[2]。

3 3S 技術(shù)在各個生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域中的監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

3S 在各個環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，下面對城市生態(tài)環(huán)境、水資源環(huán)境、生態(tài)災(zāi)害環(huán)境的應(yīng)用進行簡析。

3.1 3S 技術(shù)在城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

城市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系中可以通過3S 技術(shù)對城市進行有效的規(guī)劃，如 PM2.5 監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測等多種城市生態(tài)環(huán)境。該過程需要先對RS 遙感平臺進行有效利用，實現(xiàn)對監(jiān)測城市生態(tài)環(huán)境提供實時生態(tài)資料，并依據(jù)GIS 對大氣污染源有效編繪分布圖，同時在進行與GPS 航空多光譜攝影的配合，實現(xiàn)對大氣污染物的全方位監(jiān)測，并能夠有效對多個區(qū)域的污染顆粒進行分布監(jiān)測。不僅如此，有效應(yīng)用3S 技術(shù)對城市生態(tài)大氣污染源的關(guān)鍵點進行有效的監(jiān)測定位，如城市熱島效應(yīng)以及輻射溫度等等?？赏ㄟ^衛(wèi)星定位儀及載熱紅外圖進行有效定位監(jiān)測，并配合圖像處理技術(shù)定期對熱污染強度以及分布范圍對城市內(nèi)部的生態(tài)環(huán)境提供動態(tài)的資料信息，如可以對城市植被類型、植被覆蓋率等重要參數(shù)指標進行有效的分析，并最后與多光譜數(shù)據(jù)的有效配合實現(xiàn)對圖像處理的定向分析。在我國已經(jīng)有多個城市合理應(yīng)用3S 技術(shù)有效構(gòu)建了環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并基于3S 技術(shù)對開發(fā)城市的地理環(huán)境信息系統(tǒng)以及城市環(huán)境污染預(yù)報系統(tǒng)當中。例如，河北省就有效通過GIS 技術(shù)實現(xiàn)了污染數(shù)據(jù)的采集，并科學(xué)制定了大氣質(zhì)量功能專題圖以及城市污染源分布圖，同時再經(jīng)GPS 功能行為有效監(jiān)測到出現(xiàn)的污染源位置，有效構(gòu)建了河北省環(huán)境空間的核心數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了全方位城市實時質(zhì)量監(jiān)測管理[3]。

3.2 3S 技術(shù)在水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測管理中，3S 技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，可以有效的針對河流水量以及河流水質(zhì)進行全方位的質(zhì)量監(jiān)測，并優(yōu)先顯示出各個區(qū)域的水質(zhì)實際環(huán)境狀況以及水質(zhì)變化的趨勢過程。例如，遼寧省的通過3S 技術(shù)有效落實了對水資源的調(diào)查以及水文的模擬流域，尤其是對水體的泥沙污染指標以及水體富營養(yǎng)化都做到了有效檢測，與此同時，再配合GIS 技術(shù)實現(xiàn)了對遼寧省內(nèi)水環(huán)境以及深水流域的分布調(diào)查以及跟蹤評價，為省內(nèi)的供水工程提供了切實的安全保障[4]。

3.3 3S 技術(shù)在生態(tài)環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

經(jīng)有關(guān)數(shù)據(jù)分析，我國諸多省市分范圍內(nèi)構(gòu)建了保護生態(tài)環(huán)境，重建美好家園的環(huán)保計劃，其中最主要的構(gòu)建計劃就是對自然生態(tài)環(huán)境計劃的構(gòu)建，降低因人為造成的生態(tài)環(huán)境災(zāi)害。例如，福建省有效利用3S 技術(shù)實現(xiàn)了對省內(nèi)赤潮地點、范圍以及時間的準確預(yù)測，這就是通過該技術(shù)中的RS 遙感技術(shù)做到的。不僅如此，再通過GIS 技術(shù)與GPS 定位系統(tǒng)的有效配合，對該省內(nèi)出現(xiàn)的水土流失以及草場退化等問題進行了實時分析，同時也推測出該省內(nèi)泥石流以及山體滑坡的正在發(fā)育的災(zāi)害因素，實現(xiàn)了GIS 技術(shù)在各個危險區(qū)域的劃分評級，為地質(zhì)防治災(zāi)害數(shù)據(jù)資源提供了有力支持[5]。

3.4 在城市林草生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中有效應(yīng)用3S 技術(shù)

隨著人們對生活質(zhì)量水平的提升，城市林草資源綠化工作得到了人們的廣泛關(guān)注，同時也迫切需要高質(zhì)量的空氣環(huán)境。因此，有效應(yīng)用3S 技術(shù)，可以實現(xiàn)對諸多省內(nèi)草原資源的充分調(diào)查，可以對城市內(nèi)自然生態(tài)資產(chǎn)進行有效的評估，以此完善健全的城市林草生態(tài)資產(chǎn)評估體系。不僅如此，在評估在系統(tǒng)中，還運用到了RS 技術(shù)，這對城市林草生態(tài)資源得以有效監(jiān)測帶來了有力保障，并通過對GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，實現(xiàn)了對城市林草資源的編制分布圖，再結(jié)合GPS 技術(shù)充分實現(xiàn)了對部分城市林草資源的動態(tài)攝影檢測工作，這為有效應(yīng)用3S 技術(shù)中的人工智能決策模型奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時，也實現(xiàn)了對城市林草病蟲害的積極預(yù)防，對因病蟲害產(chǎn)生的林草資源損失實現(xiàn)了有效全面評估，深受有關(guān)部門的廣泛應(yīng)用以及信賴。

4 總結(jié)

綜上所述，有效應(yīng)用3S 技術(shù)對城市生態(tài)環(huán)境檢測以及水環(huán)境檢測進行相關(guān)質(zhì)量管理。實現(xiàn)了基于科學(xué)角度對防災(zāi)監(jiān)測預(yù)警以及生態(tài)的多元化功能的有效評價，這為人類生態(tài)環(huán)境可以良好持續(xù)發(fā)展提供了有力支持，實現(xiàn)了人類與自然發(fā)展的和諧共生。