第三章 环境监测信息管理GIS

第3章环境监测信息管理GIS环境监测概述水环境质量信息管理GIS噪声环境信息管理GIS2023/9/291环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/2922023/9/293环境监测（environmentalmonitoring）：用科学的方法监视和检测反映环境质量及其变化趋势的各种数据的过程。环境监测的对象：自然因素人为因素污染组分

它是通过对环境质量某些代表值进行长时间的测定，以掌握环境污染状况和判明环境质量的好坏。2023/9/294环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/295环境监测的发展

（1）环境监测发展的三个阶段1）典型污染事故调查监测发展阶段或被动监测阶段2）污染源监督性监测发展阶段或主动监测、目的监测阶段3）以环境质量监测为主的发展阶段或自动监测阶段（2）发展趋势1）由经典的化学分析向仪器分析发展；2）由手工操作向连续自动化迈进；3）微量分析（0、01%～1%）向痕量（＜0、01%）、超痕量发展；4）由污染物成分分析发展到化学形态分析；5）仪器的联合使用和电子计算机化。2023/9/296环境监测意义环境监测是掌握环境质量状况和发展趋势的重要手段

环境质量是不断发生变化的，只有通过监测，获取和积累数据，才能掌握环境质量状况及发展趋势。环境监测是科学管理环境的基础环境监测提供的环境质量信息及变化趋势，为有关部门在监督污染物排放、控制新污染源产生以及提高资源、能源利用率等方面提供决策依据。环境监测是正确处理环境污染事故和污染纠纷的技术依据

只有通过监测，才能确定环境是否污染、受何种污染物污染及污染危害程度等2023/9/297环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/2981、环境监测的综合性

（1）监测手段包括化学、物理、生物、物理化学、生物化学及生物物理等一切可以表征环境质量的方法。

（2）监测对象包括空气、水体、土壤、固废、生物等客体。

（3）对监测数据进行统计处理、综合分析时，涉及该地区的自然和社会各个方面的情况，必须综合考虑。

2、环境监测的连续性

由于环境污染具有时空性等特点，只有坚持长期测定，才能从大量的数据中揭示其变化规律。

3、环境监测的追踪性

为保证监测结果具有一定的准确性、可比性、代表性和完整性，需要有一个量值追踪体系予以监督。

环境监测的特点2023/9/299环境监测的目的：准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

具体归纳为：1）根据环境质量标准评价环境质量；2）根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据；3）收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量提供数据；4）为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源，制订环境法规、标准、规划等服务。环境监测的目的2023/9/2910环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/2911（1）空气监测（2）水环境监测（3）土壤监测（4）生物监测（5）物理污染监测环境监测的内容

2023/9/2912环境监测的分类环境监测按其目的，可分为以下三类：①研究性监测。主要是研究确定从污染源排出的污染物的迁移变化趋势和发展规律，以及对人体和其他生物体的影响和危害程度等。②监视性监测，亦称常规监测。主要是对在不同功能区内的水、气等环境要素，进行长期的定点、定期监测，从而了解和掌握环境污染情况，评价治理效果和判断环境质量的好坏。③特定目的的监测。主要指污染事故的监测和污染纠纷的仲裁监测。前者为污染事故的判断和处理提供监测服务；后者为解决污染纠纷提供技术依据。2023/9/2913环境监测的分类环境监测按其对象，可分为两类：①环境质量监测。由环境监测机构通过对环境中各项要素进行经常性的监测，掌握环境质量状况及其发展趋势，并编报各种环境监测报告和环境质量报告。②污染监督监测。对污染源的监督管理。按污染物存在的空间分类，分为大气监测、水质监测和土壤监测等。2023/9/2914环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/2915★环境质量监测

★污染源监督监测

★污染事故应急监测★环境管理监测★科研监测环境监测实施2023/9/29161、环境质量监测：这是监测工作的主体。

对各种环境要素的污染状况及污染物的变化趋势进行监测，评价控制措施的效果，判断环境标准实施的情况和改善环境取得的进展，积累质量监测数据，确定一定区域内环境污染状况及发展趋势。

2023/9/29172、污染源监督监测：

污染源监督监测是为掌握污染源，监视和检测主要污染源在时间和空间的变化所采取的定期定点的常规性的监督监测。2023/9/29183、污染事故应急监测：

在发生污染事故时及时深入事故地点进行应急监测，确定污染物的种类、扩散方向、速度和污染程度及危害范围，查找污染发生的原因，为控制污染事故提供科学依据。这类监测常采用流动监测（车、船等）、简易监测、低空航测、遥感等手段。4、环境管理监测：

主要是面向环境违法行为稽查、纠纷仲裁、考核验证和咨询服务等方面的监测。2023/9/29195、科研监测：

是针对特定目的科学研究而进行的高层次监测，是通过监测了解污染机理、弄清污染物的迁移变化规律、研究环境受到污染的程度，例如环境本底的监测及研究、有毒有害物质对从业人员的影响研究、为监测工作本身服务的科研工作的监测（如统一方法和标准分析方法的研究、标准物质研制、预防监测）等。这类研究往往要求多学科合作进行。

2023/9/2920环境监测的定义环境监测的发展及意义环境监测的特点环境监测的内容与分类环境监测的实施环境监测技术3.1

环境监测概述2023/9/2921环境监测技术

包括采样技术、测试技术和数据处理技术以测试技术为例，分：（一）化学、物理技术(ChemicalandPhysicalMonitoring)重量法容量分析法仪器分析法：光谱分析法，色谱分析法，电化学分析法，放射分析法；流动注射分析(flowinjectionanalysis,FIA)法等。2023/9/2922（二）生物技术(Biotest)

利用植物和动物（indicatorplant）在污染环境中所产生的各种反映信息来判断环境质量的方法。（三）中国环境监测技术的发展从过去单一的环境分析发展到物理监测、生物监测、生态监测、遥感、卫星监测；从间断性监测到自动连续监测；监测范围从一个断面发展到一个城市、一个区域、整个国家乃至全球。（四）我国监测技术与国外的差距1、监测分析方法不够健全。2、采样技术仍然是一大难题，环境标准物质缺口很大。

3、现有监测技术配套性很差，仪器设备条件急需改善。

4、监测信息管理和开发尚存在诸多问题。2023/9/2923

2023/9/2924环境监测概述水环境质量信息管理GIS噪声环境信息管理GIS第3章环境监测信息管理GIS2023/9/29253.2水环境质量信息管理GIS水体质量监测与管理分析水体质量信息管理GIS设计河流水质监测子系统湖库水质监测子系统饮用水源地水质管理子系统水质自动监测信息管理子系统2023/9/2926我国水环境存在的问题水资源短缺水污染严重用水的极大浪费2023/9/2927水体质量评价方法污染指数法模糊评价法灰色评价法物元分析法单因子评价法2023/9/2928（1）污染指数法

基本思路：用水体监测项目的监测结果与其评价标准之比作为该项目的污染分指数，然后通过各种数学手段将各项目的分指数综合得到该水体的污染指数，作为该水质评定尺度。2023/9/2929（2）模糊评价法

基本思路：由监测数据建立各因子指标对各级标准的隶属度集，形成隶属度矩阵，再把因子的权重集与隶属度矩阵相乘，得到模糊集，获得一个综合评判集，表明评价水体水质对各级标准水质的隶属程度，反映了综合水质级别的模糊性。2023/9/2930（3）灰色评价法基本思路：计算水体水质中的各因子的实测浓度与各级水质标准的关联度，然后根据关联度大小确定水体水质的级别。对处于同类水质的不同水体可通过其与该类标准水体的关联度大小进行优劣比较。2023/9/2931（4）物元分析法

基本思路：根据各级水质标准建立经典域物元矩阵，根据各因子的实测浓度建立节域物元矩阵，然后建立各污染指标对不同水质标准级别的关联函数，最后根据其值大小确定水体水质的级别。2023/9/2932（5）单因子评价法基本思路：用水体各监测项目的监测结果对照该项目的分类标准，确定该项目的水质类别，在所有项目的水质类别中选取水质最差类别作为水体的水质类别。2023/9/2933水体质量监测与管理分析业务流程分析★业务计划★数据录入★业务初审★业务复审★业务终审★业务数据提交功能分析★数据管理功能★分析计算功能★专题制图功能★报表功能2023/9/2934数据录入数据审核服务器监测数据库导出数据导入数据导入EXCEL输出图形显示数据导入水体质量监测与管理分析2023/9/2935例如：河流/湖库/饮用水水质监测子系统系统用户水体监测河流/湖库/饮用水源地监测原始数据查询分析汇总数据查询分析2023/9/2936水质自动监测信息管理子系统导入导出数据查询地图显示系统维护日报查询EXCEL输出图形显示水质自动监测MIS周报查询月报查询季报查询年报查询用户管理代码表维护水质自动监测GIS功能结构设计2023/9/2937实例1-黄石市饮用水水源水质信息系统

系统分析

系统总体框架设计

系统数据库建设

系统开发

系统功能与应用

2023/9/2938（1）系统分析系统数据源分析业务需求分析功能需求分析

2023/9/2939系统数据源分析饮用水水源水质数据是GIS分析、处理和表达的对象。在进行GIS开发过程中，需要对数据的内容、特性、分类和用途等情况进行全面的了解。水环境数据包括以下4种。★水环境监测数据，它包括地表水、地下水和废水监测数据。★工业污染与防治数据，主要包括工业污染企业基本情况和工业污染物排放情况。★生活及其他污染与防治数据。★水环境管理数据。2023/9/2940系统业务需求分析

根据水环境管理和应用的实际需要，水环境GIS的建设必须紧密结合环境保护重点工作为水环境管理、规划、预测、污染事故应急等业务提供业务服务，包括环境信息采集、空间数据管理、环境信息发布、环境业务管理、预测与决策支持等。2023/9/2941功能需求分析

黄石市饮用水水源水质管理信息系统按用户（黄石市环保局）的需要，系统偏重于管理方面，主要需完成以下几个模块：数据库的管理生成统计报表水质分析与评价水质预测水质环境管理模块2023/9/2942系统分析

系统总体框架设计

系统数据库建设

系统开发

系统功能与应用

实例1-黄石市饮用水水源水质信息系统

2023/9/2943（2）系统总体框架设计2023/9/2944系统分析

系统总体框架设计

系统数据库建设

系统开发

系统功能与应用

实例1-黄石市饮用水水源水质信息系统

2023/9/2945（3）系统数据库建设GIS数据库建设一般可分为数据库设计、数据入库和数据整理三部分工作。GIS数据库设计主要包括数据字典设计、逻辑结构设计、物理结构设计。GIS数据入库有水环境监测仪器数据接入、已有数据库或地理基础数据导入、人工录入等多种方式。数据整理和检验主要是对入库数据进行自动化检查，并对空间数据质量、属性数据质量和数据精度进行控制。2023/9/2946系统分析

系统总体框架设计

系统数据库建设

系统开发

系统功能与应用

实例1-黄石市饮用水水源水质信息系统

2023/9/2947（4）系统开发系统平台：WINDOWS系列GIS软件：ARC/GIS,ERDAS开发语言：VB+MO2023/9/2948系统开发技术路线2023/9/2949系统模块设计2023/9/2950系统分析

系统总体框架设计

系统数据库建设

系统开发

系统功能与应用

实例1-黄石市饮用水水源水质信息系统

2023/9/29512023/9/2952模糊查询2023/9/2953数据管理模块2023/9/2954统计报表模块：通过选择不同辖区、年份、监测因子来生成需要的统计报表。2023/9/2955分析评价：用户可以对任意监测站点，任意年代的监测值进行评价分析，得到评价水体的水质信息。2023/9/2956实例2-滇池水环境信息系统滇池是我国水体富营养化最严重的湖泊之一。水体污染已经制约着昆明及周边地区的社会经济发展。通过建立滇池水环境信息系统，以期对滇池的富营养化治理决策提供依据。滇池水环境系统的构建平台滇池水环境系统的目标与技术框架滇池水环境系统的功能实现2023/9/2957（1）滇池水环境系统的构建平台服务器采用windows2000操作系统。应用软件平台采用PCArc/info和Arcmap8.1为基础平台。外接设备有数字化仪，便携式手持GPS、扫描仪、绘图仪和激光打印机。2023/9/2958（2）滇池水环境系统的目标与技术框架系统的目标是实现基础数据的全面管理，数据的动态更新，统计分析结果和图形图件定期输出，为滇池富营养化的研究治理和滇池及周边地区生态环境可持续发展提供科学的依据。整个系统分成3个子系统：基础属性数据子系统环境信息管理子系统应用模型子系统2023/9/29591）基础地图和基础属性数据子系统利用外接数字化仪建立不同比例尺的基本数字地图数据库和DEM图，包括交通、植被、水系、地名等。结合遥感和全球定位系统技术，将主要的监测点、河流断面、污水排放口等空间地理数据库，通过相关软件生成图件。

2）环境信息管理子系统

主要是实现对水环境基础调查数据库、滇池水环境和流域面源污染监测数据库和有关部门环境统计数据库和多媒体演示数据库管理，为专题地图数据库的生成和应用子模型系统的运行提供环境数据。

2023/9/29603）应用模型子系统主要为了满足各种环境信息分析、评价的需要，将ArcGIS软件的3D分析模块、空间分析模块、地统计学模块相结合，用于生成各种三维地图和专题地图，实现地统计分析。运用java进行二次开发，建立水体富