融合遥感、GIS与公众科学的城市溪流健康监测框架及其公共卫生意义研究

《European Journal of Public Health》：OA24555. Remote and in situ environmental surveillance of urban streams to support public health issues

本刊推荐：为应对城市化进程中溪流污染、栖息地退化及气候变化对公共健康的威胁，研究人员开展了一项整合先进遥感、原位监测、GIS与公众科学主题的研究。结果表明，该框架可精准识别污染热点与健康风险区，公众参与提升了数据收集广度与社区意识。意义在于通过FAIR原则促进数据共享，为跨部门制定干预政策提供科学依据，对保障城市水系统韧性至关重要。

　　

在城市不断扩张的今天，那些蜿蜒穿行于楼宇之间的城市溪流，如同城市的“蓝色血脉”，不仅为居民提供休闲空间、调节局部气候，还承载着重要的生态功能。然而，这些宝贵的自然资源正面临着前所未有的挑战：来自生活和工业的污染、沿岸栖息地的破碎化、以及气候变化带来的极端天气事件，共同威胁着城市溪流的健康。溪流健康状况的恶化，直接关系到公众的福祉，可能引发水媒疾病（waterborne diseases）、加剧抗菌素耐药性（antimicrobial resistance）、增加人群暴露于有害污染物的风险。因此，如何有效监测、评估并保护城市溪流的健康，进而保障公共卫生安全，已成为环境科学与公共卫生领域一个紧迫且复杂的课题。

传统上，对水环境的监测多依赖于周期性的实地采样和实验室分析，这种方式虽然精确，但往往成本高、覆盖范围有限，且难以及时反映动态变化。面对广阔而复杂的城市环境，我们需要一种更高效、更综合的监测手段。正是在这样的背景下，一项发表在《European Journal of Public Health》上的研究提出并阐述了一个创新的监测框架，旨在将多种技术手段与社区力量相结合，为城市溪流的健康把脉，并为相关公共健康风险的早期预警和干预提供科学依据。

为开展此项研究，作者团队主要整合应用了以下几项关键技术方法：1）先进遥感技术，利用卫星或航空传感器对大范围区域进行非接触式监测；2）原位监测技术，通过布设于溪流现场的传感器和设备进行高精度、实时数据采集；3）地理信息系统，用于空间数据的集成、管理、分析和可视化；4）公众科学，动员和培训当地社区居民参与数据收集过程。此外，研究强调遵循FAIR（可发现、可访问、可互操作、可重用）原则管理数据，并提及研究得到了欧盟H2020计划OneAquaHealth项目（授权号GA101086521）的支持。

研究结果

遥感与GIS在污染源识别与风险区划中的应用

研究指出，结合遥感技术与地理信息系统，能够有效地绘制城市范围内的污染源分布图，评估土地利用方式（如工业区、居民区、绿化带）对溪流生态系统的影响。通过分析不同地表覆盖类型与溪流水质参数的空间关联，可以识别出对溪流健康构成威胁的关键区域，即“污染热点”。进一步地，GIS的空间分析功能有助于划定公共卫生高风险区域，例如那些靠近污染热点、人口密集或生态敏感的地带，为优先采取干预措施提供了明确的目标。

原位监测对污染物精准检测的贡献

尽管遥感技术提供了宏观视角，但其在微观污染物精确识别方面存在局限。本研究强调，部署在原位的监测传感器和传统的实地测量方法，能够实现对特定污染物（如重金属、营养盐、特定化学物质）的高精度检测。这些高分辨率的数据不仅验证了遥感观测的结果，更重要的是提供了污染物浓度、成分等详细信息，从而与遥感和GIS技术形成有力互补，构建起从宏观到微观的立体监测网络。

公众科学提升数据广度与社区参与度

本研究框架的一个突出特点是融入了公众科学。通过邀请当地社区居民和志愿者参与监测过程，例如记录溪流感官状况、观察指示生物（如硅藻diatoms）、报告异常情况等，极大地扩展了数据收集的时空覆盖范围。更重要的是，这种参与方式直接将受溪流健康状况影响最密切的群体纳入到保护行动中，有效提升了公众对城市溪流价值的认识，培养了环境主人翁意识，促进了管理者与社区之间的沟通与协作。

FAIR原则促进数据共享与跨部门协作

研究成果强调了在环境与健康交叉领域数据管理的重要性。通过引入并实践FAIR原则，确保研究产生的各类数据（包括遥感影像、原位测量值、社区观测记录等）能够被轻松发现、便捷访问、跨平台互操作以及长期可重用。这种“FAIR化”处理打破了环境部门与卫生部门之间的信息壁垒，使得数据能够在不同学科的专家之间顺畅流动，为基于证据的政策制定和快速响应的靶向干预奠定了坚实基础。

结论与讨论

本研究成功构建了一个融合先进遥感、原位监测、GIS空间分析以及公众科学参与的综合性框架，用于系统评估城市溪流健康及其对公共卫生的潜在影响。该框架的优势在于其多技术协同与社区驱动的特点，它不仅能够高效、精准地识别环境风险点，还将技术手段与人的因素紧密结合，形成了“技术精准监测”与“社区共同守护”的双重保障。

研究的深刻意义在于，它为解决复杂的城市环境健康问题提供了一条可操作的路径。在快速城市化和气候变化压力倍增的时代，这种跨学科、多主体的监测方法对于维护支持生态完整性和公共卫生的水系统韧性至关重要。通过该框架获得的综合数据，能够促使决策者、环境管理者和公共卫生部门更早地意识到风险，更科学地规划城市发展，更有效地分配资源进行生态修复和健康防护。最终，健康的城市溪流将不仅仅是优美的景观，更是城市可持续发展与居民健康福祉的重要基石。正如研究所展望的，这种整合性监测是确保我们的“蓝色血脉”永续流淌，福泽城市与居民的关键一步。