地理信息+污染源普查数据的跨界融合应用

张好贤，陈志勇，张 晖

（甘肃省地质矿产勘查开发局测绘勘查院，甘肃 兰州 730060）

根据《全国污染源普查条例》规定，国务院于2017年开展了第二次全国污染源普查工作，与第一次全国污染源普查相比，此次普查内容更为丰富，普查手段更加先进，普查成果更为详尽，根据要求全国各地陆续完成了重点污染源档案库及污染源信息数据库，个别区域正在研制环境统计平台。随着地理信息技术、“互联网+”、“云计算”、“大数据”、人工智能等新技术的快速发展与拓展应用，国务院先后出台了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》和《生态环境大数据建设总体方案》，提出高新信息技术已成为推进环境治理体系和治理能力现代化的重要手段，通过加强生态环境大数据的综合应用与集成分析，将会为生态环境保护科学决策提供有力支撑[1-3]。本文站在“互联网+”、“大数据”等高新信息技术的风口，就如何盘活第二次全国污染源普查数据，更好地为政府部门提供决策服务为契机，分析了“地理信息+污染源普查数据”的跨界融合应用。

1 地理信息

1.1 地理信息的特点

地理信息是地理数据所蕴含和表达的地理含义，具备三大特性：一是区域性，地理信息属于空间信息，这也是地理信息与其它信息的最大区别，区域性指根据特定的数学模型（经纬网、公里网）建立的地理坐标来实现地理空间位置的定位，并可根据指定的区域进行信息的运算；二是多维性，具体指在三维空间的基础上，实现多个专题的维度结构，例如地表上的一个污染源，除了地理位置三维坐标外，辅以污染源类型、来源等属性信息；三是动态性，即可以根据时间尺度划分为不同时间段的信息，以此来寻找操作对象的分布和变化规律，有利于预测、预报和监测管理等。

当前，地理信息正在逐渐从位置、坐标这些静态生硬的概念转变为海量信息的载体和原点，在“互联网+”、“大数据”、“云计算”等高新技术的推动下[4]，“地理信息+交通”使得无人驾驶渐行渐近、“地理信息+城市管理”为城市赋予了智慧大脑、“地理信息+农业”为精准高效农业提供了解决方案、“地理信息+环境健康”能够揭示疾病分布于环境污染的关系，总之，“地理信息+N”模式正在催生新业态和新服务。

1.2 地理信息技术

地理信息技术包括地理信息系统（GIS）、遥感系统（RS）、全球导航卫星系统（GNSS）、多媒体技术、数据库技术、虚拟环境、移动通信技术等，其中3S技术是核心，三者之间的关系见图1。

地理信息系统是在计算机软硬件环境支撑下，对整个或者区域地球表面空间中地理实体分布数据进行采集、编辑处理、存储管理、统计分析、表达显示和空间分析的空间分析系统，其操作的对象是多种地理空间数据及其关系，包括空间位置数据、矢量图像数据、栅格图像数据、属性数据等，可以用来分析和处理一定地理区域内各种现象的模拟和过程，辅助解决复杂的空间规划、决策支持等问题[5]。

遥感系统是根据不同物体对波普产生不同响应的原理，通过卫星、飞机、热气球等飞行物上的遥感传感器收集地面数据资料，并从中获取信息，经记录、传输、分析和解译来识别地物。最大的特点是获取信息速度快、周期短，并且获取信息受条件限制少[6]。

全球导航卫星系统是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标、速度及时间信息的空基无线电导航定位系统。目前全球四大系统包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的GALILEO和中国北斗卫星导航系统[7]。

图1 3S关系图

2 污染源普查数据

第二次全国污染源普查有四个方面的目的，一是摸清各类污染源的基本信息；二是了解污染源的数量、结构及分布状况；三是建立健全污染源基础信息数据库；四是普查成果服务于政府管理决策。

普查范围包括：工业污染源，农业污染源，生活污染源，集中式污染治理设施，移动源及其他产生、排放污染物的设施。内容包括普查对象的基本信息，污染物种类和来源，污染物产生和排放情况，污染治理设施建设和运行情况等。

污染源普查数据库成果形成后，可以统计汇总出以行政区划、流域、行业的不同领域下的污染状况，能够清晰第表达出能源消耗、污染物排放与治理等信息，这些信息可以作为环保部门掌握污染源的样本数据，为环保部门建立科学有效的环境统计制度创造条件，同时也能为污染源信息的共享发布机制奠定基础[8]。

3 地理信息+污染源普查数据的融合应用

3.1 GNSS与污染源普查过程的融合

污染源普查过程中，利用手持GNSS移动终端开展入户调查，可以获取污染源的位置信息，必要时，也可以直接采集污染源的边界范围，这些位置信息为建立污染源信息化管理提供了基础保障。

3.2 RS与污染源普查过程的融合

污染源普查前期，可以借助近年来自然资源部门、农业部门等获取的高分遥感影像，充分利用高分遥感影像现势性好、分辨率高、地物信息丰富的特征，通过室内初步解译判读污染源的分布范围，制作污染源普查小区划分图或网格图，将其作为调查底图，便于实地走访调查。污染源普查过程中，针对个别对人体有重大危害隐患的污染源普查时，还可以借助于无人机，通过无人机搭载的遥感传感器获取污染源的基本信息，改善普查工作环境的同时，还提高了普查工作效率[9，10]。

3.3 GIS与污染源普查成果的融合

将污染源普查数据与高分遥感影像、矢量地图、数字高程等地理信息数据进行融合，充分利用地理信息数据易分析、可挖掘的特点，借助于GIS技术，可以构建污染源普查“一张图”系统，集成各类环境监测要素，例如污染源在线监控、大气监测站、水质监测站、水源地划界、生态保护红线、行政管理网格等，实现以上信息的可视化表达、查询分析、统计分析等功能，进一步挖掘环境质量与污染源排放间的相关性[11]。

（1）可以完成环境专题图编制与环境分析模型的建立。利用GIS数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与分析、可视化表达与输出功能，生成各类专题图[12]，可以为环保管理决策者提供环境污染状况信息，同时可以建立污染物扩散模型、最佳路径分析模型、环境预警预测模型等各种环境污染分析模型，为环境规划、污染应急方案制定、环境影响评价等提供辅助作用[13]。

（2）环境监测数据的可视化。包括废水、废气、大气等污染源监测类型可视化，数据来源包括实时监测数据、历史监测数据、环境质量数据、数据达标率、报警统计数据等。

（3）企业与监测点位的聚合分布可视化。能够根据监测类型（废水、废气、空气站等）、管控类型（国控、市控、县控等），实时监测每个监测点位或企业的基本信息与监测设备的动态信息，用不同的图形符号表达不同的监测类型、设备的不同工作状态，以及监测数据是否超标等。

（4）实现空间分析。例如通过特定的操作对象分析其周边存在的污染源、企业、保护目标等，能够利用GIS空间分析功能分析周边存在多少污染源、企业、居民区、学校、医院等[14]。

（5）实现污染物排放日月数据统计分析。在不同区域内，可采用同比、环比的方式分析相同时间内污染物的排放量，以此得出该区域的环境质量；或者统计分析出在固定区域不同时间段的污染物排放量。

（6）环境信息模拟与预警。能够根据废气浓度、空气质量等监测类型，分析出监测区域的污染状况、空气质量的分布、污染趋势等，并且能够动态推演某个时间段内的梯度变化[15]。

4 结语

综上所述，在地理信息技术、互联网+、云计算、大数据等高新信息技术盛行的年代，充分利用“地理信息+污染源普查数据”模式，在盘活污染源普查数据的同时，可以为政府环保部门提供基于污染源位置服务、环境监测预测、环境影响评价、环境污染应急方案等决策支持。