ArcGIS环境监测应用与技术热点

ArcGIS环境监测应用与技术热点第一页，共52页。第二页，共52页。资源整合精确掌控污染源位置直观展现变化趋势环境质量评价由点到面全面了解区域信息第三页，共52页。水环境制图自动化

第四页，共52页。水环境质量制图第五页，共52页。需求河流宽度水质表达线状河流面状水域自动化制图——动态分段——反距离权重插值——属性控制制图——GP建模——技术方案——渐变渲染第六页，共52页。第七页，共52页。环境监测总站水环境质量自动制图演示第八页，共52页。最终流程第九页，共52页。空间建模分析事故制图++选址空间度量地形分析土地管理资源分布网络分析交通建模地理建模人口统计工程设计水利分析设施管理扩散和分布分析物流分析走廊选择资源研究第十页，共52页。地下水环境评估

第十一页，共52页。地下水脆弱性-评价过程第十二页，共52页。Drastic法考虑的7个因素1、地下水净补给量5、土壤介质3、含水层厚度4、含水层渗透系数2、地下水位埋深6、地形坡度7、包气带介质中粘性土层厚度第十三页，共52页。第十四页，共52页。第十五页，共52页。第十六页，共52页。脆弱性评价结果脆弱性脆弱性低脆弱性较低脆弱性中等脆弱性较高脆弱性高DI＜4747≤DI<5555≤DI<7676≤DI≤85＞85图中表示方法12345分区面积（km2）21.8128.5530.7542.5937.92分区面积百分数（%）13.4917.6619.0226.3523.46脆弱性分区统计脆弱性分区高低较高较低较低中等第十七页，共52页。……移动应用中的GIS完备的移动应用解决方案SmartPhonesArcGISforiOSForWindowsPhoneForAndroidMOBILEArcPad移动设备平板电脑桌面电脑ArcGISMobile车载Windows设备手持式WindowsMobile设备Desktop/Engine高端平板电脑第十八页，共52页。第十九页，共52页。ArcGIS影像技术自动存储与管理影像实时处理影像服务发布与共享在线应用与分析第二十页，共52页。遥感在环境中的应用点第二十一页，共52页。大气环境——污染源监测影像越来越清晰，可用于监测固定源污染源信息，如在卫星影像上能清楚地看到炭黑厂的黑烟尘；利用具有热红外波段、覆盖范围广的气象卫星数据可以监测全国的秸秆焚烧点。2009年6月13日2009年5月30日第二十二页，共52页。大气环境——污染物定量监测

卫星传感器不断发展，科学家已经开始追踪由森林大火、工业排放和城市排放产生的大气污染。这张图片显示的是1997年印尼和印度洋沿岸的污染情况。白色代表的是大火产生的浮尘；绿色、黄色和红色代表的是对流层的臭氧在不断增加。第二十三页，共52页。大气环境——痕量气体成分监测痕量气体包括臭氧(O3)、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、甲烷(CH4)等，对全球大气环境及生态引起重大的影响，例如光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏等无不与痕量气体有关。遥感可以快速获取大范围内痕量气体的定量信息。森林大火造成一氧化碳浓度分布监测全球甲烷的分布第二十四页，共52页。大气环境——气溶胶监测

气溶胶是指悬浮在大气中的各种液态或固态微粒,通常所指的烟、雾、尘等都属于气溶胶。气溶胶不仅影响全球变化,而且也是影响区域大气环境质量的主要因素。大气遥感是一种监测从局地到全球气溶胶分布的强有力的手段珠江三角洲气溶胶反演结果全球气溶胶反演结果第二十五页，共52页。大气环境——灾害性大气监测灾害性大气污染主要是沙尘暴，卫星图像拥有红外通道，可以确定沙尘暴的位置,同时它所具有的高时间分辨率(如1小时重返),更有利于大尺度监测沙尘暴的运动轨迹。目前沙尘暴研究和监测的主要是利用遥感手段。遥感手段还可以监测大雾、霾等大气。卫星图像上的沙尘暴第二十六页，共52页。水环境——水体富营养化监测水体富营养化是指氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，这种现象在江河湖泊中称为水华，在海中则叫做赤潮。水体富营养化遥感监测是通过分析水体反射、吸收和散射太阳辐射能形成的光谱特征与富营养化水质参数浓度之间的关系,建立富营养化水质参数的定量遥感反演模型,并分析各水质参数之间的相关性,建立适当的富营养化评价模型。利用卫星遥感进行大范围湖泊、海洋富营养化空间分布及动态评价,具有监测范围广、速度快、成本低和便于长期动态监测的优势,还能发现一些常规方法难以揭示的污染物排放源、迁移扩散方向以及影响范围等特征。辽东湾赤潮监测第二十七页，共52页。水环境——悬浮固体

水中悬浮固体(ss)含量是水质指标的重要参数之一。SS不仅可以作为水体污染物的示踪剂，其含沙量的多少还直接影响水体的透明度、水色等光学性质。一般来说，对可见光遥感而言，0．58～0．68um对不同泥沙浓度出现辐射峰值，即对水中泥沙反应最敏感，是遥感监测水中悬浮物质的最佳波段。在实际监测当中，选择与悬浮物质浓度相关性好的波段，结合实测悬浮物质的数据进行分析，从而建立特定波段辐射值与悬浮固体浓度之间的关系模型，然后进行反演得出悬浮固体的浓度。第二十八页，共52页。水环境——油污染遥感监测石油污染不仅能够发现污染源、确定污染的区域范围和估算石油的含量，而且通过连续监测，能够得到溢油的扩散方向和速度，预测将会影响的区域。利用ERS雷达影像准确跟踪并监控地中海油污第二十九页，共52页。水环境——热污染由于人类活动向水体排放的“废热”引起环境水体的增温效应而产生的污染称之为水体热污染。水体热污染可直接影响到水生生物的多样性，导致局部生态系统的破坏，从而影响人类的生产生活。遥感监测水体热污染是一种有效的宏观监测手段，目前主要的探测方法有热红外遥感和微波遥感。如利用美国的AVHRR数据，可以精确地绘制出海面分辨率为lkm、温度精度优于1℃的海面温度图像；利用多时相TM数据热红外波段影像，对广州大亚湾核电站温排水水域进行水温反演，有效地对核电站温排水强度、扩散范围和环境影响进行了评价。第三十页，共52页。生态环境——土地覆盖监测土地覆盖是人地相互作用过程的最终体现，也是地球表层系统最明显的景观标志，土地覆盖变化又会引发一系列环境的改变。遥感技术因其能提供动态、丰富和廉价的数据源已成为获取土地覆盖信息最为行之有效的手段。三江源区土地覆盖遥感监测结果第三十一页，共52页。城市环境——城市扩张监测随着我国城市化进程日益加快，城镇用地规模迅速扩张。它不仅占用了大量的土地资源，而且也对城市周边的生态环境产生巨大的影响。大量的研究表明，利用卫星遥感影像可以获取城镇用地信息，从而揭示城市扩张的动态变化是监测城市扩张的有效方法，与统计数据分析方法相比更具实时性和可靠性。利用夜间灯光图像获取2000-2006年上海城市建成区扩展第三十二页，共52页。城市环境——城市热岛监测

快速城市化进程改变了地表下垫面的理化性质。原本是土壤、草地和水体等比热大的自然表面被水泥、沥青等比热小的表面代替，这不仅改变了反射和吸收面的性质，还改变了近地面层的热交换和地面的粗糙度，使大气的物理状况受到影响。热岛效应容易产生酸雨，破坏城市及周边地区的生态环境。传统实地观测法的点位密度低，数据同步性和空间代表性差，要想细致地研究城市热岛的平面分布、内部结构特征尚有一定困难。遥感监测时相多、范围广、能长期连续观测，不受气候影响，可以进行大面积地表温度测定，且通过遥感手段获取的观测资料时间同步性好。随着当前高分辨率卫星热红外遥感技术的发展完善，它在城市热岛研究中发挥着越来越重要的作用。北京市区热岛效应分布图第三十三页，共52页。城市环境——固体废弃物监测

地面垃圾乱堆放造成的环境污染在我国各大城市乃至乡村随处可见，“垃圾围城”的现象已十分普遍。利用遥感技术对固体废弃物进行监测管理，即根据有关的遥感图像解译标志，定期利用高光谱和高分辨率遥感图像进行固体废弃物堆积的监测。固体废弃物遥感监测的内容有：工业、生活垃圾的堆放状况，堆放点的分布，堆放点的面积、数量等。0.6米影像上看到的垃圾场第三十四页，共52页。重大项目/工程遥感监测许多重大开发项目、重大工程不仅工程时间长，而且波及面广，工程建设的后续影响难以预料，所以需对工程效果进行长期跟踪监测，如三峡工程、南水北调工程、青藏铁路工程、上海浦东开发区等引起的环境问题及工程建成后的环境状况令世人注目。利用遥感技术进行动态、连续、准确的监视与评价辅助重大工程的规划、开展和决策，如2008年的北京奥运会完美落幕，遥感技术作出重要的贡献。申奥之前，遥感技术测定北京的气象和环境数据，保障奥运会召开的时间；筹办阶段，遥感技术帮助北京进行地形规划，监控场馆建设进度及质量，制定完整的安全保卫电子信息系统；奥运会举行期间，遥感技术时刻为奥运场馆的安保、交通提供便利。在奥运召开前期，中科院面向北京奥运大气环境保障需求，由中科院主持的“北京及周边地区奥运大气环境监测和预警联合行动计划”项目，为北京市政府的大气环境保障决策提供了有力的支撑。此外在奥运会期间，中科院遥感所提供了青岛浒苔分布卫星遥感监测图、分析报告和奥帆赛区浒苔面积及周边海域浒苔分布、重量估算；确定浒苔灾害发源地点和时间；提供了奥帆赛区浒苔面积、密集度航空遥感高精度定量监测结果。为决策部门提供准确的数据支持和决策依据。第三十五页，共52页。应用案例——珠江河口区域水环境监测珠江水利科学研究院根据2003、2004年两次巡测数据分析结果显示：珠江河口区域黄色物质与表层盐度值呈线性负相关关系。获得珠江河口区利用黄色物质建立反演表层盐度的遥感定量模型。对MODIS等数据源进行预处理，之后应用反演模型即可获得盐度计算成果，按照量级进行密度分割，整饰成图，如左所示。由于MODIS等数据可免费获取，且每天都能接受两次数据，这样我们可以准实时得到珠江口海域的盐度信息。表层盐度遥感定量反演公式：Sal=-52.78*(2.9177*(R645/R469)-0.8306)+44.71第三十六页，共52页。应用案例——湿地与生物保护从影像上获取湿地根据识别的湿地区域鉴别受保护物种的区域灭迹物种脆弱物种依赖于湿地的物种第三十七页，共52页。应用案例——监测对生态系统造成危害的入侵物种利用高光谱数据监测两种入侵植被：巴西水蕴草和水葫芦。这两种植物会对航道产生危险，并且堵塞灌溉水渠。基于高光谱数据可以精确识别两种植物的分布范围及覆盖度。为治理提供决策依据。第三十八页，共52页。应用案例——东平湖水质遥感监测系统这是由聊城大学环境与规划学院基于ENVI/IDL和AE开发的系统，系统是基于环境小卫星数据，集遥感信息提取、水质检测于一体的业务化运行系统。利用该系统可以快速得到东平湖叶绿素浓度、悬浮物浓度、透明度、磷含量等反映水质质量的信息。第三十九页，共52页。GIS技术对环境监测的作用

第四十页，共52页。GIS的数据结构GIS通过其独有的数据结构模型，将空间位置、时间分布、监测影像和属性要素等信息集成，提供统一管理及应用第四十一页，共52页。信息集成精确掌控污染源位置直观展现变化趋势环境质量