41第四章环境监测信息管理GIS(1)

1、第四章第四章 环境监测信息管理环境监测信息管理GIS4.1 4.1 环境监测概述环境监测概述4.2 4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GISGIS开发开发4.3 4.3 水环境质量信息管理水环境质量信息管理GISGIS开发开发4.4 4.4 噪声环境信息管理噪声环境信息管理GISGIS开发开发环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容二、环境监测实施二、环境监测实施环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容1、环境资料、环境资料 Fact Data Informat

2、ionKnowledgeFacts Selected andcollected facts Meaningful facts Large, long-livingstructures ofmeaningful facts 数值数值符号符号文件文件图像图像地图地图声音声音动画动画影像影像环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述2、环境监测、环境监测【环境监测环境监测】环境监测是用科学的方法监视和检环境监测是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。测反映环境质量及其变化趋势的各种数据的过程。通过环境监测，一方面可以了解环境的状通过环境监测，一方面可以

3、了解环境的状况，另一方面则是建立况，另一方面则是建立资料库资料库，对环境的变化趋，对环境的变化趋势进行势进行观察观察，甚至，甚至预测预测，以了解其未来可能的情，以了解其未来可能的情况，并预作况，并预作分析分析，找出最适合的，找出最适合的对策对策。一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述2、环境监测、环境监测【环境监测的方式】 以物理、化学或生物方式收集有关环境资料以物理、化学或生物方式收集有关环境资料 以影像的方式收集环境资料以影像的方式收集环境资料 仪器分析仪器分析 自计式仪器分析自计式仪器分析 电子式监测电子式监测 以卫星影像

4、、航空照片或多频谱扫描的方式收以卫星影像、航空照片或多频谱扫描的方式收集地表影像集地表影像进行判读进行判读 以接收器在地表接收影像，判定现在的空气污以接收器在地表接收影像，判定现在的空气污染量染量环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述2、环境监测、环境监测一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容【中国环境监测技术的发展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；物监测、生态监测、遥感、卫星监测； 从间断性监测到自动

5、连续监测；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。区域、整个国家乃至全球。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述2、环境监测、环境监测一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容【我国监测技术与国外的差距我国监测技术与国外的差距】1、监测分析方法不够健全。、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、采样技术仍然是一大难题，环境标准物质缺口很大。很大。3、现有监测技术配套性很差，仪器设备条件急需、现有监测技术配套性很差，仪器设备条件急需改善。改善。4、监测信息

6、管理和开发尚存在诸多问题。、监测信息管理和开发尚存在诸多问题。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(1)(1)空气监测空气监测 (2)(2)水环境监测水环境监测 (3)(3)土壤监测土壤监测 (4)(4)生物监测生物监测 (5)(5)生态监测生态监测(6)(6)物理污染监测物理污染监测环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(1)(1)空气监测空气监测监测空气中的污染物及其含量以及相应的气象参数。

7、 PM10:通常把通常把空气动力学空气动力学当量直径在当量直径在10微米微米以下的颗粒物，又称为可吸入颗粒物或以下的颗粒物，又称为可吸入颗粒物或飘尘飘尘。TSP总悬浮颗粒物总悬浮颗粒物:指能悬浮在空气中指能悬浮在空气中,空气动空气动力学当量直径力学当量直径100微米的颗粒物微米的颗粒物 环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(3)(3)水环境监测水环境监测 TOC:有机碳总量有机碳总量UV吸收值吸收值:紫外线吸收值紫外线吸收值环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环

8、境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(3)(3)土壤监测土壤监测对土壤、作物有害的重金属如铅、铬、汞及残留的有机农药等进行监测。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(3)(3)土壤监测土壤监测 以农田土壤监测为主，以污灌农田和有机食品基地为监测重点，开展农田土壤例行监测工作。 对全国大型的有害固体废弃物堆放场周围土壤、污水土地处理区域和对环境产生潜在污染的工厂遗弃地开展污染调查，并对典型区域开展跟踪监视性监测，逐步完善我国土壤环境监测技术和网络体系。环境地理信

9、息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(4)(4)生物监测生物监测监测生物体内有害物、生物群落种群的变化。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(4)(4)生物监测生物监测 以生物群落监测技术为主，以生物毒理学监测技术为辅，优先开展水环境生物监测，逐步拓展大气污染植物监测； 巩固现有水生生物监测网，逐步健全全国流域生物监测网络，以达到通过生物监测手段说清环境质量变化规律的目的。环境地理信息系统环境地理信息

10、系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(5)(5)生生态态监监测测观测和评价生态系统对自然变化及人为变化所作出的反应，是对各类生态系统结构和功能的时空格局的度量。 生态监测以空中遥感监测为主要技术手段，地面对应监测为辅助措施，结合GIS 和GPS 技术，完善生态监测网络，建立完整的生态监测指标体系和评价方法，达到科学评价生态环境状况及预测其变化趋势的目的。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述一、环境监测及其内容一、环境监测及其内容3、环境监测的内容、环境监测的内容(6)(6)物理污染监测物理污染

11、监测包括噪声、振动、电磁辐射、放射性等物理能量的环境污染监测 。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述(6)(6)物理污染监测物理污染监测 【噪声监测】 运用具有自动采样功能的环境噪声自动监测仪器、积分声级计、噪声数据采集器等设备，按网格布点法进行区域环境噪声监测，按路段布点法进行道路交通噪声监测，按分期定点连续监测法进行功能区噪声监测。 在大型国际空港建立航空噪声自动监控系统，在穿越大型城市的铁路枢纽站、场建立铁路噪声自动监测系统。在全国建成功能完善的城市环境噪声监测网络和重点交通源的自动监测。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述(6)

12、(6)物理污染监测物理污染监测 【电磁辐射监测】 以手动定期采样分析和测量为基本手段，在重点区域采取自动连续监测环境辐射空气吸收剂量率的现代化方式，说清全国辐射环境质量状况，说清重点辐射污染源的排泄情况，说清核事故对场外环境的污染情况。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施1、环境质量监测、环境质量监测2、污染源监督监测、污染源监督监测3、污染事故应急监测、污染事故应急监测4、环境管理监测、环境管理监测5、科研监测、科研监测环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施1、环境质量监测、

13、环境质量监测环境质量监测是监测工作的主体。环境质量监测是监测工作的主体。 是对各环境要素的污染状况及污染物的变化是对各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量监测数据，确定一定区域内环境污染状况及发展趋势展趋势。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施2、污染源监督监测、污染源监督监测污染源监督监测是为了掌握污染源，监视和污染源监督监测是

14、为了掌握污染源，监视和监测主要污染源在时间和空间的变化所采取的定期监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，包括主要生产、生活设定点的常规性的监督监测，包括主要生产、生活设施排放的各种废水的监测，生产工艺废气监测，各施排放的各种废水的监测，生产工艺废气监测，各种锅炉、窑炉排放的烟气、粉尘的监测、噪声、热、种锅炉、窑炉排放的烟气、粉尘的监测、噪声、热、电磁炉、放射性污染的监督监测。电磁炉、放射性污染的监督监测。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施3、污染事故应急监测、污染事故应急监测 在发生污染事故时及时深入事

15、故地点进行应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。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。易监测、低空航测、遥感等手段。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施4、环境管理监测、环境管理监测主要是面向环境违法行为稽查、纠纷仲裁、主要是面向环境违法行为稽查、

16、纠纷仲裁、考核验证和咨询服务等方面的监测考核验证和咨询服务等方面的监测。环境地理信息系统环境地理信息系统4.1 环境监测概述环境监测概述二、环境监测实施二、环境监测实施5、科研监测、科研监测 是针对特定目的科学研究而进行的高层次监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的影响研究、为监测工作本身服务的科研工

17、作的监测（如统一方法和标准分析方法的研究、标准监测（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物质研制、预防监测）等。这类研究往往要求多学科合作进行。学科合作进行。 科研监测包括标法研制监测、污染规律研究科研监测包括标法研制监测、污染规律研究监测、背景调查监测、综评研究监测等监测、背景调查监测、综评研究监测等 。环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算二、空气质量监测的数据统计方法二、空气质量监测的数据统计方法三、空气质量信息管理分析三、空气质量信息管理分析 四、空

18、气质量信息管理四、空气质量信息管理GIS设计设计 五、空气质量信息管理五、空气质量信息管理GIS应用应用六、大气监测子系统六、大气监测子系统 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算空气质量监测中通常采用空气质量监测中通常采用空气污染指数空气污染指数来来反映和评价空气质量，该法是将常规监测的空气反映和评价空气质量，该法是将常规监测的空气污染物的浓度化为单一的概念性数值形式、并分污染物的浓度化为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果

19、简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。气质量状况和变化趋势。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算API（Air Pollution Index）是空气污染指数，我国城市空气质量日报）是空气污染指数，我国城市空气质量日报API分级标准如表分级标准如表1： 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气

20、质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算【空气污染指数的计算空气污染指数的计算】APIAPI基本计算公式基本计算公式设I为某污染物的污染指数，C为该污染物的浓度。则：式中：C大与C小：在API分级限值表（表1）中最贴近C值的两个值，C大为大于C的限值，C小为小于C的限值。I大与I小：在API分级限值表（表1）中最贴近I值的两个值，I大为大于I的值，I小为小于I的值。环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量

21、信息管理空气质量信息管理GIS开发开发一、空气污染指数及其计算一、空气污染指数及其计算【空气污染指数的计算空气污染指数的计算】a)a) 求某污染物每一测点的日均值；求某污染物每一测点的日均值；b)b) 求某一污染物全市的日均值；求某一污染物全市的日均值； c)c) 求每项污染物的求每项污染物的APIAPI分指数；分指数； d)d) 选取选取APIAPI分指数最大值为全市分指数最大值为全市APIAPI。 全市全市APIAPI计算步骤计算步骤环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发全市全市APIAPI计算步骤计算步骤a )求某污染物每一测点的日均值式中

22、：Ci为测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数b )求某一污染物全市的日均值式中：l为全市监测点数c )将各污染物的市日均值分别代入API基本计算式所得值，便是每项污染物的API分指数。d )选取API分指数最大值为全市API。环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发全市主要污染物选取全市主要污染物选取 各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最各种污染物的污染分指数都计算出以后，取最大者为该区域或城市的空气污染指数大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该项，则该项污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。污染物即为该区域或城市空气中的首要污染

23、物。API = max(I1,I2IiIn）环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发例题例题 假定某地区的假定某地区的PM10日均值为日均值为0.215毫克毫克/立方米，立方米，SO2日均值为日均值为0.105毫克毫克/立方米，立方米，NO2日均值为日均值为0.080毫克毫克/立方米，则其污染指数的计立方米，则其污染指数的计算如下：算如下： 按照表按照表1，PM10实测浓度实测浓度0.215毫克毫克/立方米介于立方米介于0.150毫克毫克/立方米立方米和和0.350毫克毫克/立方米之间，按照此浓度范围内污染指数与污染物的线性立方米之间，按照此浓度范

24、围内污染指数与污染物的线性关系进行计算，即此处浓度限值关系进行计算，即此处浓度限值C2 =0.150毫克毫克/立方米，立方米，C3 =0.350毫克毫克/立方米，而相应的分指数值立方米，而相应的分指数值I2 =100，I3 =200，则，则PM10的污染分指数为：的污染分指数为：I （200100）/（0.3500.150）(0.2150.150) +100 132这样，这样，PM10的分指数的分指数I =132；其它污染物的分指数分别为；其它污染物的分指数分别为I =76（SO2），），I =50（NO2）。）。 取污染指数最大者报告该地区的空气污染指数：取污染指数最大者报告该地区的空气污染

25、指数： API =max（132,76,50）=132首要污染物为可吸入颗粒物（首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）。）。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发二、空气质量监测的数据统计方法二、空气质量监测的数据统计方法【平均值的统计方法平均值的统计方法】 算术平均值 几何平均值 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发二、空气质量监测的数据统计方法二、空气质量监测的数据统计方法【单点监测数据单点监测数据平均值的计算平均值的计算】 日平均值 月平均值 季平均值 年平均值 环境地理信息系统环境地理信息

26、系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发二、空气质量监测的数据统计方法二、空气质量监测的数据统计方法【降水酸度降水酸度平均值计算平均值计算】环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发二、空气质量监测的数据统计方法二、空气质量监测的数据统计方法【超标倍数的统计超标倍数的统计计算计算】【超标率的统计超标率的统计计算计算】超标倍数超标倍数=(超标数据超标数据-标准标准)/标准标准 超标率超标率是指所有指标超标次数与是指所有指标超标次数与化验次数的比率化验次数的比率 超标倍数超标倍数是指化验数值超过标准是指化验数值超过标准数值的倍数数值的倍

27、数 剔除不良数据剔除不良数据,超标的次数除超标的次数除以测量的次数就得到超标率以测量的次数就得到超标率 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发三、空气质量信息管理分析三、空气质量信息管理分析大气监测业务流程包括业务计划、数大气监测业务流程包括业务计划、数据录入、业务初审、业务终审和业务数据据录入、业务初审、业务终审和业务数据提交提交6 6个部分。个部分。 1、大气监测业务流程 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发三、空气质量信息管理分析三、空气质量信息管理分析1、大气监测业务流程 环境地理信息系统

28、环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发三、空气质量信息管理分析三、空气质量信息管理分析2、大气监测数据管理与分析业务流程大气监测数据管理与分析业务流程包大气监测数据管理与分析业务流程包括括数据查询数据查询、图表分析图表分析、数据打印数据打印3 3个部个部分。分。 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发四、空气质量信息管理四、空气质量信息管理GIS设计设计空气质量信息管理包括大气、降水、空气质量信息管理包括大气、降水、降尘和硫酸盐化速率的数据录入、审核、降尘和硫酸盐化速率的数据录入、审核、统计、查询。统计、查询。(P

29、101) (P101) 环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发五、空气质量信息管理五、空气质量信息管理GIS应用应用空气质量信息管理系统最常用的功能空气质量信息管理系统最常用的功能是城市月报、季报、年报数据的管理和查是城市月报、季报、年报数据的管理和查询，及其对数据进行横向对比分析和纵向询，及其对数据进行横向对比分析和纵向对比分析，并利用专题图显示。对比分析，并利用专题图显示。 具体数据显示和图表分析等主要是通具体数据显示和图表分析等主要是通过过GISGIS基本功能实现的。基本功能实现的。环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空

30、气质量信息管理GIS开发开发五、空气质量信息管理五、空气质量信息管理GIS应用应用环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发六、大气监测子系统六、大气监测子系统1、大气监测功能分析大气污染监测需要大气污染监测需要3 3类功能：类功能： 第一类是污染源的监测，如烟囱、第一类是污染源的监测，如烟囱、汽车排气口的监测；汽车排气口的监测； 第二类是大气环境污染监测，监测第二类是大气环境污染监测，监测对象是大气层；对象是大气层； 第三类是特定目的监测。第三类是特定目的监测。环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发特

31、定目的监测特定目的监测 研究燃煤火力发电厂排出的污染物对周围居民呼研究燃煤火力发电厂排出的污染物对周围居民呼吸道的危害，首先应选定对上呼吸道有刺激作用的污吸道的危害，首先应选定对上呼吸道有刺激作用的污染物染物SO2、H2SO4、雾、飘尘等做监测指标，再选定、雾、飘尘等做监测指标，再选定一定数量的人群进行监测。由于目的是监测污染物对一定数量的人群进行监测。由于目的是监测污染物对人体健康的影响，所以测定每人每日对污染物接受量，人体健康的影响，所以测定每人每日对污染物接受量，以及污染物在一天或一段时间内的浓度变化，就是这以及污染物在一天或一段时间内的浓度变化，就是这种监测的特点。种监测的特点。 环境

32、地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发六、大气监测子系统六、大气监测子系统2、大气监测功能结构环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发3、大气监测功能实现六、大气监测子系统六、大气监测子系统环境地理信息系统环境地理信息系统4.2 空气质量信息管理空气质量信息管理GIS开发开发七、降水监测子系统七、降水监测子系统1、大气监测功能分析酸雨的成因：由于燃煤含杂质流分约百分酸雨的成因：由于燃煤含杂质流分约百分之一，在燃烧中将排放酸性气体之一，在燃烧中将排放酸性气体SO2SO2；燃烧产生的高；燃烧产生的高温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮温尚能促使助燃的空气发生部分化学变化，