41第四章环境监测信息管理GIS(1)

环境地理信息系统第四章环境监测信息管理GIS§4.1环境监测概述§4.2空气质量信息管理GIS开发§4.3水环境质量信息管理GIS开发§4.4噪声环境信息管理GIS开发环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容二、环境监测实施环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容1、环境资料FactDataInformationKnowledgeFactsSelectedandcollectedfactsMeaningfulfactsLarge,long-livingstructuresofmeaningfulfacts•数值•符号•文件•图像•地图•声音•动画•影像环境地理信息系统§4.1环境监测概述2、环境监测【环境监测】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。通过环境监测，一方面可以了解环境的状况，另一方面则是建立资料库，对环境的变化趋势进行观察，甚至预测，以了解其未来可能的情况，并预作分析，找出最适合的对策。一、环境监测及其内容环境地理信息系统§4.1环境监测概述2、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以影像的方式收集环境资料仪器分析自计式仪器分析电子式监测以卫星影像、航空照片或多频谱扫描的方式收集地表影像进行判读以接收器在地表接收影像，判定现在的空气污染量环境地理信息系统§4.1环境监测概述环境地理信息系统§4.1环境监测概述2、环境监测一、环境监测及其内容【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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述2、环境监测一、环境监测及其内容【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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(1)．空气监测(2)．水环境监测(3)．土壤监测(4)．生物监测(5)．生态监测(6)．物理污染监测环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(1)．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。PM10:通常把空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物，又称为可吸入颗粒物或飘尘。TSP总悬浮颗粒物:指能悬浮在空气中,空气动力学当量直径≤100微米的颗粒物环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(3)．水环境监测TOC:有机碳总量UV吸收值:紫外线吸收值环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(3)．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§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(3)．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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(4)．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§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(4)．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§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(5)生态监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§4.1环境监测概述一、环境监测及其内容3、环境监测的内容(6)．物理污染监测包括噪声、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§4.1环境监测概述(6)．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§4.1环境监测概述(6)．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γ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§4.1环境监测概述二、环境监测实施1、环境质量监测2、污染源监督监测3、污染事故应急监测4、环境管理监测5、科研监测环境地理信息系统§4.1环境监测概述二、环境监测实施1、环境质量监测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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述二、环境监测实施2、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、电磁炉、放射性污染的监督监测。环境地理信息系统§4.1环境监测概述二、环境监测实施3、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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述二、环境监测实施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。环境地理信息系统§4.1环境监测概述二、环境监测实施5、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。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。环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算二、空气质量监测的数据统计方法三、空气质量信息管理分析四、空气质量信息管理GIS设计五、空气质量信息管理GIS应用六、大气监测子系统环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算空气质量监测中通常采用空气污染指数来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、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，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。环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算API（AirPollutionIndex）是空气污染指数，我国城市空气质量日报API分级标准如表1：环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算【空气污染指数的计算】API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§4.2空气质量信息管理GIS开发一、空气污染指数及其计算【空气污染指数的计算】a)求某污染物每一测点的日均值；b)求某一污染物全市的日均值；c)求每项污染物的API分指数；d)选取API分指数最大值为全市API。全市API计算步骤环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发全市API计算步骤a)求某污染物每一测点的日均值式中：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§4.2空气质量信息管理GIS开发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，取最大者为该区域或城市的空气污染指数API，则该项污染物即为该区域或城市空气中的首要污染物。API=max(I1,I2…Ii…In）环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发例题假定某地区的PM10日均值为0.215毫克/立方米，SO2日均值为0.105毫克/立方米，NO2日均值为0.080毫克/立方米，则其污染指数的计算如下：按照表1，PM10实测浓度0.215毫克/立方米介于0.150毫克/立方米和0.350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关系进行计算，即此处浓度限值C2=0.150毫克/立方米，C3=0.350毫克/立方米，而相应的分指数值I2=100，I3=200，则PM10的污染分指数为：I＝（（200－100）/（0.350－0.150））×(0.215－0.150)+100＝132这样，PM10的分指数I=132；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：API=max（132,76,50）=132首要污染物为可吸入颗粒物（PM10）。环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发二、空气质量监测的数据统计方法【平均值的统计方法】①算术平均值②几何平均值环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发二、空气质量监测的数据统计方法【单点监测数据平均值的计算】①日平均值②月平均值③季平均值④年平均值环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发二、空气质量监测的数据统计方法【降水酸度平均值计算】环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发二、空气质量监测的数据统计方法【超标倍数的统计计算】【超标率的统计计算】超标倍数=(超标数据-标准)/标准超标率是指所有指标超标次数与化验次数的比率超标倍数是指化验数值超过标准数值的倍数剔除不良数据,超标的次数除以测量的次数就得到超标率环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发三、空气质量信息管理分析大气监测业务流程包括业务计划、数据录入、业务初审、业务终审和业务数据提交6个部分。1、大气监测业务流程环境地理信息系统§4.2空气质量信息管理GIS开发三、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§4.2空气质量信息管理GIS开发三、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括数据查询、图表分析、数据打印3个部分。环境地理信息