導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇生態監測的特點，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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中圖分類號：G635.5文獻標識碼：A文章編號：1671―1580（2015）11―0014―03

農村寄宿制學校的產生由來已久，伴隨著新時期農村學校布局調整政策陸續出臺，它作為一種重要的辦學形式逐漸在農村迅速推廣開來。寄宿制學校封閉或半封閉的管理模式到底帶給學生什么樣的影響，不同類型的學生文化在學校生活中是一種什么樣的地位和生存環境，又會催生什么樣的學生文化生態環境，我們帶著這一疑問走訪了河南省某縣三所公立初中。

一、農村寄宿制初中學生文化生態的構成與特點

由于撤點并校政策的實施，該縣所有的公立初中都包含兩部分群體：走讀生和寄宿生，其中以寄宿生為主。三所學校中一所位于縣城旁邊，也就是城關鎮，另外兩所位于鄉里。

我們走訪的學校在全縣的考試排名均處于上游，而且三所學校在管理上有高度的一致性。這三所學校不論是半封閉式（所有學生中午可自由出入）還是封閉式（只有走讀生可以憑證出入），都在時間管理上極為嚴格，學生的一日生活從晨讀、吃早飯、上午上課、午飯和休息、下午上課、晚飯、晚自習，整個流程下來，全天學習時間超過10個小時，午飯與午休時間合計約一個半小時，不少學生中午直接趴在桌子上休息一會兒。晚上就寢前的時間看似是學生最自由的時間，實際上嚴格的宿舍管理制度將班主任的津貼與學生熄燈后的表現聯系起來，因此，晚上熄燈后的宿舍也很快沉寂下來。

不過，這三所學校在學校管理和課程設置上存在一些不同，這些差異恰恰為學生文化生態的豐富性和差異性提供了不同的環境。我們走訪的三所學校雖然都有基本的體育器材和圖書館，但是，其中一所鄉鎮初中的設施主要是為了應付上級檢查，平時圖書館并不對學生開放，有限的體育設施也并非學生可以自由使用，體育課完全針對中招考試的項目訓練，美術、音樂被語文、數學和英語等課程擠占。位于城關鎮的學校圖書館不對學生開放，美術、音樂課程同樣是被所謂的主科所擠占，體育課同樣為中招考試而設，不過不同的是學生在有限的課余時間可以自由使用體育設施（各種球類、跳繩等）。第三所學校雖然同是位于鄉里，但是情況相比之下好很多，盡管藏書量有限，但這所學校的圖書館平常對學生開放，每個班級設有小書架，陳列學校購書與學生自愿提供書目，供學生自由借閱，自主管理，體育設施的種類和場地雖然有限，但是學生可自由使用。學校為學生正常開設美術課、音樂課，每周各1節，體育課每周2節，豐富了學生學習生活，也有助于釋放青少年多余的精力，緩解高強度學習帶來的壓力。

這三所學校均要求學生遵循高強度的學習節奏，周考、月考都是慣例，這在以學習成績和學校排名論成敗的應試教育文化氛圍下幾成公認的管理模式。盡管我們看到不同的學校在為學生提供什么樣的校園生活條件上有所不同，但是，課外閱讀資源的缺乏和藝體方面課程的變質很難作為學生緊張學習之余的調劑。嚴格的學生管理制度也使得絕大多數學生循規蹈矩，觸犯校規校紀的學生會因嚴重程度受到相應的處分，嚴重的將被勸退，可以說嚴格的管理大幅度減少了學生硬性對抗教師或學校的行為。不過，受訪班級的教師反映，實際上相當一部分學生會選擇上課睡覺或是走神等消極的形式對抗學校的管理體制，表達其對成人社會規范的不服從。

因此，盡管生存空間不同，但是學術型、玩樂型和違規型這三種學生亞文化類型是天然地存在于初中學生群體中的，這也構成了寄宿制學校學生文化的基本生態系統。不過，調研中發現相當多的學生追求學業成功的動力并非內源性的，多來自于想使父母得到安慰或是獲得教師的肯定等外源性因素。表面上看，離家寄宿使得大多數學生有機會生活在一起，應該能夠增進同輩之間的交流，激發不同類型學生文化的生長空間，但是我們看到的卻是這樣一種極為脆弱的學生文化生態。正如正常而健康的自然生態一定是豐富的、充滿了差異性的狀態，校園的學生文化生態也應該給不同的學生文化類型以生存和發展的空間。當然，我們并不是主張助長違規型亞文化，而恰恰是嚴格的非人性化的管理模式和貧乏的教育資源剝奪了青少年發揮潛能、豐盈個性的空間，反而更容易催生違規型亞文化，只是表現形式是軟性的，甚至會令教師感到麻木和無奈。當學校的升學率高低與考試成績排名影響到校長的晉級、名譽及地位等切身利益時，當所教班級的升學率高低與考試排名已成為學校考核與評價教師的一項基本依據，進而影響到任課教師和班主任的獎金、晉級、名譽及地位時，一切以文化課學習為重（確切地說是考試課為重）的管理模式必將造成學術性亞文化一家獨大，其他的亞文化類型或無生存空間，或者被壓抑扭曲地釋放出來。

由于學生文化屬于亞文化范疇，學生文化的形成與發展深受學生的年齡階段、家庭背景、學生在學校的社會位置等多種因素的影響。因此，我們走訪的三所學校不能代表所有的農村寄宿制初中學生文化生態發展的狀況，但是，以軍事化管理聞名全國的“衡中模式”被那么多學校所追捧也反映了這種狀況可能并非單一的現象。本應在學習、體育和文藝活動當中綻放青春活力的學生形象卻成了不少農村寄宿制初中稀有的風景，我們看不到十幾歲少年的青春活力，也看不到同輩之間深入的交流與碰撞，日復一日埋首苦讀的背影充斥校園，被學校所鼓勵的只是一個個學生追求學業成功的單打獨斗式的學習生活。這樣的學校生活甚至使學生失去了非寄宿情況下本可以從家庭、社區和大眾傳媒獲取多方面信息的可能，不能不令人深思。

二、農村寄宿制初中學生文化生態失衡的原因

作為學生個體，其價值觀念可能呈現出復雜的融合，即追求學業成功，在文體活動中放松自我，追求同輩群體的認可，抑或不適應學校生活，被動或主動地違反校規校紀，以的姿態標榜青春的獨特性，這三種亞文化類型基本上代表了學生生活的三種維度或是傾向。校園環境天然地存在這三種學生文化類型，只是不同類型的學生文化在整個文化生態中所能得到的生存空間不同，而且這種畸形的失衡的狀態對于學生發展的不利已無須贅述，因為多年來學術界對應試教育的批判屢見報章。

拋開那些宏觀的大命題，人們很容易想到的理由是，不少農村的學校受制于辦學條件，難以為學生提供豐富的文化生活環境。不過，這個理由也需重新加以審視。由于義務教育經費的主要來源是縣級財政收入，而河南省不少縣級財政的支撐能力難以與城市和發達地區的農村相比，我們所走訪的正是一個位于河南省中部的經濟發展水平處于中游的縣。2004 年以后，教育部提出西部“兩基”攻堅計劃和“中西部農村初中校舍改造工程”，加大了財政支持力度，不少學校的校舍得到改善，該縣也曾有所受益。河南省教育廳2011年制定了《河南省義務教育學校辦學條件標準化建設規劃（2011―2015年）》，除了提出加強基礎的校舍標準化建設，還專門強調教育裝備標準化建設，要求各地裝備教學實驗儀器、圖書、多媒體遠程教學設備和體育、音樂、美術、衛生器材。走訪中不少教師也提到，由于面臨著上級教育主管部門檢查的壓力，學校在經費緊張的情況下建起了計算機教室、圖書館、基本的體育場地和設施。但是，這些簡陋的設備和藏書量少而陳舊的圖書館更多的是作為擺設，只有空架子，利用率很低，平時都是門窗緊閉，學生無緣使用。因此，大家反復提及農村教育資源的匱乏是一個相對的問題，如果與10年前、20年前相對比，我們會看到農村教育硬件的改善，師資力量的充實。因此，在宏觀的教育管理體制改革艱難推進的大背景下，以辦學條件作為理由似乎并不令人信服。

實際上，功利的教育理念和非人性化的教育管理模式是學生文化生態失衡的根本性原因。一提到農村，人們首先想到的貧窮、落后、封閉，但是，各級政府多年來的投入已經使大部分學校具備了基本的辦學條件，而圖書館、閱覽室（我們走訪的三所學校均無閱覽室）和體育器材的閑置、社團活動的取消，多半是因為追求學校排名、追求升學率造成的。當然，這是關涉不少校長和教師切身利益之所在，由于影響因素眾多且非一日之寒，很難對其進行簡單的道德判斷。不過，學校能否并愿否嘗試另一種發展路徑，教師和學生的主體性能在多大程度上被激發出來，卻是身為一線管理者的校長應該考慮的問題。訪談中很有意思的一個對比是，同樣是位于鄉鎮，一所學校的校長信奉“嚴就是好，嚴才能好”，學校實施全封閉式管理，課堂上學生不能發出任何聲音，除非教師提問，自習時間更是寂靜一片，因為自習時間也有教師值班看管學生。有限的體育器材在課余時間成了擺設，更不用奢談開放圖書館、增設選修課、組織學生社團活動等。“校長不喜歡師生活躍”，這樣一句話可以想見學校的師生在一種什么樣的氛圍中生活和學習。這所學校的排名在縣里一直名列前五，校長將之歸功于嚴格的管理。學校引以為傲的是考進縣一中的學生人數比較多，不過訪談中某位教師也提到，學生習慣了被管得過細過多，不少高分進入縣一中的學生由于不適應高中自習課無教師專門指導的情況，分數下滑的不在少數，學生的自我管理能力和自主學習能力欠缺在后續的學習階段暴露無遺。另一所學校則顯得人性化很多，半封閉式的管理使得學生可以利用中午有限的時間自由出校活動，同樣是每天學習10小時以上，但是學校圖書館對學生開放，每個教室也設有書架，體育設施可供學生在課余自由使用，學校還非常難得地組織部分教師為學生開設多領域的選修課程，在現有的辦學條件下盡可能地為學生提供學習和活動的空間，這所學校在全縣的排名與前一所管理甚嚴的學校不相上下。當我們在抱怨農村學校辦學條件差、師資質量難以保障等困難時，是不是應該著眼當下的實際，盡可能挖掘身邊的課程資源，既尊重并釋放了教師的潛能，也能為學生多方面的興趣和需要提供力所能及的引導。這樣一種既考慮升學率，也盡量發揮辦學自主性，努力促進學生全面發展的做法也許更值得學習。

三、農村寄宿制初中學生文化生態的構建策略

原因的分析內在地蘊含了問題的解決方向。宏觀的教育政策和教育管理體制改革是改善學校教育質量，滋養健康的學生文化生態的大背景和根本性的影響因素，但是，我們關注的是作為行動者的學校和教師。因此，接下來將從微觀的角度探討如何構建自然的、豐富的、差異性的學生文化生態。

一種策略是做減法。即減少學生過于沉重的學習負擔，改變學習變異為重復性訓練和考試的做法，嚴格按國家相關規定，保障信息技術教育、研究性學習、社區服務與社會實踐以及勞動與技術教育等綜合實踐活動的正常開展，開放圖書館、閱覽室、微機房、操場、體育設備等，讓音樂、美術、體育課回歸其本來面目。要做到上述要求，除了學校管理者的責任意識外，還需要各級教育督導部門的評估和過程管理作為保障。這里要考慮的問題是，如果教育主管部門也默認一些學校的做法，這些教育主管部門的責任誰來追究？如果學校愿意按國家的教育計劃開設相關課程，有沒有專業的師資作為保障？地方教育主管部門在安排新進教師計劃時，是否充分考慮到專業的藝體類課程教師的緊缺問題？如果缺乏此類課程的師資，學校可以請有此興趣愛好的教師暫時擔任，即使難以與專業的師資相比，但是至少豐富了學生的文化生活，滋養了學生的身心，也能在一定程度上減少違規型行為的發生率。

另一種策略是做加法。根據國家九年義務教育課程計劃的要求，學校應充分利用開設校本課程的權力和機會。校本課程開發是新課改以來課程管理權力下放的突出標志，是以滿足本校全部學生或部分學生的興趣和需要為旨趣的課程，與國家課程和地方課程一樣，應受到同樣的重視。盡管嚴格意義上的校本課程開發應吸納學生代表、教師代表、校長、家長代表、課程專家、社區代表等多方人員共同參與，集體審議，民主決策整個課程開發的過程，但是，在現有條件下，如果學校鼓勵教師發揮個人的專長，為學生開設內容豐富、類型多樣的選修課，同樣值得肯定和提倡。廣大的教師群體中不乏對學術研究（任教專業的深層次的鉆研）、文體娛樂、職業發展規劃和技能訓練等方面有心得體會之人，若有學校的激勵，相信學生的學校生活也將充滿活力，教師也能獲得更多的職業成就感，于多方都有益而無害。

[參考文獻]

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一、生態環境監測概述

上世紀60年代后，隨著全球生態環境問題的出現，生態環境監測從一般意義上的環境污染因子監測開始向生態環境監測過渡和拓寬，生態環境監測采用的是生態學的多種措施與方法，從多個尺度上對各個生態系統結構和功能的格局的度量，主要通過監測生態系統條件、條件變化、對生態環境壓力的寫照及其趨勢而獲得，也可以說生態監測是運用可比的方法，在時間與空間上對特定區域范圍內生態系統或生態系統組合體的類型、結構和功能及其組合要素等進行系統地測定和觀察的過程，其監測的結果則用于評價和預測人類活動對生態系統的影響，從方法原理、目的、意義等多方面作了較為全面的闡述，而在監測對象上，生態環境監測既不同于城市環境質量監測，也不同于工業污染源監測，從生態環境監測發展的歷程來看，現今的生態環境監測主要側重于宏觀的、大區域的生態破壞問題，其反映人類活動對我們所處的生態環境的全貌、綜合影響的優點，生態環境監測可用作對農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等進行監測，我們不難看出，生態環境監測是環境監測的拓寬，除開新理論、新技術和新措施外，環境監測的理論和實踐定能作為生態監測得以發展和完善的基礎保障，景觀生態學、農業生態學、森林生態學、淡水生態學、海洋生態學、荒漠生態學、環境經濟學等理論與實踐對生態環境監測也是大有益處。

二、生態環境監測程序

一是現場調查與資料收集。生態環境污染隨時間、空間變化，受氣象、季節、地形地貌等因素的影響，應根據監測區域呈現的特點，進行周密的現場調查和資料收集工作，主要調查各種污染源及其排放情況和自然環境特征，包括地理位置、地形地貌、氣象氣候、土地利用情況以及國家經濟發展狀況；二是確定監測項目。應當按照國家規定的生態環境質量標準，結合該地區污染源及其主要排放物的特點用以選擇，并且還要測定一些氣象與水文項目；三是數據處理與結果上報。因監測誤差存在于生態環境監測的整個過程，所以唯有在可靠的采樣和分析測試的基礎上，運用數理統計的辦法來處理數據，方有可能得出符合客觀要求的數據，處理得出的數據應經仔細復核后才可上報。

三、監測的方案與技術路線

生態環境監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷，以獲得生態系統中某一指標的關鍵數據，通過統計數據，來反映該指標的狀況及變化趨勢，我們在選擇生態環境監測具體技術方法前，需根據已知條件，結合確定的技術路線，確定最理想的監測方案，技術路線和方案的確定大致包括以下幾點：生態問題的提出，生態監測臺站的選址，監測的對象、方法及設備，生態系統要素及監測指標的確定，監測場地、監測頻度及周期描述，對于一些特殊指標可按目前生態站常用的監測方法，生態監測具有著眼于宏觀的特點，是一項宏觀與微觀監測相結合的工作，對于結構與功能復雜的宏觀生態環境進行監測，必須采用先進的技術手段。

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水土保持生態建設是我國可持續發展戰略中的重要內容之一，也是我國實現建設和諧社會的重要環節之一，對我國經濟社會的長期可持續發展十分重要。水土保持生態環境建設工作有著自身的要求和特點，也有著一定的區域特色，不同的環境區域面臨的水土保持生態建設的不同現狀，也需要采取不同的水土保持生態環境建設手段。水土保持生態環境監測作為水土保持生態環境建設的重要部分，對水土保持生態環境建設起到重要作用，但是現階段我國的水土保持生態環境監測工作還缺乏比較充足的成功經驗可以借鑒，所以也在不斷摸索進行。水土保持生態環境監測體系的建設和完善正在進行，這對促進我國水土保持生態環境監測工作的發展進步有著積極的作用。筆者在工作中深刻認識到水土保持生態環境監測工作的重要性，也將自身工作經驗進行了認真總結與提煉，現將對水土保持生態環境監測的相關內容進行論述。

網絡布局為水土保持生態環境監測奠定了基礎

水土保持環境生態監測網絡有著自身的特點和要求，在水土保持生態環境監測網絡建設的時候要注意網絡的整體性與系統性，而且還要兼顧到不同區域之間的差異，根據區域差異來建設合適的水土保持環境生態建設網絡。水土保持環境生態監測網絡的建設有著相應的原則，首先就是要確保自然水系與行政區劃是相統一的；其次，水土保持生態環境監測網絡要兼顧微觀監測與宏觀監測相結合；再者，水土保持生態環境監測網絡要注重整體與特殊性相結合；最后，水土保持生態環境監測網絡要將治理與保護相結合，避免先破壞后治理的觀念。我國很多省市都在水土保持生態環境監測網絡建設工作中秉持了這些原則和理念，根據省市之間的區域性來開展水土保持生態環境監測網絡建設工作，以促進水土保持生態環境監測網絡的發展，以保證我國水土保持生態環境監測的進步。

水土保持生態環境監測工作的注意事項

2.1、重視水土保持生態環境監測工作的重要性

水土保持生態環境監測工作是整個水土保持生態環境工作中的重要環節，對水土保持生態環境工作的正常開展以及成效都有著重要影響，因此，應該全面客觀認識水土生態環境監測工作，以便在水土保持生態環境監測工作中采取適合的措施來促進水土保持生態環境監測的發展。水土保持生態環境監測的重點工作主要是宏觀區域水土流失的階段性變化，根據對區域水土流失的監測結果進行科學合理分析，進而為水土保持工作的下一個環節提供科學的依據，以制定下一步的水土保持生態建設策略。在進行水土保持生態環境監測的時候要注意監測工作的全面系統性，不能只是將監測工作停留在水土保持工作的完成狀況上，也不能只是對水土保持生態建設的數據復核，而是要將水土保持工作中的預防保護與治理相結合，正確處理水土保持監測工作的相關內部矛盾問題，以促進水土保持生態環境監測網絡的完善，提高我國水土保持生態環境監測工作的水平。

2.2、客觀處理不同行政區域之間的水土保持生態環境監測問題

水土保持生態環境監測的工作不僅涉及到自然環境的劃分，也關系到不同行政區域之間的工作配合。不同的省份根據自身的具體情況來制定相應的監測工作管理內容，有些省份會規定一般省級的監測公告要在5年更新一次，這一個周期的水土保持生態環境監測報告要展示出該省在水土保持生態環境監測的相關數據。例如某個省份展示的監測數據就可以顯示出這個省份的侵蝕面積和侵蝕級別，其減少幅度大體上是南部大于北部，而國家和省份水土保持的資金重點反而不在侵蝕面積和侵蝕級別較高的地方，這就使得水土保持的效果很難實現。很多省份之所以會出現這樣的情況，那是因為水熱條件比較好、植被恢復比較快，這些水土流失的情況在影像上也可以體現出來。不同的省份應該根據自身的情況，決定該省區域應該間隔多少時間對數據進行采集，進行系統監測、評價并公告值得認真考慮。如果間隔的時間太短，那么就可能會導致監測投入的問題，以至于治理的效果不太明顯；如果間隔的時間太長也會影響到監測工作的意義。因此，不同的省份在開展水土保持生態環境監測工作的時候也要注意監測時間的間隔問題，根據省份自身的特點和情況來決定適當的間隔時間，盡量確保水土保持生態環境監測工作的效果和意義。

2.3、正確處理監測數據

利用遙感手段可以監測到水土流失的面積、分布和程度等數據，但是如果要分析出水土流失的危害、水土保持效益等數據，就需要采用一定的觀測或調查來取得。在實際的監測工作中，點源數據得出的結果會與實際情況比較接近，但是在一些省級行政區域公布的水土保持公告中沒有體現出點源數據的重要性。那么，在實際工作中應該正確處理水土保持生態環境監測數據中的點源數據和面源數據關系和在公告中所占的比例，盡量將點源數據和面源數據的優勢都充分發揮利用起來，這樣不僅可以完善水土保持生態環境監測數據的利用體系，而且也可以保證我國水土保持生態環境監測數據的客觀真實性。

三、結束語

水土保持生態環境建設工作是我國社會主義和諧社會建設的重要環節之一，對我國實現社會經濟的長期健康發展十分重要。本文論述了水土保持生態環境監測工作的相關內容，著重對水土保持生態環境監測工作的注意事項進行了論述，希望可以促進我國水土保持生態環境監測工作的進步。

參考文獻

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1.前言

隨著社會制度的不斷完善，各種相應措施進行分析，是利用各種施工控制手段進行整理，采用相應的技術方法和技術措施進行管理，隨著當前人們對環境認識的不斷增加，對環境發展過程中的規律也在日益的總結，環境問題不再局限于排放污染物引起的健康問題，其在社會發展的過程中成為影響社會發展的關鍵手段。在環境保護的過程中，主要包括自然環境的保護、生態平衡和可持續發展的資源問題。隨著社會發展過程中各種科學技術手段在環境保護中的不斷應用，逐步的建立了一套系統化的監測手段和保護措施。環境監測從一般意義上的環境污染因子監測開始向生態環境監測過渡和拓寬。是利用當前各種常見的污染因子進行分析和總結，提出其對形成的原因和各種現狀。隨著當前工業的大力發展，使我國本已十分脆弱的生態環境更加惡化。這就促使了我國人們對環境認識和環境保護的不斷提高，同時更是存進環境審查和環境監測的發展和改變。人們開始認識到，為了保護生態環境，必須采用綜合的處理手段對環境進行分析和認識，監理完善的并具有實際操作性質的管理體系，這是生態環境監測系統出現的必然性，更是當前社會發展過程中的必然趨勢。

2.生態監測

所謂生態系統（Ecosystem）是指地表生物與非生物間的相互依存關系。生態質量是環境質量的核心。是以生態學理論為基礎，從生態系統層次上研究系統各組成、變化規律和相互關系、以及人為作用下結構和功能的變化，從而評價環境質量。因而生態質量及其評價的綜合性極強。

生態監測是采用生態學的各種方法和手段，從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量，主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態監測，又稱生態環境監測，目前的定義不很一致。美國環保局Hirsch把生態監測解釋為自然生態系統的變化及其原因的監測，內容主要是人類活動對自然生態結構和功能的影響及改變。國內有學者提出“生態監測就是運用可比的方法，在時間和空間上對特定區域范圍內生態系統或生態系統組合體的類型、結構和功能及其組合要素等進行系統地測定和觀察的過程，監測的結果則用于評價和預測人類活動對生態系統的影響，為合理利用資源、改善生態環境和自然保護提供決策依據，這一定義似乎從方法原理、目的、手段、意義等方面作了較全面的闡述。

3.1宏觀生態監測

研究對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內，最大可擴展到全球。宏觀生態監測以原有的自然本底圖和專業數據為基礎，采用遙感技術和生態圖技術，建立地理信息系統（GIS）。其次也采取區域生態調查和生態統計的手段。

3.2微觀生態監測

研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區，最小也應代表單一的生態類型。微觀生態監測以大量的生態監測站為工作基礎，以物理、化學或生物學的方法對生態系統各個組分提取屬性信息。

4.生態監測的任務與特點

4.1生態監測的基本任務

對生態系統現狀以及因人類活動所引起的重要生態問題進行動態監測；對破壞的生態系統在人類的治理過程中生態平衡恢復過程的監測；通過監測數據的集積，研究上述各種生態問題的變化規律及發展趨勢，建立數學模型，為預測預報和影響評價打下基礎；支持國際上一些重要的生態研究及監測計劃，如GEMS（全球環境監測系統），MAB（人與生物圈）等，加入國際生態監測網絡。

4.2生態監測的特點

4.2.1綜合性

生態監測是一門涉及多學科的交叉領域，涉及到農、林、牧、副、漁、工等各個生產行業。

4.2.2長期性

自然界中生態過程的變化十分緩慢，而且生態系統具有自我調控功能，短期監測往往不能說明問題。長期監測可能導致一些重要的和意想不到的發現，如北美酸雨的發現就是典型的例子。

4.2.3復雜性

生態系統本身是一個龐大的復雜的動態系統，生態監測中要區分自然因素（如洪水、干旱和水災）和人為干擾（污染物質的排放、資源的開發利用等）這兩種因素的作用有時十分困難，加之人類目前對生態過程（ecological process）的認識是逐步積累和深入的，這就使得生態監測不可能是一項簡單的工作。

4.2.4分散性

生態監測站點的選取往往相隔較遠，監測網的分散性很大。同時由于生態過程的緩慢性，生態監測的時間跨度也很大，所以通常采取周期性的間斷監測。轉

5.生態監測的技術方法

生態監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷，從而獲得生態系統中某一指標的特征數據，通過統計分析，以反映該指標的現狀及變化趨勢。在選擇生態監測具體技術方法前，要根據現有條件，結合實際制定相應的技術路線，確定最佳監測方案。技術路線和方案的制定大體包含以下幾點：生態問題的提出，生態監測臺站的選址，監測的內容、方法及設備，生態系統要素及監測指標的確定，監測場地、監測頻度及周期描述，數據的整理（觀測數據、實驗分析數據、統計數據、文字數據、圖形及圖象數據），建立數據庫，信息或數據輸出。

6.國內生態監測現狀

隨著我國空間技術的發展，宏觀生態監測有了一定的進步，3S技術成為近幾年來生態監測工作者們研究的重點內容，并顯示出其快速準確的明顯優點，是宏觀監測技術發展的趨勢：近年來，利用遙感技術監測牧場產量、農作物產量、資源調查、水土保持狀況和災害預測等方面都取得了一定的成果，為宏觀生態監測積累了經驗。

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關鍵詞:生態環境監測;生態監測技術

Key words: ecological monitoring;ecological monitoring technology

中圖分類號:X835 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)23-0109-01

0引言

隨著人們對環境問題認識的不斷深化,環境問題不再局限于排放污染物引起的問題,而且還包括環境的保護、生態平衡和可持續的資源問題,因此,環境監測也從一般的環境污染因子監測向生態環境監測過渡和拓寬。人們開始認識到,為了保護生態環境,必須對環境生態的演化趨勢、特點及存在的問題建立一套行之有效的動態監測與控制體系,這就是生態環境監測。環境監測以單純的理化指標和生物指標監測,只對大氣、水、土壤等中的化學毒物或有害物理因子進行測定,強調“局部剖析”,存在很大的局限性;而生態環境監測著眼于“整體綜合”,對人類活動造成的生態破壞和影響進行測定。可以說,生態環境監測是生態保護的前提,是生態管理的基礎,是生態法規的依據。生態環境監測是環境監測發展的必然趨勢。目前,生態環境監測已在全球范圍內展開,但在我國才剛起步,還缺乏統一的標準和技術規范。

1生態監測

生態系統是指地表生物與非生物間的相互依存關系。生態質量是環境質量的核心,是以生態學為基礎,通過生態系統各部分組成、變化規律和相互關系、以及人為作用下生態系統結構和功能的變化來評價環境質量。生態監測是采用生態學的方法和手段,從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量,主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態監測,又稱生態環境監測,目前國際上還沒有統一規范的定義。國內有學者提出“生態監測就是運用可比的方法,在時間和空間上對特定區域范圍內生態系統或生態系統組合體的類型、結構和功能及其組合要素等進行系統地測定和觀察的過程,監測的結果則用于評價和預測人類活動對生態系統的影響,為合理利用資源、改善生態環境和自然保護提供決策依據。目前所指的生態監測主要側重于宏觀的、大區域的生態破壞問題。生態監測的對象可分為農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。生態監測可分為宏觀生態監測和微觀生態監測兩大類:宏觀生態監測對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內,最大可擴展到全球。微觀生態監測研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區,最小也應代表單一的生態類型。一個完整的生態監測應包括宏觀和微觀監測兩種尺度所形成的生態監測網。

2生態監測技術

生態監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷,從而獲得生態系統中某一指標的特征數據,通過統計,以反映該指標的現狀及變化趨勢。生態監測技術方案的制定大體包含以下幾點:生態的提出;生態監測臺站的選址;監測方法及設備;生態系統要素及監測指標的確定;監測場地、監測頻度及周期描述;數據的整理;建立數據庫;信息或數據輸出;信息的利用。在確定具體的生態監測技術方法時要遵循一個原則,即盡量采用國家標準方法,盡量采用該學科較權威或大家公認的方法。一些特殊指標可按生態站常用的監測方法。生態監測是一項宏觀與微觀監測相結合的工作。生態監測平臺是宏觀監測的基礎,它以3S技術作支持,并具備強大的信息處理裝置。3S技術(即地理信息技術(GIS)、遙感技術(RS)和全球衛星定位技術(GPS))是宏觀生態環境監測發展的方向,它充分利用計算機技術把遙感、航照、衛星監測、地面定點監控有機結合起來,依靠專門的軟硬件使生態監測智能化,使生態資料數據上網,實現生態監測化,是目前以及今后相當長的一段時間里監測人員的重點工作內容。

3國內生態監測現狀

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1、森林資源監測的內容和建設構想

我國現在各方面的監測體系很多，林業部門除了國家森林資源連續清查監測體系外，還有沙漠監測、生態定位觀測、森林病蟲害觀測等，中國林業科學研究院還提出了森林環境監測體系。各種調查監測體系如何協調配合，從而實現跨部門、多學科共同監測國家的土地資源利用的目標。在科技高速發展的今天，依靠先進的計算機技術、遙感技術、GIS 技術與地面調查相結合是建立我國林業科學監測體系的必由之路。要建立科學的監測體系，首先必須對監測對象的現狀有科學的認識，認識監測對象發展的科學規律。目前，我國森林資源監測的內涵和任務正發生巨大的轉變，一是由單一林木蓄積調查為主的資源調查向森林資源和生態狀況綜合監測轉變；二是由資源現狀調查向動態監測轉變；三是由以地面調查為主向地面調查與應用科學技術全面結合轉變；四是由單獨的技術調查向技術和執法性相結合的調查轉變。為了適應林業工作向生態環境建設的戰略性轉變，監測工作必須首先實現戰略性轉變：從單項的監測向綜合的、動態的資源和生態環境監測、分析和評價轉變；從側重于宏觀監測向宏觀監測、重點生態環境保護與治理工程效益監測評價并重轉變；從以地面調查為主要手段的監測評價方法，向以廣泛應用高新技術為標志的監測評價方法轉變；從單純搜集信息向信息更新與管理，為決策的每一個環節提供服務轉變。國家林業資源和生態環境監測評價體系的內容組成部分有森林資源監測體系、野生動植物監測體系、荒漠化監測體系、林火監測體系、濕地監測體系、生態工程監測體系、森林生態環境監測體系、其他監測體系。基于對生態建設、生態安全、生態文明這一林業發展總體戰略思想的認識，我國提出了森林資源與生態狀況綜合監測體系建設的總體戰略思想：確立以森林資源連續清查為主體、各專項監測相結合的國家森林資源綜合監測系統和以森林資源規劃設計調查為主體、各專題調查相結合的地方森林資源監測系統為體系建設的總體框架。

2、森林資源動態監測新技術

2.1 3S技術

3S是地理信息系統（GeographicalInformation System，簡稱GIS）、全球定位系統（Global Positioning System，簡稱GPS）和遙感技術（Remote Sensing，簡稱RS）這3項的全稱縮略，集信息獲取、信息處理、信息應用于一身，具有快速、實時的空間信息獲取與分析能力，是構成地理信息產業的支柱產品和技術，也是應用于森林資源動態監測的一種技術手段和科學方法.3S技術中，GPS主要被應用于實時、快速地提供目標，包括各種傳感器和運載平臺的空間位置，利用其定位功能，快速準確地測量控制點坐標，輔助遙感圖像的幾何糾正，可大大提高工作效率和精度.RS用于實時或準時提供目標及其環境的語義和非語義信息，及時地對GIS進行數據更新，具有快速機動性和高分辨率的特點，GIS則是對多種來源的時空數據進行綜合處理，為信息的處理、信息的應用提供強有力的工具，可進行動態仿真、模擬，進行最優化決策，是3S技術集成的基礎平臺，3者的結合與集成已成為空間科學的發展方向和必然趨勢，該技術不受氣候、日照影響，能穿透云層并能全天候工作的雷達衛星遙感技術等.20世紀80年代中期，美國林務局就在資源、流域、生物多樣性保護等方面的管理監測中廣泛推廣GIS，GPS，RS技術和計算機等先進手段，目前美國已突破傳統的森林資源調查和監測范圍，滲透到全球環境變化監測和森林保健監測（FHM）研究，利用航天遙感技術建立大范圍的森林生態圖和森林健康指數圖，對森林的生物和環境因子，森林的健康狀況進行連續和動態的研究與監測。我國也是開展3S技術較早的國家之一，國家十分重視對3S技術的研究，一直都把遙感技術、GIS作為優先發展的技術，國家高技術發展計劃也把遙感技術及3S技術的發展列為重點加以資助，并取得了一些重大科技成果，成功地實現了一些實用的集成模式。

2.2抽樣技術

在動態監測體系中，除3S技術外，傳統的抽樣技術必不可少.基本的抽樣方法，如簡單隨機抽樣、分層抽樣、整群抽樣、二階與多階抽樣、系統抽樣在林業資源調查及監測中都有所應用.應用抽樣技術與3S技術相互協作進行調查和監測，可充分展示現代科技賦予現代林業的高效率、低成本、高精度的特點.美國林學界從20世紀70年代后期開始兩階抽樣方法研究，先后設計出3種HPS/PPS抽樣方法，20世紀90年代設計出的第3種方法，即第1階為水平點抽樣，第2階為簡單隨機抽樣，隨機樣本限制在第1階樣點內，樣本選取是按與直徑平方成比例的概率進行，特別適用于大面積的總體調查，而且對樹齡較大的天然混交林更呈現出它的優點.國內在林業抽樣方面的研究也較深入，如在森林資源清查中應用2期抽樣方法進行動態監測，另外還有PR抽樣、角規點抽樣等方法，且仍在不斷探索準確、高效、費用少的抽樣方法。

3、展望

3.1提供更有時效的重復觀測能力

即有較短的重復觀測周期，并能較快地得到數據。這對于許多應用是非常重要的，特別是對于災害的監測，常需要1天以內甚至數時小時的重復觀測時間才能有效地監視和評估災害，及時采取措施。

3.2進一步細化波譜分辨率

以期提高縮小波段波譜長度，獲取監測對象中更有針對性和更具體的信息。增加波段總數，為研究同一對象提供了更多的波段選擇。

3.3多數據源綜合分析和利用

目前衛星遙感主要有光學遙感和微波遙感兩大部分，兩者各有特點。光學遙感技術成熟，譜段所含信息豐富，數據容易理解，但很難探測云層覆蓋下的區域，而微波有穿透能力，能全天候全天時工作，但信號處理復雜；光學數據能描述地物的化學物理性質，微波則適于反映地形及表面結構特征。充分利用兩種遙感的特點，取長補短，能得到更好的監測效果。

3.4推廣應用遙感技術

提高數據的處理加工能力和服務水平，發展小衛星來降低成本。

參考文獻：

[1]張增祥.我國資源環境遙感監測技術及其進展[J].中國水利，2004， （11）.

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中圖分類號：Q14文獻標識碼： A 文章編號：

環境問題不僅僅是工農業生產和人民生活所排放的污染防治問題,而且包括自然環境的保護、生態平衡和可持續發展的資源問題。人們開始認識到,為了保護生態環境,必須對環境生態的演化趨勢、特點及存在的問題建立一套行之有效的動態監測與控制體系,這就是生態環境監測。可以說,生態環境監測是開展生態保護的前提,是實施生態管理的基礎,是建立生態法律法規的依據。

一、生態監測

生態監測是采用生態學的各種方法和手段,從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量,主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。從環境監測發展歷程來看,目前所指的生態監測主要側重于宏觀的、大區域的生態破壞問題,它具有反映人類活動對我們所處的生態環境的全貌、有機綜合影響的優點。

生態監測的對象可分為農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。每一類型的生態系統都具有多樣性,它不僅包括了環境要素變化的指標和生物資源變化的指標,同時還要包括人類活動變化的指標。

國內對生態監測類型的劃分有許多種,常見的是從不同生態系統的角度出發,可分為城市生態監測、農村生態監測、森林生態監測、草原生態監測及荒漠生態監測等。根據生態監測兩個基本的空間尺度,生態監測可分為兩大類:宏觀生態監測,微觀生態監測。宏觀生態監測研究對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內,最大可擴展到全球。微觀生態監測研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區,最小也應代表單一的生態類型。

根據監測的具體內容,微觀生態監測又可分為干擾性生態監測、污染性生態監測和治理性生態監測以及環境質量現狀評價生態監測。宏觀生態監測必須以微觀生態監測為基礎,微觀生態監測又必須以宏觀生態監測為主導,二者相互獨立,又相輔相成,一個完整的生態監測應包括宏觀和微觀監測兩種尺度所形成的生態監測網。

生態監測可概括為以下幾個方面特點:

1綜合性生態監測是一門涉及多學科的交叉領域,涉及到農、林、牧、副、漁、工等各個生產行業。

2長期性自然界中生態過程的變化十分緩慢,而且生態系統具有自我調控功能,短期監測往往不能說明問題。長期監測可能導致一些重要的和意想不到的發現,如北美酸雨的發現就是典型的例子。

3復雜性生態系統本身是一個龐大的復雜的動態系統,生態監測中要區分自然因素(如洪水、干旱和水災)和人為干擾(污染物質的排放、資源的開發利用等)這兩種因素的作用有時十分困難,加之人類目前對生態過程的認識是逐步積累和深入的,這就使得生態監測不可能是一項簡單的工作。

4分散性生態監測站點的選取往往相隔較遠,監測網的分散性很大。同時由于生態過程的緩慢性,生態監測的時間跨度也很大,所以通常采取周期性的間斷監測。

二、生態監測指標體系與優先監測項目

1生態監測指標體系

生態監測指標體系主要指一系列能敏感清晰地反映生態系統基本特征及生態環境變化趨勢的并相互印證的項目,是生態監測的主要內容和基本工作。生態監測指標的選擇首先要考慮生態類型及系統的完整性,一般說來,陸地生態站(農田生態系統、森林生態系統和草原生態系統等)指標體系分為氣象、水文、土壤、植物、動物和微生物六個要素;水文生態站(淡水生態系統和海洋生態系統)指標體系分為:水文、氣象、水質、底質、浮游植物、浮游動物、游泳動物、底棲生物和微生物八個要素。

從生態資源的環境價值、評價問題、所受的環境壓力及生態系統結構與功能間關系的角度出發,生態監測指標可分為條件指標和環境壓力指標,其中條件指標又可分為反映指標、暴露指標和生態指標。反映指標是關于生態系統中生物在各層次上(生物個體、種群、群落及生態系統)組合狀況的環境特征的指標;暴露指標是關于反映生態系統中物理、化學和生物的壓力大小的環境特征指標;生態指標是生態系統中受外來環境壓力下,能滿足生態系統中層次生物正常生活和循環的各種物理、化學和生物狀況的指標;壓力指標是關于自然力和人為因素影響生態系統發生變化的指標。

2生態監測指標體系的確定原則

生態監測指標體系是一個龐大的系統,應遵循以下幾個方面的原則。在可作為監測指標的眾多要素中,科學性、實用性、代表性、可行性尤為重要。一般來講,選擇與確定生態監測指標體系應遵循以下幾個方面的原則:

2.1代表性指標應能反映生態系統的主要特征,表征主要的生態環境問題。

2.2敏感性確定那些對特定環境敏感的生態因子,并以結構和功能指標為主,以此反映生態過程的變化。

2.3綜合性真實反映生態環境問題。

2.4可行性指標體系的確定要因地制宜,同時要便于操作。

2.5簡易化從大量影響生態系統變化的因子中

選取易監測、針對性強、能說明問題的指標進行研究。

2.6可比性不同監測臺站間同種生態類型的監測應按統一的指標體系進行。

2.7靈活性對同類型的生態系統,在不同地區應用時指標體系也應作相應調整。

2.8經濟性盡可能以最少費用獲得必要的生態環境信息。

2.9階段性根據現有水平和能力,先考慮優先監測指標,條件具備時,逐步加以補充,已確定的指標體系也可分階段實施。

2.10協調性多數生態環境問題已是全球性問題,所確定的指標體系,盡量和“全球環境監測系統”(CEMS)相協調,以便國際間的技術交流與合作。

3優先監測的指標體系

優先監測指標體系必須滿足對生態系統的生命支持能力進行評價的最大的要求。優先監測指標的確定原則是:當前受外力影響最大、可能改變最快的指標;反映生態系統的生命支持能力的關鍵性指標;有綜合代表意義的指標。

根據專家意見和安徽省實際,下列指標可列入優先監測的指標體系中:全球氣候變暖所引起的生態系統或植物區系位移的監測;珍稀瀕危動植物物種的分布及其棲息地的監測;水土流失面積及其時空分布和環境影響的監測;人類活動對森林、草原、農田等結構和功能影響的監測;水體污染對水體生態系統包括湖泊、水庫、河流和海洋等結構和功能影響的監測;主要污染物(農藥、化肥、有機物、重金屬)在土壤———植物———水體中的遷移和轉化的監測;水土流失生態平衡的監測;各生態系統中微量氣體的釋放通量與吸收的監測等。

三、結語

生態監測是環境監測領域的擴展和對環境監測的新的要求,是一項復雜的系統工程。隨著對生態環境保護的日益重視,為滿足更深層次的環境管理的要求,我們對不同的生態系統開展了一些生態監測,并取得了一定的成效。

參考文獻:

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[2]王洪慶,陶戰.農業生態監測指標體系探討

[3]張增祥,彭旭龍.生態環境綜合評價與動態監測的空間信息定量分析方法及應用

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生態監測是采用生態學的各種方法和手段，從不同尺度上對各類生態系統結構和功能的時空格局的度量，主要通過監測生態系統條件、條件變化、對環境壓力的反映及其趨勢而獲得。生態監測的對象可分為農田、森林、草原、荒漠、濕地、湖泊、海洋、氣象、物候、動植物等。每一類型的生態系統都具有多樣性，它不僅包括了環境要素變化的指標和生物資源變化的指標，同時還要包括人類活動變化的指標。

2 生態監測的類型

根據生態監測兩個基本的空間尺度，生態監測可分為兩大類：

2.1 宏觀生態監測。

研究對象的地域等級至少應在區域生態范圍之內，最大可擴展到全球。宏觀生態監測以原有的自然本底圖和專業數據為基礎，采用遙感技術和生態圖技術，建立地理信息系統（GIS）。其次也采取區域生態調查和生態統計的手段。

2.2 微觀生態監測。

研究對象的地域等級最大可包括由幾個生態系統組成的景觀生態區，最小也應代表單一的生態類型。微觀生態監測以大量的生態監測站為工作基礎，以物理、化學或生物學的方法對生態系統各個組分提取屬性信息。

根據監測的具體內容，微觀生態監測又可分為干擾性生態監測、污染性生態監測和治理性生態監測以及環境質量現狀評價生態監測。

宏觀生態監測必須以微觀生態監測為基礎，微觀生態監測又必須以宏觀生態監測為主導，二者相互獨立，又相輔相成，一個完整的生態監測應包括宏觀和微觀監測兩種尺度所形成的生態監測網。

3 生態監測的任務

對生態系統現狀以及因人類活動所引起的重要生態問題進行動態監測；對破壞的生態系統在人類的治理過程中生態平衡恢復過程的監測；通過監測數據的集積，研究上述各種生態問題的變化規律及發展趨勢，建立數學模型，為預測預報和影響評價打下基礎；支持國際上一些重要的生態研究及監測計劃，如GEMS（全球環境監測系統），MAB（人與生物圈）等，加入國際生態監測網絡。

4 生態監測的技術方法

生態監測技術方法就是對生態系統中的指標進行具體測量和判斷，從而獲得生態系統中某一指標的特征數據，通過統計分析，以反映該指標的現狀及變化趨勢。在確定具體的生態監測技術方法時要遵循一個原則，即盡量采用國家標準方法，若干國家標準或相關的操作規范，盡量采用該學科較權威或大家公認的方法。一些特殊指標可按目前生態站常用的監測方法。

生態監測具有著眼于宏觀的特點，是一項宏觀與微觀監測相結合的工作。對于結構與功能復雜的宏觀生態環境進行監測，必須采用先進的技術手段。其中，生態監測平臺是宏觀監測的基礎，它必須以三S技術作支持，并要具備容量足夠大的計算機和宇航信息處理裝置。三S技術，即地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）和全球衛星定位技術（GPS）。三項技術形成了對地球進行空間觀測、空間定位及空間分析的完整的技術體系。它能反映全球尺度上生態系統各要素的相互關系和變化規律，提供全球或大區域精確定位的高頻度宏觀資源與環境影像，揭示巖石圈、水圈、氣圈和生物圈的相互作用和關系。在RS和GIS基礎上建立的數學模型，能促進以定性描述為主到定量分析為主的過渡，實行時空的轉移，在空間上由野外轉入室內，在時間上從過去、現在的研究發展到在三維空間上定量預測未來。

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根據研究調查顯示，全球陸地面積的24%是山地，山地環境為人類提供了大量生存資源，如淡水資源、礦產資源以及良好的生態環境等，豐富的植被覆蓋和地理特征成為很多瀕危物種生存和避難的場所，山地生態環境對全球變暖具有很強的敏感性，同時也為山地農業發展提供了所依賴的生態環境[1]。中國是農業大國，也是山地資源較為豐富的國家，因此對山地生態環境的研究與開發也是目前的重點發展方向之一。隨著物聯網技術的迅猛發展，無線傳感器網絡（WSN）作為數字化信息采集的重要手段，無線傳感器網絡具有自組織、無需布線、易安裝、攜帶方便、價格低廉等特點，使得它在環境監測技術方面的使用越來越多，因此對很多復雜山地生態環境的監測也逐漸走向智能化，在環境監測、森林防火預警以及農業病蟲害防治等方面有著廣泛的應用。由于山地環境氣候的多變性，地理位置的復雜性等，文中設計了一套基于ZigBee的山地生態環境監測系統，適用于對大部分山地生態環境的影響因子（空氣溫濕度、土壤水分、光照度、風速風向、土壤pH值、CO2濃度、降雨量等）進行實時監測，并將數據通過匯聚節點發送到遠端服務器供進一步分析處理。

1系統總體設計

基于WSN的監測系統主要由上位機監測單元，ZigBee智能網關以及傳感器單元構成，系統整體結構框圖如圖1所示。ZigBee各終端節點上連接有相應的傳感器，傳感器采集數據后通過ZigBee自組網絡的一個或者多個路由器轉發從而傳到協調器網關節點。一方面網關節點通過串口把數據存在本地PC端，另一方面通過3G模塊把數據通過固定的IP地址發送到遠端服務器，上位機單元通過網絡可以查詢數據，并進行實時顯示和分析，用戶也可以通過手機連接數據庫來查看信息，從而達到實時監測的目的[2。

2硬件設計

2.1WSN的數據采集網絡拓撲結構設計

Z-Stack協議棧是基于IEEE802.15.4標準協議建立的，定義了協議的PHY層和MAC層。ZigBee網絡還具有成本低、功耗低、時延短、網絡容量大、可靠度高等特點被廣泛應用在多種無線監測領域[3]。其網絡拓撲結構分為星型網絡、簇型網絡和網狀網絡。本系統的工作環境處于山地中，無線信號的傳播會受到地形和障礙物的影響而發生折射和反射，因此我們選擇簇型網絡，該種拓撲結構能夠保證數據的可靠傳輸，有較強的自組織能力，適用于山地環境中的數據采集[4]。WSN的數據采集網絡拓撲圖如圖2所示。Z-Stack協議棧的數據傳輸方式分為廣播、組播和單播。由于監測環境的需要，我們將終端監測節點的傳輸方式設置為單播，指向協調器的地址：0X0000發送數據；協調器節點則設置為廣播傳輸，地址為：0XFFFF，傳輸對象為網絡覆蓋范圍內的所有設備。這種傳輸機制能夠有效減少數據冗余，有利于增加數據的真實性。

2.2硬件系統的整體設計

系統的硬件結構圖如圖3所示。該系統以STM32-LPC1752芯片作為MCU單元，以TI公司生產的ZigBeeCC2530低功耗模塊作為搭建WSN網絡的主要模塊。當傳感器單元采集到環境數據信息后，終端監測節點通過ZigBee網絡將數據傳送到協調器，協調器接收到數據后通過串口將數據發送到MCU單元，本地的上位機系統存儲數據后，對之進行處理，并判斷數據是否出現異常，一旦出現異常便觸發3G（SIM5320E9）模塊來發送短信給指定用戶進行短信報警，通過GPS模塊還可定位到每一個節點的相對具體區域，使得用戶對每個監測區域環境的具體情況能做出更準確的判斷。另一方面將數據通過3G模塊發送到遠端的上位機系統，用戶通過訪問固定的IP地址來獲取實時數據信息，實現遠程環境數據實時監測。由于監測節點需要在山地環境中工作，因此對該系統采用太陽能電池板供電和電池供電兩種供電模式，以確保網絡正常運行。

3上位機系統的設計

對于該系統上位機的監控中心部分，利用C#編程語言實現。通過C#與.NET實現網頁和服務器之間的連接，以此來訪問數據庫中所接收到的實時環境監測數據[5]。Web網頁包含實時數據顯示、歷史數據查詢、歷史數據曲線圖等功能，用戶在任何有網絡的地方都可以隨時查看實時數據，加入數據曲線圖的功能后方便用戶來對數據進行更好地觀察和分析。圖4所示為上位機接收數據流程圖，圖5所示為上位機接收數據監測界面，圖6所示為上位機數據歷史曲線趨勢圖。

4結語

針對山地生態環境的特點，文中設計了一種基于物聯網的山地生態環境監測系統。該系統具有低功耗、數據傳輸可靠性高、安裝方便、實時性好等特點。通過在實際環境中的測試，能夠對監測區域的空氣溫濕度、風向、風速、二氧化碳濃度、土壤濕度、降雨量等多個重要的環境因子進行實時監測，滿足了大部分山地生態環境監測的需求，為進一步研究山地生態環境提供了可靠的數據。

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中圖分類號:X832

文獻標識碼:A

文章編號:1674-9944(2010)08-0142-03

1 引言

隨著社會的發展,人口劇增,環境污染日趨嚴重。治理污染,保護環境已成為全人類的呼聲。利用現代化的監測儀器和手段對污染物進行理化分析,是環境監測的常規方法。然而隨著對環境污染認識地不斷深入,污染對生物群及人類健康的影響逐漸顯現出來。僅僅依靠理化監測不能反映出污染物對生物體及生態系統影響的綜合效應,因此利用生物對環境污染進行監測,從不同層次上分析污染危害程度,已經成為一種被廣為接受的環境監測手段。

利用生物的基因、結構、種群或群落對環境污染或環境變化所產生的反應進行分析,從生物學的角度提供依據,稱為生物監測。生物監測技術誕生于20世紀初,經歷了一個從宏觀生物水平到微觀的細胞水平、基因水平等地逐步深化的過程。20世紀90年代,分子生物學和細胞生物學研究的迅速進步,以及信息科學技術的突飛猛進,生物監測技術進入了一個全新的發展時期。

2 生物監測的內涵

生物監測的理論基礎來自生態監測理論。污染物進入環境后,將對生態系統產生影響,引起系統原有結構和功能改變。在分子性能上,會激活或抑制酶活性,改變蛋白質的合成。在細胞結構上,會引起細胞膜的改變,破壞內質網、線粒體等。在表象上,會導致動物死亡,行為改變,或者抑制其生長發育與繁殖等。在植物表象上表現為生長速度變化,發育受阻,黃化及早熟等。在種群水平上的表象是引起種群數量或密度的改變,物種比例的變化,競爭關系和遺傳基礎的改變,引起群落中優勢種群、數量、以及種群多樣性的改變。

早期的微核試驗,是以細胞中的微核數量為指標,監測污染物對染色體的損傷。環境中存在的污染物越多,誘發生物染色體的損害也越嚴重,其微核率也就越高。小白鼠血紅細胞微核試驗、蠶豆根尖細胞微核試驗等都表明,污染因子引發染色體異常和微核率之間有較好的相關性。BC5試驗(“鼠傷寒沙門氏菌”肝微粒體試驗法)是目前最著名的一種常規監測方法,用于快速檢測和篩選環境中致突變物和與致癌物。當環境誘變劑或經肝微粒體酶轉化的誘變劑作用于鼠傷寒沙門氏菌組氨酸營養缺陷型系列菌株,使其發生突變,就能在不加生物素和組氨酸的培養基上生長,計數回復突變的菌落數來評價污染物的誘變力。20年來,用這一方法對數百種化學品進行了試驗。結果表明,回復率與化學品的遺傳毒性之間有較高的相關性。BC5試驗成功地運用于多重金屬、環芳烴、農藥和各類污水或廢水等多種污染物的遺傳毒性檢測。

隨著生物技術地發展,電泳技術和DNA技術也被用于進行環境污染評價。16srDNA技術可以準確地表現待測環境中原核微生物的種類。Roane f213通過16srDNA序列技術,對毒性金屬污染和無污染的水中微生物進行檢測。獲得細菌在基因水平上的多樣性,通過對不同環境下原核微生物的16srDNA序列比較,證明金屬污染的水體中可培養的細菌微生物數量和種類減少了。以后發展的變形梯度凝膠電泳技術能夠把長度相同但序列不同的DN段區分開來,通過比較微生物種群多樣性變化,預測環境污染的程度。

3 生物監測在環境監測中的實際應用

3.1 大氣污染的生物監測

大氣污染是通過對大氣環境下生物監測確定大氣的環境質量水平。在生物體系中,植物更易遭受大氣污染的傷害,植物固定生長的特點使其無法避開污染物。對大氣污染的反應敏感性強,本身位置的固定,便于監測與管理,大氣污染的生物監測主要是利用植物進行監測。對大氣污染反應靈敏,用以指示和反映大氣污染狀況的植物,稱為大氣污染的指示植物,較常用的大氣污染的指示植物有以下幾種。

3.1.1SO.2指示植物

主要為地衣、落葉松、苔蘚、杜仲、水衫等。其典型癥狀為葉脈間顯現塊狀傷斑,也可能在葉緣,傷斑多呈紅棕色或土黃色。

3.1.2 氟化物指示植物

主要是有唐昌蒲、金線草、郁金香、大蒜、葡萄苔蘚、杏、梅等。典型癥狀為葉尖多見傷斑,少數在葉脈之間,傷斑一般為淺褐、紅褐色,壞死部分與健康部分存在明顯的界線。

3.1.3NO.2指示植物

應用較多的有向日葵、番茄、秋海棠、柑桔、煙草等。典型癥狀為葉脈間有不規則傷斑,呈現白、棕色或黃褐色,也可能全葉點狀傷斑。

3.2 水體污染的生物監測

在天然水域中的各種水生生物之間,以及和賴以生存的水環境之間,相互依存、相互制約,一旦水體被污染,水環境改變,各種水生物會產生不同的反應,從而構成水體污染監測的生物學根據。水體污染的生物監測的方法主要有以下幾種。

3.2.1 微型生物群落監測法

微型生物群是水體系統的重要部分,對水體污染有敏感的反應。最常用的方法是聚氨酯泡沫塑料塊法,特點是將這種泡沫塑料塊投入水體,收集其中的微型生物。基質的使用不受時間和空間的限制,相對于其它的生物群落法,具有快速、經濟和準確等優點,也適用于工業廢水的監測。

3.2.2 指示生物法

指示生物法是最經典的水體污染的生物監測方法之一。利用對水環境中污染物敏感的生物種類的存在或缺失,來指示其所依賴的水體內污染物的存在狀況。指示生物應具有生命周期長,活動范圍固定等特點,便于持久地反映污染物對水體的綜合影響。主要包括浮游動物、底棲動物、魚類和著生生物。從分類地位看,無脊椎動物地應用最廣泛。指示水體嚴重污染的生物包括顫蚓類、細長搖靜裸藻、蚊幼蟲、小顫藻等。指示水體中等污染的生物包括四角盤星藻、居櫛水蚤、脆弱剛毛藻等。指示水體清潔的生物包括扁蜉、蜻蜓、田螺等。

3.3 土壤污染的生物監測

土壤污染所產生的影響大都是間接的。通過土壤農作物、人體及土壤、地下水(地表水)、人體,這兩個最基本的環節對人體產生影響。因此土壤污染的生物監測,包括土壤污染物對農作物生長發育的影響,對土壤微生物的影響。

3.3.1 植物監測法

利用土壤污染的指示植物進行監測。土壤受到污染后,污染物對植物產生各種反應“信號”,產生可見癥狀,生理代謝異常,如葉片上出現傷斑,蒸騰率降低、呼吸作用加強,生長發育受阻,植物成分發生變化等。

3.3.2 動物監測法

利用動物監測土壤的污染程度最常見的選擇對象是蚯蚓,蚯蚓對土壤中的農藥、鉛等有較高的敏感性,此外蚯蚓體中的鎘的濃度與土壤中鎘的濃度明顯相關,是一種有實用價值的土壤鎘監測的指示動物。

3.3.3 微生物監測法

主要是通過監測土壤中微生物群落的變化來反映土壤受到生物污染的狀況。人糞尿是土壤生物污染的主要污染源,其次污水灌溉也可引起土壤的生物污染。通過對土壤中異養菌(主要是細菌、放線菌和霉菌)的分離和計數,觀察和了解受測土壤中微生物群系的結構和數量的改變,從而評價土壤被微生物所污染的狀況及程度。

4 生物監測的發展趨勢和前景

生物監測主要是利用有機體對污染物的反應來直接表征環境質量的好壞及污染的程度。環境污染的效應從根本上是對以人為主體核心的生物系統造成影響。因此生物監測對環境素質的優劣具有指示作用。但是生物監測對象的復雜性,反過來又使生物監測的操作面臨許多問題。如其靈敏性、快速性和精確性等都需進一步提高,其對生物學知識和技術的依賴性決定需要以生命科學的理論和實踐作為基礎和指導。污染不僅會對生物的行為、形態、數量、種群或群落結構產生影響,而且可能造成細胞結構和遺傳物質的破壞,導致機體畸變、致癌和變異。這些復雜的生物系統會給分析帶來更多的困難。此外選擇的指標生物在自然環境中,除受污染物影響外,還受到季節、氣候、地域、病蟲害、土壤等因素的影響,因此建立標準化的監測方法,使獲得結果可比性強,才具有應用價值。

90年代以來,我國也開展了一系列的環境、資源和污染的調查與研究工作,建立了多個監測站。但我國尚未建立起完善的生態監測網絡,雖然有關部門和系統相繼建立了一些生態研究觀測站、定位站和生態監測站,從事一定的生態監測工作,但仍處于分散和不規范的階段,沒有形成可直接應用于生態監測工作的成熟的技術體系。生態監測是一項復雜的系統工程,對環境監測提出了更高的要求。從生態監測的自身特點可以預見,生態監測的總體趨勢是技術和監測相結合,從宏觀和微觀角度全面審視生態質量,網絡設計趨于一體化,考慮全球生態質量,在生態質量評價上逐步從生態質量現狀評價轉為生態風險評價,提供早期預警。在信息管理上強調廣泛采用地理信息系統,加強國與國之間的合作。隨著經濟地發展,資源、人口、環境問題日益嚴峻,生態監測是環境監測發展的必然趨勢,而生物監測是生態監測最主要的手段。

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