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摘要 3S技术在生态和环境信息化系统中有着广泛的应用，介绍了3S技术及其集成技术的概况，对安徽省生态环境信息化建設现状以及生态和环境信息系统建设的目标与内容进行了阐述，指出3S技术在该系统中的作用和重要性。
关键词 3S技术；环境管理；信息技术
中图分类号P23文献标识码A文章编号1007-5739（2008）12-0308-02
13S技术与环境信息化
地理信息系统（GIS）是空间技术与计算机技术发展的必然产物，自产生以来便与资源与环境问题密不可分。因此又被称为“资源与环境信息系统”。基于GIS的环境信息系统能够实现空间数据和属性数据的管理与交换，它通过分析信息的空间分布，监测信息的时序变化，比较不同的空间数据集，实现对空间信息及其他各类信息的标准化管理与信息交换，使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解，并根据应用目的进行各种形式的专题表图输出。
遥感（RS）可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确定性和定量的综合性数据。RS信息是GIS十分重要的数据源，它有助于GIS数据库的及时更新以确保现实性，特别在环境动态监测方面具有其他类型数据所无法代替的优越性。
全球定位系统（GPS）是一种可以提供实时定位三维坐标和运动轨迹数据的导航系统，能够对遥感信息和动态监测数据进行实时定位，并可直接进入GIS进行处理。GPS的快速定位为RS数据快速进入GIS系统提供了可能，保证了RS数据及地面同步监测数据获取的动态匹配。同时，GPS可为GIS及时采集、更新或修正空间定位数据，使GIS从静态管理扩展到动态实时监测管理。
进行一体化信息获取、信息处理、信息应用的3S集成技术，是实现环境信息化的重要技术手段。RS与GPS为GIS提供高质量的空间数据，而GIS则是综合处理这些数据的平台，并提升RS与GPS的信息获取能力，它们是一个有机的整体。以地理信息系统和遥感图象处理系统为核心，再与全球定位系统、环境数据实时采集系统、环境数据分析系统集成，能进行实时或准实时的环境遥感调查、监测和分析。同时借助于GIS的环境模型，能进行三维可视化空间分析和模拟，如模拟污染物质在环境中的运行结果，帮助人们了解不同参数间的相互作用，并能提供对环境污染管理有意义的客观评价。
2我省生态环境信息化技术应用现状
近几年，我省通过“中国省级环境信息系统建设”项目（世界银行贷款B-1项目）和重点城市环境信息系统建设项目（日本援助项目）的实施，安徽省环保局和6个重点城市（合肥、芜湖、马鞍山、蚌埠、淮南、安庆）环保局配备了ESRI公司的ARC/INFO、ARCVIEW、ARCIMS等地理信息系统平台软件和GIS服务器、图形工作站、数字化仪、绘图仪、GPS等硬件设施，进行了信息网络建设，这些软件、硬件成为基于网络的环境地理信息系统建设和发展的良好开端。在项目开发上，也从淮河流域、长江流域到全省范围的信息化管理，从初步的数据库技术应用（如排污收费、污染源申报登记）到数据库技术、地理信息系统、遥感技术、多媒体技术的综合应用（如生态环境遥感解译和GIS查询系统、水环境功能区划、生态功能区划等），已初步建立了一套包括重点污染源、水环境功能区划、生态功能区划、遥感等生态环境背景的空间和属性数据库。
同时，由于我省生态现状的调查和生态建设项目的管理难度大，传统的技术手段和管理模式极易发生底数不清、反馈不灵、重复建设、监管不力等现象，而各项工作的管理部门不同，各部门基本上都是根据本部或某一特定业务编制了相应的软件，各相应软件的工作平台、开发工具、后台数据库不尽相同，使得各软件系统彼此之间的通用性、数据共享性很差。大量的环境数据只停留在查询检索和统计功能上，并未转化为环保工作人员和管理人员所需要的具有分析和决策帮助功能的数据，大部分数据也缺少常规的更新和维护。另外生态监测仍以常规监测为主要手段，尚不能进行大面积、全天候、全天时的连续动态监测；也很难对诸如大气环境污染、水域流域污染、生态环境破坏、生物多样性状况、重大环境事故、全球环境变化等信息进行科学的分析、处理和评价。因此，总体上来说我省生态环境信息化技术水平还处于基础建设阶段。
鉴于此，我们必须在统一的框架下构建一个生态信息综合管理系统，使目前分散的、局域性的信息更趋于系统性、整体性和协调性。如将市县的生态规划与保护置于更宏观的全方位、大视角来认识分析，真正体现“生态安徽”的系统思想。
3生态和环境信息系统建设目标
生态和环境信息系统的建设是对生态环境建设静态、动态、分析决策等各种特征统一的数字化表述与认识，是以生态数字化数据为依托，以在线监测采集的数据为主要信息来源，以环境信息数据库为核心，结合社会经济信息数据库，采用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、计算机和网络技术，实现生态建设从信息采集—处理—输出全过程数字化的管理系统。可以进行多维、多源生态信息的数据库共享管理与模型分析，为环境管理提供辅助决策。该系统建成后将实现以下几方面功能：
3.1信息查询与管理
3S技术广泛应用于与空间位置有关的环境信息查询、检索、管理、显示、专题制图等方面。地理信息系统具备综合管理电子地图、遥感影像和环境专题属性数据的能力。以3S为核心，环境管理信息系统可以综合环境质量、功能区划、排污申报、建设项目、城市环境综合定量考核、流域管理、自动监测、自然生态等方面的环境空间数据和各类专题属性数据；进行地图数据与属性数据的双向查询以及空间查询；直观显示环保数字地图和影像三维数据；展现环境要素的空间分布状况及其空间关系，进行放大、缩小、漫游等图形操作；制作环保专题地图；环境信息更新和维护等。
3.2污染源在线监控
应用污染源在线监测系统对安装在线监测设备的重点企业污染源排放进行监控；通过大气自动监测系统对市中心的SO2、NO及气象参数进行实时监测；通过环保GPS调度指挥系统，形成对环境污染事件的快速处理能力。系统可以实现环保数据采集和传输、基于GIS、GPS的目标定位和显示、空间数据与专题属性数据库管理、烟尘黑度的自动分析、实现了环境监控和执法的可视化管理与调度等功能。
3.3信息共享与发布
WebGIS（万维网地理信息系统）是实现环境管理信息共享和发布的重要技术手段。随着计算机网络的发展，Web技术和GIS技术相结合的产物WebGIS改变着空间数据获取、组织、共享和应用方式，它可以为用户提供操作简单，通过浏览器实现的环境空间信息网络共享，为更多的环境管理者提供直观综合的决策信息。在网络技术和网络系统环境日趋成熟和完善的时代，环境管理信息平台可以充分利用网络资源，实现环境地理信息系统共享和发布。
3.4生态环境的空间分析模拟
运用GIS具有的属性信息、数据综合、地理模拟、空间分析的能力，对生态环境等相关信息数字化后建立起生态三维模型，最终形成一个虚拟的生态环境。在这个虚拟环境中对各种空间信息进行分析对比，研究生态环境、模拟环境污染、功能分区，进行生态环境变化预测、决策、管理等规划工作。
4建设内容
4.1空间及属性数据库的建设
（1）基础地理空间数据。从全省1∶50 000、1∶10 000到市县1∶1 000、1∶500等不同比例的基础地理空间数据。
（2）环境专题空间数据库。包括污染源空间位置、生态功能区划、水环境功能区划等。
（3）环境专题数据库。包括环境质量数据库、环境统计数据库、污染源数据库、生态环境数据库、环境状况、环境管理等环保数据。
（4）卫星遥感环境数据库。遥感可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量综合性的数据。遥感信息是GIS十分重要的数据源，它有助于GIS数据库的及时更新，确保现实性，特别在环境动态监测方面具有其他类型数据所无法代替的优越性。
4.2网络基础设施建设
加强全省各级环境保护部门的环境信息网络基础设施建设，利用互联网和宽带网及国家环保卫星通信网，建立、健全以省环境信息中心为枢纽的国家、省，市、县环境信息网络，污染源和生态保护区等监测点，采用多样化的接入技术，如ADSL技术、无线通讯技术、光纤接入技术等。
5保障措施
生态和环境信息系统是一个庞大的系统工程，为保障系统的顺利实施，需采取以下措施：
（1）生态和环境信息系统的建设要在政府的组织下，按统一的框架和规划分工合作，协同配合，分阶段、有步驟地层开各项工作，最终实现数据的共建共享；尽量杜绝和减少低水平重复和资源浪费。
（2）加强网络系统安全的建设。为确保网络的可靠性、可用性和安全性，保证信息的正常传输，将建立网络备份系统、高可用系统、防病毒系统、防火墙系统等。
（3）建立建全一套完善的数据更新、系统维护制度。要使系统在生态建设中发挥决策支持作用，必须对数据进行定期维护和更新，才能真实地反映现实生态状况，为管理提供准确的决策依据。
由于3S技术是实现环境信息化、带动环保工作现代化、推进环境管理上台阶的重要手段，在环境管理和决策中，3S技术将广泛地应用于污染控制、生态保护、应急管理、环境规划、决策支持等方面。伴随着3S信息技术的快速发展和环境信息化建设的进程，3S技术的应用将不断深化，在环境管理的信息获取、处理、共享以及为政府的科学决策和宏观调控等方面发挥着越来越重要的作用。
6参考文献
[1] 梅安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2] 孙家柄，舒宁，关泽群.遥感原理、方法和应用[M].北京：测绘出版社，1999.
关键词 3S技术；环境管理；信息技术
中图分类号P23文献标识码A文章编号1007-5739（2008）12-0308-02
13S技术与环境信息化
地理信息系统（GIS）是空间技术与计算机技术发展的必然产物，自产生以来便与资源与环境问题密不可分。因此又被称为“资源与环境信息系统”。基于GIS的环境信息系统能够实现空间数据和属性数据的管理与交换，它通过分析信息的空间分布，监测信息的时序变化，比较不同的空间数据集，实现对空间信息及其他各类信息的标准化管理与信息交换，使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解，并根据应用目的进行各种形式的专题表图输出。
遥感（RS）可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确定性和定量的综合性数据。RS信息是GIS十分重要的数据源，它有助于GIS数据库的及时更新以确保现实性，特别在环境动态监测方面具有其他类型数据所无法代替的优越性。
全球定位系统（GPS）是一种可以提供实时定位三维坐标和运动轨迹数据的导航系统，能够对遥感信息和动态监测数据进行实时定位，并可直接进入GIS进行处理。GPS的快速定位为RS数据快速进入GIS系统提供了可能，保证了RS数据及地面同步监测数据获取的动态匹配。同时，GPS可为GIS及时采集、更新或修正空间定位数据，使GIS从静态管理扩展到动态实时监测管理。
进行一体化信息获取、信息处理、信息应用的3S集成技术，是实现环境信息化的重要技术手段。RS与GPS为GIS提供高质量的空间数据，而GIS则是综合处理这些数据的平台，并提升RS与GPS的信息获取能力，它们是一个有机的整体。以地理信息系统和遥感图象处理系统为核心，再与全球定位系统、环境数据实时采集系统、环境数据分析系统集成，能进行实时或准实时的环境遥感调查、监测和分析。同时借助于GIS的环境模型，能进行三维可视化空间分析和模拟，如模拟污染物质在环境中的运行结果，帮助人们了解不同参数间的相互作用，并能提供对环境污染管理有意义的客观评价。
2我省生态环境信息化技术应用现状
近几年，我省通过“中国省级环境信息系统建设”项目（世界银行贷款B-1项目）和重点城市环境信息系统建设项目（日本援助项目）的实施，安徽省环保局和6个重点城市（合肥、芜湖、马鞍山、蚌埠、淮南、安庆）环保局配备了ESRI公司的ARC/INFO、ARCVIEW、ARCIMS等地理信息系统平台软件和GIS服务器、图形工作站、数字化仪、绘图仪、GPS等硬件设施，进行了信息网络建设，这些软件、硬件成为基于网络的环境地理信息系统建设和发展的良好开端。在项目开发上，也从淮河流域、长江流域到全省范围的信息化管理，从初步的数据库技术应用（如排污收费、污染源申报登记）到数据库技术、地理信息系统、遥感技术、多媒体技术的综合应用（如生态环境遥感解译和GIS查询系统、水环境功能区划、生态功能区划等），已初步建立了一套包括重点污染源、水环境功能区划、生态功能区划、遥感等生态环境背景的空间和属性数据库。
同时，由于我省生态现状的调查和生态建设项目的管理难度大，传统的技术手段和管理模式极易发生底数不清、反馈不灵、重复建设、监管不力等现象，而各项工作的管理部门不同，各部门基本上都是根据本部或某一特定业务编制了相应的软件，各相应软件的工作平台、开发工具、后台数据库不尽相同，使得各软件系统彼此之间的通用性、数据共享性很差。大量的环境数据只停留在查询检索和统计功能上，并未转化为环保工作人员和管理人员所需要的具有分析和决策帮助功能的数据，大部分数据也缺少常规的更新和维护。另外生态监测仍以常规监测为主要手段，尚不能进行大面积、全天候、全天时的连续动态监测；也很难对诸如大气环境污染、水域流域污染、生态环境破坏、生物多样性状况、重大环境事故、全球环境变化等信息进行科学的分析、处理和评价。因此，总体上来说我省生态环境信息化技术水平还处于基础建设阶段。
鉴于此，我们必须在统一的框架下构建一个生态信息综合管理系统，使目前分散的、局域性的信息更趋于系统性、整体性和协调性。如将市县的生态规划与保护置于更宏观的全方位、大视角来认识分析，真正体现“生态安徽”的系统思想。
3生态和环境信息系统建设目标
生态和环境信息系统的建设是对生态环境建设静态、动态、分析决策等各种特征统一的数字化表述与认识，是以生态数字化数据为依托，以在线监测采集的数据为主要信息来源，以环境信息数据库为核心，结合社会经济信息数据库，采用遥感（RS）、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、计算机和网络技术，实现生态建设从信息采集—处理—输出全过程数字化的管理系统。可以进行多维、多源生态信息的数据库共享管理与模型分析，为环境管理提供辅助决策。该系统建成后将实现以下几方面功能：
3.1信息查询与管理
3S技术广泛应用于与空间位置有关的环境信息查询、检索、管理、显示、专题制图等方面。地理信息系统具备综合管理电子地图、遥感影像和环境专题属性数据的能力。以3S为核心，环境管理信息系统可以综合环境质量、功能区划、排污申报、建设项目、城市环境综合定量考核、流域管理、自动监测、自然生态等方面的环境空间数据和各类专题属性数据；进行地图数据与属性数据的双向查询以及空间查询；直观显示环保数字地图和影像三维数据；展现环境要素的空间分布状况及其空间关系，进行放大、缩小、漫游等图形操作；制作环保专题地图；环境信息更新和维护等。
3.2污染源在线监控
应用污染源在线监测系统对安装在线监测设备的重点企业污染源排放进行监控；通过大气自动监测系统对市中心的SO2、NO及气象参数进行实时监测；通过环保GPS调度指挥系统，形成对环境污染事件的快速处理能力。系统可以实现环保数据采集和传输、基于GIS、GPS的目标定位和显示、空间数据与专题属性数据库管理、烟尘黑度的自动分析、实现了环境监控和执法的可视化管理与调度等功能。
3.3信息共享与发布
WebGIS（万维网地理信息系统）是实现环境管理信息共享和发布的重要技术手段。随着计算机网络的发展，Web技术和GIS技术相结合的产物WebGIS改变着空间数据获取、组织、共享和应用方式，它可以为用户提供操作简单，通过浏览器实现的环境空间信息网络共享，为更多的环境管理者提供直观综合的决策信息。在网络技术和网络系统环境日趋成熟和完善的时代，环境管理信息平台可以充分利用网络资源，实现环境地理信息系统共享和发布。
3.4生态环境的空间分析模拟
运用GIS具有的属性信息、数据综合、地理模拟、空间分析的能力，对生态环境等相关信息数字化后建立起生态三维模型，最终形成一个虚拟的生态环境。在这个虚拟环境中对各种空间信息进行分析对比，研究生态环境、模拟环境污染、功能分区，进行生态环境变化预测、决策、管理等规划工作。
4建设内容
4.1空间及属性数据库的建设
（1）基础地理空间数据。从全省1∶50 000、1∶10 000到市县1∶1 000、1∶500等不同比例的基础地理空间数据。
（2）环境专题空间数据库。包括污染源空间位置、生态功能区划、水环境功能区划等。
（3）环境专题数据库。包括环境质量数据库、环境统计数据库、污染源数据库、生态环境数据库、环境状况、环境管理等环保数据。
（4）卫星遥感环境数据库。遥感可以实时、快速地提供大面积地物及其周边环境的几何与物理信息及各种变化参数，其对地观测的海量波谱信息为目标识别及科学规律的探测提供了精确的定性和定量综合性的数据。遥感信息是GIS十分重要的数据源，它有助于GIS数据库的及时更新，确保现实性，特别在环境动态监测方面具有其他类型数据所无法代替的优越性。
4.2网络基础设施建设
加强全省各级环境保护部门的环境信息网络基础设施建设，利用互联网和宽带网及国家环保卫星通信网，建立、健全以省环境信息中心为枢纽的国家、省，市、县环境信息网络，污染源和生态保护区等监测点，采用多样化的接入技术，如ADSL技术、无线通讯技术、光纤接入技术等。
5保障措施
生态和环境信息系统是一个庞大的系统工程，为保障系统的顺利实施，需采取以下措施：
（1）生态和环境信息系统的建设要在政府的组织下，按统一的框架和规划分工合作，协同配合，分阶段、有步驟地层开各项工作，最终实现数据的共建共享；尽量杜绝和减少低水平重复和资源浪费。
（2）加强网络系统安全的建设。为确保网络的可靠性、可用性和安全性，保证信息的正常传输，将建立网络备份系统、高可用系统、防病毒系统、防火墙系统等。
（3）建立建全一套完善的数据更新、系统维护制度。要使系统在生态建设中发挥决策支持作用，必须对数据进行定期维护和更新，才能真实地反映现实生态状况，为管理提供准确的决策依据。
由于3S技术是实现环境信息化、带动环保工作现代化、推进环境管理上台阶的重要手段，在环境管理和决策中，3S技术将广泛地应用于污染控制、生态保护、应急管理、环境规划、决策支持等方面。伴随着3S信息技术的快速发展和环境信息化建设的进程，3S技术的应用将不断深化，在环境管理的信息获取、处理、共享以及为政府的科学决策和宏观调控等方面发挥着越来越重要的作用。
6参考文献
[1] 梅安新，彭望琭，秦其明，等.遥感导论[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2] 孙家柄，舒宁，关泽群.遥感原理、方法和应用[M].北京：测绘出版社，1999.