“3S”技术在环境应急响应中的应用——以昆明市环境应急响应系统为例<br/>

“3S”技术在环境应急响应中的应用——以昆明市环境应急响应系统为例

2013-03-02郭林岗李泠潞施海洋

环境科学导刊 2013年1期

杨景，周洁，张冰，郭林岗，陶硕，李泠潞，施海洋

(昆明市环境监控中心，云南昆明 650500)

1 “3S”技术概述及其在环境应急响应中的应用

3S 是RS(遥感)、GPS(全球定位系统)、GIS(地理信息系统)这3 项相互独立而在应用上又密切关联的高新技术的总称［1］。RS 即遥感，它可以实时、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数据;GPS 即全球定位系统，主要用于实时、快速地提供目标的空间位置为所获取的空间及属性信息提供准实时或实时的空间定位及地面高程模型。GIS 即地理信息系统，是指在计算机硬件支持下对空间信息输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统，同时它还可以用于空间信息的动态描述，通过时空构模，模拟、演示事物的发展变化过程，从而为咨询、规划和决策提供服务，其最大特点在于可以把社会生活中的各种信息与反映地理位置的图形信息有机地结合起来，从而使复杂空间问题的科学求解成为可能［2］。

“3S”技术在环境应急响应中主要应用于应急基础数据(危险品、危险源、应急仪器、应急车辆、应急人员、应急机构)空间位置定位和查询，应急辅助分析［3］(缓冲区分析、叠加分析、路径分析、水污染扩散分析、大气污染扩散分析、辐射污染扩散分析、监测点智能布控分析)，基础地理空间数据和环境专题空间数据的更新，GPS 指挥调度和移动执法［4］等方面，为环境应急响应提供强有力的技术手段和信息支持。

2 “3S”技术在昆明市环境应急响应系统中的应用

2.1 昆明市环境应急响应系统功能结构及流程

昆明市环境应急响应系统是市环境监控指挥中心建设的重要组成部分，也是昆明市“数字环保”建设的组成部分，是实施应急预案的工具。系统利用先进的计算机技术、网络技术、无线通讯技术，GIS、GPS、RS 技术，结合监控报警和12369 呼叫投诉系统，科学调度、及时处理全市范围内发生的重大污染事故、因环境污染问题引起的重大事件，提高监督管理、应急响应及处理能力应急保障技术。

系统功能模块主要为环境专题管理功能模块(危险品、危险源、人员、仪器设备、预案)，GIS支持实现的辅助分析功能模块(缓冲区、叠加、路径、污染扩散模型及智能布点模型分析)，GPS指挥调度和移动执法模块。其功能结构如图1所示。

突发性事件中的应急响应行为非常复杂，其中包括了对时间、地点和人员，以及对现有资源充分利用的一系列应急对策，在实际的操作中可把应急分为事前的控制，事中的应急反应和事后的控制。应急响应业务流程如图2 所示。

2.2 使用RS 技术进行应急基础地理空间数据和环境专题空间数据的更新

本研究工作底图使用云南省测绘局生产的1∶5 万基础地形图(全昆明市范围)和昆明市环保局已有的1∶5 万环境专题图(污染源、危险源、放射源、大气、水、噪声功能区、水、气、声在线监测点，学校、医院、气站、油站、水站、住宅小区空间分布数据)。针对这些空间数据，数据的更新和完善是利用ERDAS 软件，结合遥感处理技术，对高分辨0.6m QuikBird 及2.5m Spot 卫星数据进行辐射校正、几何校正、数据融合、数据切割及分类信息的提取，从而完成基础地理空间数据和环境专题空间数据的更新。由于主城区空间信息量大、变化快，更新时使用分辨率较高的QuikBird 数据，其他区域使用Spot 数据以节约成本。利用RS 技术进行基础数据更新的技术方法相对成熟、成本较低。其处理流程如图3 所示。

2.3 利用GIS 技术进行应急辅助分析，提供决策支持信息

2.3.1 缓冲区、叠加及最短路径分析

环境突发事故应急处理处置中利用GIS 缓冲区和叠加分析快速查询环境污染事故周围的学校、医院、气站、油站、水站、住宅小区等敏感信息的分布情况及详细信息，同时快速查询事故一定周围内水、气、声在线监测点位及实时监测数据;用GIS 最短路径分析确定应急人员、物资、车辆到事故现场的最佳路径以及事故发生后的最佳撤离路线，从而为应急指挥中心提供可视化的决策支持信息。

2.3.2 污染扩散模型、监测点智能布控模型分析

动态可视化的模拟水污染物扩散、大气污染扩散模型、辐射扩散模拟对于环境污染事件应急响应有着十分重要的意义。通过系统可视化的模拟，从而分析和预测事故发展趋势，同时各种扩散模型从时间上模拟了其空间的动态变化，可对风险源周围划定不同污染影响程度范围，快速统计出污染影响区域及人数，并确定疏散区域及人群。根据扩散模型预测的污染趋势、现场监测数据(风向、风速、源高)及周围敏感点位信息，利用监测点布控模型，可快速获取最佳监测点位布控信息，为应急监测人员提供布点参考信息。

2.3.3 数字沙盘应用

将应急响应方案涉及的相关信息通过电子地图集中展现，即在电子地图上直观再现应急方案中事故点、监测点，应急物资，人员、车辆、设备信息，污染源扩散过程，及事故点周围敏感点(危险源、危险品、重要设施)分布情况，动态模拟整个应急过程，结合GPS 实时监测人员，物资动向。同时，可实时准确定位各类要素空间位置，显示与查询其详细信息。

2.4 GPS 指挥调度和移动执法

主要对来自12369 投诉报警、在线监控点报警信息，通过车载GPS 定位系统、移动视频系统和GPRS 无限通讯传输系统、CTI 语音交换系统、地理信息查询功能对举报地点及其周边环保部门和执法车辆进行搜索定位，在地图上快速地以醒目标志显示报警位置，通过最短路径分析方法找出最佳路径，指挥调度最近执法车快速到达现场进行事故跟踪、排查和指挥执法等。在本系统中，将GPS 定位手段同GIS 平台相结合，利用GIS 数据库中的空间数据信息，与GPS 系统的数据信息相对应，从而在拥有GPS 设备的车辆出警以后，可以精确地确定所在位置，从而将现场数据同GIS 系统的数据库最快结合，提高反应和处置效率。在移动端(手机、平板)提供环保标准及法律法规库、监察任务、污染源档案数据查询，同时提供实时现场监察材料生产、打印、上传功能，从而极大地提高环保监察效率。其功能模块结构如图4 所示。