基于3S技术的厦门市声环境功能区划

[摘要] 以厦门市土地利用规划、福卫二号遥感影像为厦门市声功能区的划分依据，以ArcGIS为空间地理数据处理平台，以GPS为数据精度验证标尺和实地调查工具，综合利用3S技术完成了厦门市声环境功能区划专题图的制作，并建立了厦门市声环境功能区划空间数据库，实现了环境功能区划的计算机管理，为厦门市的环境噪声管理和噪声治理提供决策依据。

[关键词] 3S技术 厦门 声环境功能区划

1 引言

环境功能区划是依据社会经济发展需要和不同地区在环境结构、环境状态和使用功能上的差异对区域进行的合理划定，其目的是基于区域空间的资源环境承载能力，通过辨析面临的环境问题和环境保护压力，分区制定环境保护目标和明确环境保护相关政策措施。随着科学技术的不断发展，将遥感（RS）、全球卫星定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）紧密结合起来的“3s”一体化技术，因其具有快捷、准确、实时、大范围的对地观测能力及强大的空间信息处理和分析能力，已被广泛应用于社会的各个领域[1-3]。将3S技术应用到环境功能区划中，不仅节约时间，而且可以在很大程度上提高区划成果的精度和科技含量[4-5]。本文以厦门市声环境功能区划为例，探讨3S技术在环境功能区划中的应用，以期为相关行业规划提供借鉴。

2 资料和工具

基础资料：（1）厦门市基础地理空间信息数据，包括水系、居民点、铁路、道路、行政区界、等高线等数据图层；（2）2008年1:55000厦门市地图；（3）2008年11月覆盖厦门市的福卫二号卫星遥感影像数据，包括全色和多光谱两种数据；（4）2008年厦门市土地利用规划图；（5）大型公园、风景名胜区、水源保护区等重要生态功能区图。

硬件配置：手持Trimble JUNO SB GPS、PC机、扫描仪、打印机等。Trimble JUNO SB手持GPS集合了GPS接收机、卫星导航、数码相机和掌上电脑等多种功能，最主要的是该GPS可以把预先配准的地图、规划图和遥感影像等图像信息文件导入,便于外业调查的现场定位和实时查询。

软件平台：ESRI.ArcGIS Desktop9.3地理信息系统软件、ERDAS9.2遥感图像处理系统软件、GPS Pathfinder办公软件。GPS Pathfinder办公软件用于外业计划、建立数据字典以及GPS采集数据的处理、编辑和传输等。

3 区划步骤

3.1 基础底图制作。在ArcGIS桌面软件ArcMAP中新建环境功能区划地理数据库（如quhua.mdb），在库中导入厦门市基础地理空间信息数据（包括水系、居民点、铁路、道路、行政区界、等高线等），建立统一的坐标系统，并对各数据进行分类、符号化和标注，达到合适的画面效果。

3.2 遥感影像处理。将具有高空间分辨率的全色波段影像与具有丰富光谱信息的多光谱影像进行融合计算，可以形成兼有高空间分辨率和多光谱彩色信息的融合影像，因此本区划同时选用福卫二号卫星遥感影像中的全色和多光谱两组影像数据，其中全色波段空间分辨率为2m，多光谱空间分辨率为8m，覆盖厦门全市共需2景影像。本区划利用ERDARS9.2对遥感影像图进行几何校正、影像融合、影像拼接和影像增强，得到覆盖厦门市的卫星遥感影像图[2-3]。

3.3 相关图件的配准。打开ArcMAP软件，在环境功能区划地理数据库（quhua.mdb）中分别导入厦门市地图、遥感影像图、土地利用规划图、大型公园图、风景名胜区图和水源保护区图等，依据基础地理信息数据中的水系、道路、行政边界等信息，利用ArcMAP的配准工具（Georeferencing）比照重要标识点进行配准。如为纸质图件，需预先扫描形成电子图件后再配准。如无现成的基础地理信息数据，可在地图或遥感图上预先选择若干控制点，控制点的选择首先应考虑在整幅图的中心，并在四周均匀分布。对这些控制点进行GPS测定和调查，根据这些控制点的GPS实测数据进行影像配准。

利用配准后的厦门市地图和遥感影像图对厦门市基础地理空间信息数据（如海陆边界、道路、居民点等）进行修订、补充和更新，得到更为全面和真实的厦门市地理信息数据库。

3.4 区划草图制作。在环境功能区划数据库（quhua.mdb）中新建“声区划”面状要素，其属性值中增加“声功能区类型”字段。以配准后的厦门市土地利用规划图为区划的参考依据，依据《声环境质量标准》（GB3096-2008）中声环境功能区的划分标准，按照区域土地利用类型绘制相应的声功能区图斑，其中，覆盖土地规划图中的文教区、无居民海岛、山体、乡村以及近期未开发的发展备用地等区域的图斑定义为1类声环境功能区，其属性“声功能区类型”值设为1；覆盖土地规划图中商业金融、集市贸易区以及居住、商业、工业混杂区的图斑定义为2类声环境功能区，其属性“声功能区类型”值设为2；覆盖土地规划图中的工业用地、工业研发用地和仓储物流用地的图斑定义为3类声环境功能区，其属性“声功能区类型”值设为3。根据大型公园、风景名胜区和饮用水源保护区分布图，将辖区内的大型公园、风景名胜区、森林公园和水源保护区覆盖范围划为1类声环境功能区，其属性“声功能区类型”值设为1。4类声环境功能区定义为交通干线两侧，单独绘制图斑会造成区划图视野杂乱，因此本区划对4类声环境功能区不专门创建图斑，而是以道路和铁路标示，并在区划文本中加以文字说明。此外，由于各类声功能区面积应不小于1km2，对区划图中小于1km2的图斑不单独划区。

以“声功能区类型”字段值作为“声区划”功能区的分类指标，并按照《城市区域环境噪声适用区划分技术规范》中对噪声功能区的符号和颜色要求，设置“声区划”各类功能区的标注、符号和颜色。

3.5 实地调查。依据土地利用规划图、遥感影像图和区划草图，合理选择调查路线，确定重点调查对象，如土地利用规划和遥感影像图反映的土地利用现状不一致的区域、重点工业区边界和区划功能区边界等。将厦门市地图、土地利用规划图、遥感影像图和区划草图导入GPS，结合GPS的导航功能，引导测量人员到达调查地点。在调查中，详细记录区划草图中各功能区的土地利用现状和边界位置（地名或道路名称）等，同时进行拍照。

3.6 区划结果。根据实地调查的结果对区划草稿进行修正，对于近期内区域功能与规划目标相差较大的区域和通过规划环评的区域，以近期的区域规划用地主导功能作为噪声区划的主要依据，对于未建成的规划区，按其规划性质或区域声环境质量现状，结合可能的发展划定区域类型。利用ArcMAP中的属性融合空间分析功能，将“声区划”属性中“声功能区类型”字段值相同又相邻的图斑合并为一个图斑。按照区划专题图制作要求，在区划图中添加标题、图例、比例尺和指北针等要素，完成厦门市声环境功能区划专题图的制作（见图1），同时利用ArcGIS中的ArcCatalog工具将修正过的厦门市地理信息空间数据、环境功能区划数据、土地利用规划和遥感影像数据等导入Geodatabase数据库中保存，建立厦门市声环境功能区划数据库，便于以后的查询和下一次修订工作的展开。

4 结语

在本次厦门市声环境功能区划中，GIS展示了强大的空间分析功能，RS提供了重要的数据支持和划分依据，而GPS则是数据精度验证和功能区划实际操作的标尺。基于3S技术的环境功能区划，充分利用3S技术在数据采集和空间分析上的优势，实现了功能区划的计算机管理，极大地提高了区划的效率和精度。通过3S技术建立的厦门市声环境功能区划空间数据库，不仅能更好地管理各种基础资料，便于修改、编辑图形数据和属性数据，而且能更加方便地进行动态查询和更新，为厦门市的环境噪声管理和噪声治理提供决策依据。

参考文献：

[1] 腾晓波，陈春花.3S技术在土地利用动态监测中的应用[J].全球定位系统，2010,(3): 38-41.

[2] 魏丹，曾春阳，唐代生.3S技术在土地资源信息提取中的应用研究――以湖北省蕲春县为例[J].四川林勘设计，2010,（3）：53-56.

[3] 庄翠蓉.基于3S技术的厦门市生态功能区划[J].环境卫生工程，2009,17（1）：36-38.

[4] 邹月明，任光伟.3S技术在锦州市环境功能区划数字化研究中的应用[J].环境保护与循环经济，2010,(1):66-68.

[5] 张丽君，白占雄，王志琳.基于ArcGIS的台州市环境功能区划研究――以声环境功能区划为例[J].华北农学报，2005,(20):73-76.