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1引言

香港經濟自戰后以來,不斷穩步增長。過去20年,增長速度更快。但這種情形并不能完全反映香港的生活質量,因為隨著工商業的發展及人口的增加,環境的污染亦日趨嚴重。80年代以來,一般公認的環境污染種類有空氣污染、水質污染、噪聲、污臭等。

空氣污染是香港最具代表性的環境污染,普遍而且嚴重,較為一般人所重視。造成空氣污染的主要來源如下:(1)車輛的排氣;(2)工廠的灰煙;(3)民用燃料。

噪聲在香港地區也很嚴重,對人體健康及生活環境有廣泛的不良影響。噪聲對人類的危害可分為身體危害、精神危害、日常生活環境的破壞以及教育環境的破壞等4類。噪聲的構成,其來源是多方面的,主要來自車輛和飛機的升降,以及工廠和建筑工地。

一般所謂水質污染可分為河水水質污染和海水水質污染。前者的污染多源于工廠、農場及居民的排水,后者的污染物則以船舶所排的廢油及垃圾為主。

污臭的主要來源有:(1)個人或家庭;(2)排水溝;(3)工廠和農場。

香港在發展早期并沒有污染的問題,因為在當時來說,人口稀少,經濟活動帶來的污染有限,大自然具有足夠能力化解這些污染。但隨著工商業的快速發展,生產及消費過程中排出大量污染物,大自然就不能有效化解了。也就是說,在今天的香港,環境已不再是“免費”資源,它已變成稀有的經濟財富。于是,香港市民應如何利用極有限的資源去給社會創造更大的財富,成為當前香港經濟繼續維持繁榮的一大課題〔1〕。

本文并不打算就香港所有的環境問題加以探討,而是把注意力主要集中在與交通有關的環境問題上,特別是與空氣質量、噪聲水平、視效果等有關的環境參數的獲取上,同時也涉及與交通有關的突發事件的監測。為此,本文的下一部分將論述與交通污染有關的幾個層面的確定。第三部分主要探討環境污染參數的獲取,提出了用GPS/GIS/RS技術輔助獲取環境污染參數的基本路線和方法。文章的最后一部分介紹在GPS/GIS/RS技術的基礎上,構造環境分析系統的設想。

2從不同的層面看污染問題

香港的面積,包括九龍、新界及港島,只有1066km2,而人口已超過6000000;此間工商業發達,各類生產及消費活動持續增加,大眾就種種活動利用自然環境而排出各類污染物。關鍵是香港的地理環境山多、平地少,工商業的空間分布不平均,環境污染聚集于數個地區?？傮w來說,香港市區的環境問題是空氣污染和噪聲,與交通分布關系密切。若從交通與其它土地利用的關系看,與交通有關的環境問題大致可來自4個層面,以下分別論述。

2.1由道路網形成的流動性污染

這主要是指汽車排出的廢氣。香港經濟活動頻繁,運輸需求大。1985年全港汽車共有300000余輛,至1994年底,有執照的車輛已達455000。而這些車輛運行在僅有1661km長的道路網里,也就是說每公里的道路上就有大約254輛機動車,導致在白天的高峰時間大部分道路都處于飽和狀態〔2〕。以上各類型的運輸工具,加上香港天橋林立,汽車在天橋橋面及橋底奔馳,道路又常常堵塞,造成道路網中空氣異常污濁,噪聲異常強烈。

2.2與道路網相連的區域性污染

在香港地區,有4類重要的活動場所與交通網密切相關,它們分別為商業中心、港口、機場和工業區。若以港島的香港銀行為中心,則其大致的分布范圍可如表1所述。以上四類活動場所,以工業區最容易產生區域性的污染。九龍西部的工業區是荃灣、葵涌、荔枝角、長沙灣,東部則是觀塘、新蒲崗、牛頭角。港島方面,接近住宅的工廠區有北角、魚涌、箕箕灣等。因季候風通常吹向西面,所以港島西區空氣污染比較嚴重。

2.3與交通網有聯系的某些特殊地區的污染

主要指儲藏危險性物品的倉庫、不適當放置的垃圾堆,以及對空氣質量可能產生嚴重影響的焚化爐。

2.4交通網中的突發事件及其環境效應

主要指車禍、交通堵塞、有害物質的滲透或外露、水災、火災以及地下管線的異常對道路網產生的影響等。

環境的污染,造成公害,一般視為外界影響。所謂外界影響,是指一個人的活動,影響到其他人的福利。一個人的活動如果給他人帶來利益的活,就是正外界影響,反之,則為負外界影響,環境污染即負外界影響一例。正因為如此,我們應定期地從經濟學和社會學的角度,對由交通產生的環境問題加以分析。但首先應是利用最先進的技術手段,實時、準確和完整地獲取大氣質量、噪聲水平等環境參數,并從技術的角度加以分析。

3環境污染參數的獲取

前面已經提到,由交通產生的環境問題主要是空氣污染和噪聲。為了了解它們的現狀和動態變化,有必要實時、準確和可靠地獲取它們的信息。過去由于交通污染問題并不嚴重,因而在通常情況下,僅是利用地形圖及相關圖件,選擇少量的點,到實地測量反映空氣質量和噪聲的數據。這樣做不僅費時、費力、速度慢,特別是所獲取的數據難以實時地管理和處理〔3〕。這種情況在污染不太嚴重的過去尚不至于產生嚴重的問題,但隨著交通污染問題的日益突出,愈來愈要求大范圍、經常性和連續地對環境參數進行獲取,并要求有效地管理和迅速地處理。為了適應這種狀況,我們提出應把遙感、地理信息系統和全球定位系統綜合應用于空氣質量、噪聲水平等參數的獲取上。RS可以提供豐富的城市交通網信息,GIS可以提供與交通網有關的空間分析與數據管理技術,而GPS可以方便地提供符合精度要求的定位數據。值得注意的是,由于香港高樓林立、天橋眾多,GPS信息在某些情況下會丟失,因而可考慮將慣性測量系統與GPS組合,使其能更好地滿足定位要求。上述三種技術對空氣質量和噪聲水平數據的獲取都有作用,所以,把他們有機地結合在一起,可形成圖1所示的環境參數獲取技術路線。

4實況數據采集系統與環境分析系統

實況數據采集系統(LCS)主要用于環境參數的采集、組織和管理。首先是將所采集的實況數據與定位數據結合存放在實況數據庫中,經過遙感圖像處理系統(RPS)和地理信息系統(GIS)與圖形和圖像或其他信息疊合,用于環境參數的定性、定量分析及動態變化分析。在根據光譜特征及其它數據對環境狀況進行分類中,如何來確定各類別的性質和定量化分析都離不開實況數據;有一些確切的信息如噪聲強度、溫度、大氣中的有害氣體含量等,僅僅依靠遙感圖像是難以甚至無法確定的,因而實況采集就必不可少。由于GPS的快速定位,只要實況采集的樣點密度足夠或按一定剖面布設,且按一定的數學模型計算,就能形成環境實況調查圖。實況數據采集系統,主要由所需采集實況類型的傳感器和模/數轉換器組成。傳感器可以是瞬時光譜儀、紅外輻射儀、溫度計、酸堿度測定儀、噪聲儀等。經模/數轉換的數據進入計算機經軟件處理將實況數據記錄在文件中,再與GPS測定的坐標數據直接入庫或在屏幕上與圖像圖形復合顯示。實況采集系統結構如圖2所示。為了對環境參數進行更深入的處理分析,有必要在GIS的基礎上,按照用戶的要求,構造環境分析系統(EAS—EnvironmentAnalysisSystem)。此系統能以一定的模式把有關數據和分析方法像積木一樣地組織在一起。例如,根據環境分析要求,選擇來自GPS、RS、LDB的數據,組織GIS提供的若干功能,結合EAS本身的一些專用分析功能如疊置分析、網絡分析,甚至運用人工智能方法進行動態分析和預測分析,完成規定的環境分析任務。

5結語

對于香港這樣的國際性大都市,由交通引起的環境污染問題越來越顯得突出。為此,本文提出從四個層面分析由交通引起的污染問題,即,由道路網形成的流動性污染;與道路網相連的區域性污染;與道路網有聯系的某些特殊地區的污染;交通網中的突發事件及其環境效應。為了實時、準確和可靠地獲取上述四個層面的動態變化信息,本文設計了應用GPS/GIS/RS技術獲取交通環境參數的技術路線。同時,為了便于交通環境實況數據的采集、管理和分析,本文還提出了交通環境實況數據采集與環境分析系統的設想。這些都為下一步繼續開展這方面的工作打下了基礎。

應用GPS/GIS/RS技術對香港這樣的現代大都市進行交通環境監測具有重大意義,但也具有一定難度,宜從簡單到復雜、從低成本到高成本逐步開展〔4〕。為此,本文提出了如下的思路:(1)先研究固定點交通污染再研究流動性交通污染;(2)對于固定點,先獲取局部環境參數再獲取區域環境參數;(3)對于流動性交通污染,先用單個車輛進行動態監測再用車輛組同步獲取交通狀況參數;(4)先實現GIS和RS的集成,再構造環境監測實況采集與分析系統。