第三章 环境监测信息管理GIS.ppt
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1、第三章环境监测信息管理GIS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2023/4/192环境监测的发展环境监测的发展(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。2023/4/1
2、96环境监测意义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2023/4/197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2023/4/1981、环
3、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。环境监测的特点环境监测的特点2023/4/199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
4、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2023/4/1910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2023/4/1911(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
5、4)生物监测)生物监测(5 5)物理污染监测)物理污染监测环境监测的内容环境监测的内容 2023/4/1912环境监测的分类环境监测按其目的,可分为以下三类:研研究究性性监监测测。主主要要是是研研究究确确定定从从污污染染源源排排出出的的污污染染物物的的迁迁移移变变化化趋趋势势和和发发展展规规律律,以以及及对对人人体体和和其其他他生生物物体体的的影响影响和危害程度等。和危害程度等。监监视视性性监监测测,亦亦称称常常规规监监测测。主主要要是是对对在在不不同同功功能能区区内内的的水水、气气等等环环境境要要素素,进进行行长长期期的的定定点点、定定期期监监测测,从从而而了了解解和和掌掌握握环环境境污污染
6、染情情况况,评评价价治治理理效效果果和和判判断断环环境质量的境质量的好坏好坏。特特定定目目的的的的监监测测。主主要要指指污污染染事事故故的的监监测测和和污污染染纠纠纷纷的的仲仲裁裁监监测测。前前者者为为污污染染事事故故的的判判断断和和处处理理提提供供监监测测服服务务;后者为解决污染纠纷提供技术;后者为解决污染纠纷提供技术依据依据。2023/4/1913环境监测的分类环境监测按其对象,可分为两类:环环境境质质量量监监测测。由由环环境境监监测测机机构构通通过过对对环环境境中中各各项项要要素素进进行行经经常常性性的的监监测测,掌掌握握环环境境质质量量状状况况及及其其发发展展趋趋势势,并编报各种环境监
7、测报告和环境质量报告。并编报各种环境监测报告和环境质量报告。污染监督监测。对污染源的污染监督监测。对污染源的监督管理监督管理。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。2023/4/1914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2023/4/1915 环境质量监测环境质量监测 污染源监督监测污染源监督监测 污染事故应急监测污染事故应急监测 环境管理监测环境管理监测 科研监测科研监测环境监测实施环境监测实施2023/4/19161、环境质量监测:环境质量监测:这是监测工作的主体。这是监测工作的主体。对各
8、种环境要素的污染状况及污染物的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,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。环境污染状况及发展趋势。2023/4/19172、污染源监督监测:污染源监督监测:污染源监督监测是为掌握污染源,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监视和检测主要污染源在时间和空间的变化所采取的变化所采取的定期定点定期定点的的常规性常规性的监督的监督监测。
9、监测。2023/4/19183、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故地点进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、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、测常采用流动监测(车、船等)、简易监测、低空航测、遥感等手段。低空航测、遥感等手段。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、
10、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。2023/4/19195、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工作的监测(如统一方法和标准分析方法的研究
11、、标准物质研制、预防监测)等。这类研研究、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。究往往要求多学科合作进行。2023/4/1920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2023/4/1921环境监测技术环境监测技术 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(Chemical and Physical Monitoring)v重量法v容量分析法v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(flow injection analysi
12、s,FIA)法等。2023/4/1922(二)生物技术(Biotest)利利用用植植物物和和动动物物(indicator plant)在在污污染染环环境境中中所所产产生的各种反映信息来判断环境质量的方法。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 从从过过去去单单一一的的环环境境分分析析发发展展到到物物理理监监测测、生生物物监监测测、生生态态监监测测、遥遥感感、卫卫星星监监测测;从从间间断断性性监监测测到到自自动动连连续续监监测测;监监测测范范围围从从一一个个断断面面发发展展到到一一个个城城市市、一一个个区区域域、整个国家乃至全球。整个国家乃至全球。(四)我国监测技术与
13、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、采采样样技技术术仍仍然然是是一一大大难难题题,环环境境标标准准物物质质缺缺口口很很大大。3、现现有有监监测测技技术术配配套套性性很很差差,仪仪器器设设备备条条件件急急需需改改善善。4、监测信息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。2023/4/19232023/4/1924环境监测概述环境监测概述水环境质量信息管理水环境质量信息管理GISGIS噪声环境信息管理噪声环境信息管理GISGIS第第3 3章章 环境监测信息管理环境监测信息管理GISGIS2023/4/19253.2 水环境质量信息管理GIS水体质量
14、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2023/4/1926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2023/4/1927水体质量评价方法 污染指数法污染指数法 模糊评价法模糊评价法 灰色评价法灰色评价法 物元分析法物元分析法 单因子评价法单因子评价法2023/4/1928(1)污染指数法)污染指数法 基本思路:用水体监测项目的监测结果基本思路: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指数,然后通过各种
15、数学手段将各项目的分指数综合得到该水体的污染指数,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。作为该水质评定尺度。2023/4/1929(2 2 2 2)模糊评价法模糊评价法模糊评价法模糊评价法 基本思路:由监测数据建立各因基本思路:由监测数据建立各因基本思路:由监测数据建立各因基本思路:由监测数据建立各因子指标对各级标准的隶属度集,形成子指标对各级标准的隶属度集,形成子指标对各级标准的隶属度集,形成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隶属度矩阵,再把因子的权重集与隶隶属度矩阵,再把因子的权重集与隶隶属度矩阵,再把因子的权重集与隶属度矩阵相乘,得到模糊集,
16、获得一属度矩阵相乘,得到模糊集,获得一属度矩阵相乘,得到模糊集,获得一属度矩阵相乘,得到模糊集,获得一个综合评判集,表明评价水体水质对个综合评判集,表明评价水体水质对个综合评判集,表明评价水体水质对个综合评判集,表明评价水体水质对各级标准水质的隶属程度,反映了综各级标准水质的隶属程度,反映了综各级标准水质的隶属程度,反映了综各级标准水质的隶属程度,反映了综合水质级别的模糊性合水质级别的模糊性合水质级别的模糊性合水质级别的模糊性。2023/4/1930(3 3)灰色评价法)灰色评价法 基本思路:计算水体水质中的各因子的实测基本思路: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
17、关联度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。行优劣比较。2023/4/1931(4 4)物元分析法物元分析法 基本思路:根据各级水质标准建立经基本思路: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
18、。其值大小确定水体水质的级别。2023/4/1932(5 5)单因子评价法)单因子评价法 基基本本思思路路:用用水水体体各各监监测测项项目目的的监监测测结结果果对对照照该该项项目目的的分分类类标标准准,确确定定该该项项目目的的水水质质类类别别,在在所所有有项项目目的的水水质质类类别别中中选选取取水水质质最最差差类类别别作作为为水水体体的水质类别。的水质类别。2023/4/1933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2023/4/1934数据录入数据录入数据审核数据审核服务器
19、监测服务器监测数据库数据库导出导出数据导入数据导入数据导入数据导入EXCEL输出输出图形显示图形显示数据导入数据导入水体质量监测与管理分析2023/4/1935例如:河流/湖库/饮用水水质监测子系统系统用户系统用户水体监测水体监测河流河流/湖库湖库/饮用水源地饮用水源地监测监测原始数据原始数据查询分析查询分析汇总数据汇总数据查询分析查询分析2023/4/1936水质自动监测信息管理子系统导入导出导入导出数据查询数据查询地图显示地图显示系统维护系统维护日报查询日报查询EXCEL输出输出图形显示图形显示水质自动水质自动监测监测MIS周报查询周报查询月报查询月报查询季报查询季报查询年报查询年报查询用
20、户管理用户管理代码表维护代码表维护水质自动水质自动监测监测GIS功能结构设计功能结构设计2023/4/1937实例实例1-1-黄石市饮用水水源水质信息系统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 2023/4/1938(1)系统分析系统数据源分析业务需求分析功能需求分析 2023/4/1939系统数据源分析饮饮用用水水水水源源水水质质数数据据是是GISGIS分分析析、处处理理和和表表达达的的对对象象。在在进进行行GISGIS开开发发过过程程中中,需需要要对对数数据据的的内内容容、特特性性、分分类类和和用用途途等等情情况况进进行行全全面面
21、的的了了解。水环境数据包括以下解。水环境数据包括以下4 4种。种。水水环环境境监监测测数数据据,它它包包括括地地表表水水、地地下下水水和和废废水监测数据水监测数据 。工工业业污污染染与与防防治治数数据据,主主要要包包括括工工业业污污染染企企业业基本情况和工业污染物排放情况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。生活及其他污染与防治数据。水环境管理数据。水环境管理数据。2023/4/1940系统业务需求分析系统业务需求分析 根据水环境管理和应用的实际需要,水根据水环境管理和应用的实际需要,水环境环境GISGIS的建设必须紧密结合环境保护重点工的建设必须紧密结合环境保护重点工作为
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