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1引言

香港經(jīng)濟(jì)自戰(zhàn)后以來,不斷穩(wěn)步增長(zhǎng)。過去20年,增長(zhǎng)速度更快。但這種情形并不能完全反映香港的生活質(zhì)量,因?yàn)殡S著工商業(yè)的發(fā)展及人口的增加,環(huán)境的污染亦日趨嚴(yán)重。80年代以來,一般公認(rèn)的環(huán)境污染種類有空氣污染、水質(zhì)污染、噪聲、污臭等。

空氣污染是香港最具代表性的環(huán)境污染,普遍而且嚴(yán)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(qū)也很嚴(yán)重,對(duì)人體健康及生活環(huán)境有廣泛的不良影響。噪聲對(duì)人類的危害可分為身體危害、精神危害、日常生活環(huán)境的破壞以及教育環(huán)境的破壞等4類。噪聲的構(gòu)成,其來源是多方面的,主要來自車輛和飛機(jī)的升降,以及工廠和建筑工地。

一般所謂水質(zhì)污染可分為河水水質(zhì)污染和海水水質(zhì)污染。前者的污染多源于工廠、農(nóng)場(chǎng)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(gè)人或家庭;(2)排水溝;(3)工廠和農(nóng)場(chǎng)。

香港在發(fā)展早期并沒有污染的問題,因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)來說,人口稀少,經(jīng)濟(jì)活動(dòng)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(yè)的快速發(fā)展,生產(chǎn)及消費(fèi)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(huán)境已不再是“免費(fèi)”資源,它已變成稀有的經(jīng)濟(jì)財(cái)富。于是,香港市民應(yīng)如何利用極有限的資源去給社會(huì)創(chuàng)造更大的財(cái)富,成為當(dāng)前香港經(jīng)濟(jì)繼續(xù)維持繁榮的一大課題〔1〕。

本文并不打算就香港所有的環(huán)境問題加以探討,而是把注意力主要集中在與交通有關(guān)的環(huán)境問題上,特別是與空氣質(zhì)量、噪聲水平、視效果等有關(guān)的環(huán)境參數(shù)的獲取上,同時(shí)也涉及與交通有關(guān)的突發(fā)事件的監(jiān)測(cè)。為此,本文的下一部分將論述與交通污染有關(guān)的幾個(gè)層面的確定。第三部分主要探討環(huán)境污染參數(shù)的獲取,提出了用GPS/GIS/RS技術(shù)輔助獲取環(huán)境污染參數(shù)的基本路線和方法。文章的最后一部分介紹在GPS/GIS/RS技術(shù)的基礎(chǔ)上,構(gòu)造環(huán)境分析系統(tǒng)的設(shè)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(yè)發(fā)達(dá),各類生產(chǎn)及消費(fèi)活動(dòng)持續(xù)增加,大眾就種種活動(dòng)利用自然環(huán)境而排出各類污染物。關(guān)鍵是香港的地理環(huán)境山多、平地少,工商業(yè)的空間分布不平均,環(huán)境污染聚集于數(shù)個(gè)地區(qū)?？傮w來說,香港市區(qū)的環(huán)境問題是空氣污染和噪聲,與交通分布關(guān)系密切。若從交通與其它土地利用的關(guān)系看,與交通有關(guān)的環(huán)境問題大致可來自4個(gè)層面,以下分別論述。

2.1由道路網(wǎng)形成的流動(dòng)性污染

這主要是指汽車排出的廢氣。香港經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁,運(yùn)輸需求大。1985年全港汽車共有300000余輛,至1994年底,有執(zhí)照的車輛已達(dá)455000。而這些車輛運(yùn)行在僅有1661km長(zhǎng)的道路網(wǎng)里,也就是說每公里的道路上就有大約254輛機(jī)動(dòng)車,導(dǎo)致在白天的高峰時(shí)間大部分道路都處于飽和狀態(tài)〔2〕。以上各類型的運(yùn)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(wǎng)中空氣異常污濁,噪聲異常強(qiáng)烈。

2.2與道路網(wǎng)相連的區(qū)域性污染

在香港地區(qū),有4類重要的活動(dòng)場(chǎng)所與交通網(wǎng)密切相關(guān),它們分別為商業(yè)中心、港口、機(jī)場(chǎng)和工業(yè)區(qū)。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(dòng)場(chǎng)所,以工業(yè)區(qū)最容易產(chǎn)生區(qū)域性的污染。九龍西部的工業(yè)區(qū)是荃灣、葵涌、荔枝角、長(zhǎng)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(qū)有北角、魚涌、箕箕灣等。因季候風(fēng)通常吹向西面,所以港島西區(qū)空氣污染比較嚴(yán)重。

2.3與交通網(wǎng)有聯(lián)系的某些特殊地區(qū)的污染

主要指儲(chǔ)藏危險(xiǎn)性物品的倉庫、不適當(dāng)放置的垃圾堆,以及對(duì)空氣質(zhì)量可能產(chǎn)生嚴(yán)重影響的焚化爐。

2.4交通網(wǎng)中的突發(fā)事件及其環(huán)境效應(yīng)

主要指車禍、交通堵塞、有害物質(zhì)的滲透或外露、水災(zāi)、火災(zāi)以及地下管線的異常對(duì)道路網(wǎng)產(chǎn)生的影響等。

環(huán)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(gè)人的活動(dòng),影響到其他人的福利。一個(gè)人的活動(dòng)如果給他人帶來利益的活,就是正外界影響,反之,則為負(fù)外界影響,環(huán)境污染即負(fù)外界影響一例。正因?yàn)槿绱?我們應(yīng)定期地從經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)的角度,對(duì)由交通產(chǎn)生的環(huán)境問題加以分析。但首先應(yīng)是利用最先進(jìn)的技術(shù)手段,實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和完整地獲取大氣質(zhì)量、噪聲水平等環(huán)境參數(shù),并從技術(shù)的角度加以分析。

3環(huán)境污染參數(shù)的獲取

前面已經(jīng)提到,由交通產(chǎn)生的環(huán)境問題主要是空氣污染和噪聲。為了了解它們的現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)變化,有必要實(shí)時(shí)、準(zhǔn)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(yán)重,因而在通常情況下,僅是利用地形圖及相關(guān)圖件,選擇少量的點(diǎn),到實(shí)地測(cè)量反映空氣質(zhì)量和噪聲的數(shù)據(jù)。這樣做不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、速度慢,特別是所獲取的數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)地管理和處理〔3〕。這種情況在污染不太嚴(yán)重的過去尚不至于產(chǎn)生嚴(yán)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(jīng)常性和連續(xù)地對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行獲取,并要求有效地管理和迅速地處理。為了適應(yīng)這種狀況,我們提出應(yīng)把遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)綜合應(yīng)用于空氣質(zhì)量、噪聲水平等參數(shù)的獲取上。RS可以提供豐富的城市交通網(wǎng)信息,GIS可以提供與交通網(wǎng)有關(guān)的空間分析與數(shù)據(jù)管理技術(shù),而GPS可以方便地提供符合精度要求的定位數(shù)據(jù)。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(huì)丟失,因而可考慮將慣性測(cè)量系統(tǒng)與GPS組合,使其能更好地滿足定位要求。上述三種技術(shù)對(duì)空氣質(zhì)量和噪聲水平數(shù)據(jù)的獲取都有作用,所以,把他們有機(jī)地結(jié)合在一起,可形成圖1所示的環(huán)境參數(shù)獲取技術(shù)路線。

4實(shí)況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與環(huán)境分析系統(tǒng)

實(shí)況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(LCS)主要用于環(huán)境參數(shù)的采集、組織和管理。首先是將所采集的實(shí)況數(shù)據(jù)與定位數(shù)據(jù)結(jié)合存放在實(shí)況數(shù)據(jù)庫中,經(jīng)過遙感圖像處理系統(tǒng)(RPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)與圖形和圖像或其他信息疊合,用于環(huán)境參數(shù)的定性、定量分析及動(dòng)態(tài)變化分析。在根據(jù)光譜特征及其它數(shù)據(jù)對(duì)環(huán)境狀況進(jìn)行分類中,如何來確定各類別的性質(zhì)和定量化分析都離不開實(shí)況數(shù)據(jù);有一些確切的信息如噪聲強(qiáng)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(shí)況采集就必不可少。由于GPS的快速定位,只要實(shí)況采集的樣點(diǎn)密度足夠或按一定剖面布設(shè),且按一定的數(shù)學(xué)模型計(jì)算,就能形成環(huán)境實(shí)況調(diào)查圖。實(shí)況數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),主要由所需采集實(shí)況類型的傳感器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器組成。傳感器可以是瞬時(shí)光譜儀、紅外輻射儀、溫度計(jì)、酸堿度測(cè)定儀、噪聲儀等。經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)經(jīng)軟件處理將實(shí)況數(shù)據(jù)記錄在文件中,再與GPS測(cè)定的坐標(biāo)數(shù)據(jù)直接入庫或在屏幕上與圖像圖形復(fù)合顯示。實(shí)況采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。為了對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行更深入的處理分析,有必要在GIS的基礎(chǔ)上,按照用戶的要求,構(gòu)造環(huán)境分析系統(tǒng)(EAS—EnvironmentAnalysisSystem)。此系統(tǒng)能以一定的模式把有關(guān)數(shù)據(jù)和分析方法像積木一樣地組織在一起。例如,根據(jù)環(huán)境分析要求,選擇來自GPS、RS、LDB的數(shù)據(jù),組織GIS提供的若干功能,結(jié)合EAS本身的一些專用分析功能如疊置分析、網(wǎng)絡(luò)分析,甚至運(yùn)用人工智能方法進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和預(yù)測(cè)分析,完成規(guī)定的環(huán)境分析任務(wù)。

5結(jié)語

對(duì)于香港這樣的國(guó)際性大都市,由交通引起的環(huán)境污染問題越來越顯得突出。為此,本文提出從四個(gè)層面分析由交通引起的污染問題,即,由道路網(wǎng)形成的流動(dòng)性污染;與道路網(wǎng)相連的區(qū)域性污染;與道路網(wǎng)有聯(lián)系的某些特殊地區(qū)的污染;交通網(wǎng)中的突發(fā)事件及其環(huán)境效應(yīng)。為了實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和可靠地獲取上述四個(gè)層面的動(dòng)態(tài)變化信息,本文設(shè)計(jì)了應(yīng)用GPS/GIS/RS技術(shù)獲取交通環(huán)境參數(shù)的技術(shù)路線。同時(shí),為了便于交通環(huán)境實(shí)況數(shù)據(jù)的采集、管理和分析,本文還提出了交通環(huán)境實(shí)況數(shù)據(jù)采集與環(huán)境分析系統(tǒng)的設(shè)想。這些都為下一步繼續(xù)開展這方面的工作打下了基礎(chǔ)。

應(yīng)用GPS/GIS/RS技術(shù)對(duì)香港這樣的現(xiàn)代大都市進(jìn)行交通環(huán)境監(jiān)測(cè)具有重大意義,但也具有一定難度,宜從簡(jiǎn)單到復(fù)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(diǎn)交通污染再研究流動(dòng)性交通污染;(2)對(duì)于固定點(diǎn),先獲取局部環(huán)境參數(shù)再獲取區(qū)域環(huán)境參數(shù);(3)對(duì)于流動(dòng)性交通污染,先用單個(gè)車輛進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)再用車輛組同步獲取交通狀況參數(shù);(4)先實(shí)現(xiàn)GIS和RS的集成,再構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)況采集與分析系統(tǒng)。