GIS在環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

1、 簡述地理信息系統(tǒng)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用摘要： 地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System簡稱GIS)是一項新興技術(shù),有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。GIS隨著地理科學(xué)、計算機技術(shù)、遙感技術(shù)和信息科學(xué)的 進(jìn)展和交叉而形成,它是一種特定的格外重要的空間信息系統(tǒng)。是一個能夠?qū)臻g相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、分析和可視化輸出的計算機信息系統(tǒng)。GIS 與環(huán)境科學(xué)在爭辯對象和爭辯方法上所具有的相像性和互補性,使二者的結(jié)合孕育著巨大的進(jìn)展?jié)摿?預(yù)期在環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境影響評價、環(huán)境工程及環(huán)境地球化學(xué)等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。供便利、精確的管理和空間分

2、析手段。因此, GIS 與環(huán)境科學(xué)的結(jié)合運用有著巨大的進(jìn)展?jié)摿?。關(guān)鍵字： 地理信息系統(tǒng) 新興技術(shù) 環(huán)境規(guī)劃 林業(yè)資源 適宜性或多宜性評價正文：地理信息系統(tǒng)萌芽于20世紀(jì)60年月初，1972年，世界上第一個物理信息系統(tǒng)加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）全面投入運行。此后，地理信息系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)獲得了快速進(jìn)展，在西方發(fā)達(dá)國家GIS應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會經(jīng)濟(jì)生活的各個方面，目前已成功地應(yīng)用到了資源管理、環(huán)境愛護(hù)、災(zāi)難猜測、投資評價、城市規(guī)劃建設(shè)、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和自然氣、教育、軍事等眾多領(lǐng)域。在我國隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速進(jìn)展，GIS在城市規(guī)劃管理、環(huán)境愛護(hù)、交通運輸、防災(zāi)減災(zāi)

3、、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。環(huán)境愛護(hù)以及污染治理治理是城市可持續(xù)進(jìn)展的重要保證,加強城市環(huán)境管理是我國環(huán)境愛護(hù)的政策之一,城市的可持續(xù)進(jìn)展需要高質(zhì)量環(huán)境與環(huán)境管理的保證。城市環(huán)境管理工作主要包括環(huán)境規(guī)劃與決策、監(jiān)測、評價、猜測與模擬等。地理信息系統(tǒng)(GIS)在環(huán)境領(lǐng)域應(yīng)用格外廣泛,地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的應(yīng)用是環(huán)境科技進(jìn)展的一個重要方向,可用于城市環(huán)境規(guī)劃與決策、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境評價、環(huán)境模擬與猜測等方面的環(huán)境管理工作,是實現(xiàn)城市可持續(xù)進(jìn)展有力的技術(shù)支持。 隨著我國環(huán)境信息化的快速進(jìn)展和計算機新技術(shù)在環(huán)境愛護(hù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，環(huán)境信息系統(tǒng)在環(huán)境愛護(hù)管理和

4、決策工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。而地理信息系統(tǒng)技術(shù)的消滅為環(huán)境愛護(hù)工作邁向信息化、現(xiàn)代化供應(yīng)了技術(shù)支持。目前，全國27個省級環(huán)保局及一百多個城市環(huán)保部門都已購置了ESRI公司的ARCGIS、ARCVIEW地理信息系統(tǒng)平臺軟件和相應(yīng)的硬件設(shè)施，大部分省市已經(jīng)建立環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在GIS平臺上開發(fā)了城市環(huán)境地理信息系統(tǒng)、重點流域水資源管理、環(huán)境污染應(yīng)急預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)等，取得了顯著的成效。簡潔地說，GIS在環(huán)境管理、環(huán)境監(jiān)測等方面有著很大應(yīng)用，具體如下。一：GIS可應(yīng)用于環(huán)境管理。 環(huán)境管理工作就是運用經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)、行政、教育等手段,使經(jīng)濟(jì)進(jìn)展與環(huán)境相協(xié)調(diào),達(dá)到既進(jìn)展經(jīng)濟(jì),滿足人類基本需要,又不

5、超過環(huán)境的允許極限。環(huán)境管理工作中引進(jìn)GIS技術(shù),無疑有助于很多環(huán)境問題的解決。二：GIS可用于環(huán)境模型模擬、檢驗、空間分析,加之直觀的結(jié)果顯示(圖形或表格)和可共享的數(shù)據(jù)源,提高環(huán)境模型的應(yīng)用效率。 環(huán)境管理的核心內(nèi)容是對重大污染源的把握。利用GIS的空間拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行查詢,可以把污染源的地理位置、污染種類、排放量及其他狀況等清楚地反映出來。同時還可以對重點污染源的各種污染要素進(jìn)行分析和綜合統(tǒng)一的管理,還可分不同層面對污染源進(jìn)行顯示處理?？梢酝ㄟ^結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL)進(jìn)行統(tǒng)計查詢,獲得所需的信息。目前,已有很多城市建立了自己的環(huán)境信息系統(tǒng),利用計算機上的虛擬現(xiàn)實等技術(shù),使有關(guān)部門能夠?qū)Τ鞘协h(huán)

6、境進(jìn)行有效的方案和管理。它的建立過程一般包括數(shù)據(jù)搜集、分析、方案和設(shè)計、評價等幾個步驟。它可以搜尋、存儲、加工、傳輸本市的環(huán)境質(zhì)量、污染物排放和治理、清潔生產(chǎn)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品、自然愛護(hù)、生態(tài)平衡、環(huán)境管理以及對外合作等相關(guān)的社會經(jīng)濟(jì)信息。三：GIS可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測。 城市環(huán)境的演化是一個動態(tài)的過程,城市環(huán)境動態(tài)監(jiān)測的實現(xiàn),有賴于信息的適時更新和對信息的空間分析與綜合處理。地理信息系統(tǒng)具有強大的空間分析和數(shù)據(jù)處理功能,充分利用GIS的功能模塊結(jié)合選定的環(huán)境監(jiān)測模型可以對多源環(huán)境信息進(jìn)行處理,從中發(fā)覺環(huán)境演化的動態(tài)規(guī)律,通過不同時段環(huán)境信息的對比和綜合分析,幫助決策。其關(guān)鍵在于建立科學(xué)的監(jiān)測模型,

7、對信息進(jìn)行有效的綜合處理,從而實現(xiàn)對環(huán)境的綜合動態(tài)監(jiān)測。包括大氣污染的監(jiān)測,水體污染監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測,環(huán)境災(zāi)難監(jiān)測等。GIS強大的專題制圖功能可將環(huán)境的變化狀況、規(guī)律通過直觀的圖件資料予以顯示。3.1大氣環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與分析 大氣環(huán)境是環(huán)境問題的一個重要因素,尤其是人口密集、工業(yè)企業(yè)集中的城市大氣環(huán)境問題顯得尤為突出。目前很多國家和地區(qū)都在為改善和恢復(fù)大氣環(huán)境做著樂觀的努力。在進(jìn)行這項工作時,首先要了解大氣環(huán)境的特點。第一,它的空間尺度大,人類賴以生存的大氣圈有上百公里的厚度;其次,空氣在自然環(huán)境中有著最好的流淌性,地面是其不行逾越的固體邊界。因此大氣環(huán)境的動態(tài)監(jiān)測與分析工作最適合用GIS技

8、術(shù)進(jìn)行爭辯。應(yīng)用GIS建立城市大氣污染的管理系統(tǒng)時,將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行如下分類:屬性數(shù)據(jù),如污染物排放量、人口狀況、工業(yè)結(jié)構(gòu)等;地理(空間)數(shù)據(jù),如污染源的分布、城市現(xiàn)狀平面圖等。把數(shù)據(jù)庫分為基本型和導(dǎo)出型,應(yīng)當(dāng)既更新基本型數(shù)據(jù)庫,又更新導(dǎo)出型數(shù)據(jù)庫。利用GIS的空間圖形圖像的顯示、分析功能,可以獲得各污染物濃度分布圖,了解各污染物的空間分布及超標(biāo)狀況。致力于大氣環(huán)境問題的科研人員已經(jīng)在這些方面取得了長足的進(jìn)展,國內(nèi)外都有成功的實例。比如,歐洲的RAINS模式就是一個跨國界的SO2排放量計算機管理系統(tǒng),我國“七五”環(huán)保項目中“國家大氣環(huán)境信息系統(tǒng)”。大家熟知的大氣層的臭氧層“黑洞”就是通過GIS和

9、遙感技術(shù)發(fā)覺的。3.2水資源環(huán)境監(jiān)測隨著工業(yè)的進(jìn)展,水資源也受到了不同程度的污染。此外人口的急劇增長及城市的進(jìn)展,很多城市消滅了用水緊急的局面。因此,加強對水資源的監(jiān)測和管理迫在眉睫。水資源環(huán)境的一個特點是空間信息量大,而對空間信息的管理與分析正是GIS的優(yōu)勢,這樣GIS便成了一個強有力的水資源管理工具,使水資源的管理工作由傳統(tǒng)模式進(jìn)入了現(xiàn)代化的動態(tài)管理模式。GIS應(yīng)用于水資源數(shù)據(jù)的監(jiān)測管理,主要是對水質(zhì)數(shù)據(jù)、供水部門數(shù)據(jù)及遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與分析等。GIS與計算機水域模型的結(jié)合已成為動態(tài)評估城市水資源環(huán)境的強有力工具。如Adamus和Bergman接受GIS與篩選函數(shù)分析水域內(nèi)無點污染源的荷載

10、分布,Richard和Host應(yīng)用GIS與相關(guān)函數(shù)分析河流生物與上游土地應(yīng)用及河流外形的關(guān)系,中國環(huán)境科學(xué)院鄭丙輝等應(yīng)用GIS定量分析昆明市松華壩水庫的流域面源污染。用GIS管理水資源數(shù)據(jù),使得數(shù)據(jù)資源共享具有很大潛力,增加了數(shù)據(jù)管理與分析的可視性,將數(shù)據(jù)管理的水平又提高到一個新的高度。Hudak等人在利用GIS技術(shù)對地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的設(shè)計中,對所選爭辯區(qū)域進(jìn)行具體的場地監(jiān)測和分析,從而有利于管理地表和地下廢物設(shè)施,準(zhǔn)時發(fā)覺潛在污染源,加強對水源井的愛護(hù),還能為填理場選址供應(yīng)決策支持。上海市環(huán)境管理部門于20世紀(jì)80年月末開頭GIS的應(yīng)用爭辯,并建立了黃浦江流域水環(huán)境地理信息系統(tǒng),系統(tǒng)具有動

11、態(tài)監(jiān)測顯示、水污染過程模擬及取水口水環(huán)境管理功能,并可對水質(zhì)作出快速猜測分析和預(yù)報。3.3生態(tài)環(huán)境宏觀監(jiān)測我國改革開放以來,經(jīng)濟(jì)高速增長,然而資源的過度開發(fā)利用,對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)峻的破壞。為了實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)進(jìn)展戰(zhàn)略,必需了解生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀,解決主要生態(tài)環(huán)境問題,以保障有關(guān)決策部門在資源開發(fā)利用和愛護(hù)生態(tài)環(huán)境方面做出合理的、科學(xué)的宏觀決策。由于生態(tài)環(huán)境信息具有容量大、層次多、內(nèi)容廣、關(guān)系簡單、空間分布和動態(tài)變化的特點,以往所做的大都是一些常規(guī)的、單項的生態(tài)環(huán)境和資源調(diào)查,而且監(jiān)測結(jié)果的技術(shù)質(zhì)量較低。3.4GIS可應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量評價和環(huán)境影響評價 由于GIS能夠集成管理與場地親密相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)

12、，因而也是綜合分析評價的有力工具。環(huán)境影響評價是對全部的改、擴(kuò)、建項目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行猜測評價，并提出防止和減緩這種影響的對策與措施。利用GIS的空間分析功能，可以綜合性地分析建設(shè)項目各種數(shù)據(jù)，掛念確立環(huán)境影響評價模型。由于GIS系統(tǒng)具有層的結(jié)構(gòu)，可將不同的環(huán)境影響進(jìn)行計算并疊加。深圳市環(huán)境愛護(hù)爭辯所已利用GIS技術(shù)進(jìn)行編制環(huán)境影響評價報告書和制圖。在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價工作中，可將地理信息與大氣、土壤、水、噪聲等環(huán)境要素的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，利用GIS軟件的空間分析模塊，對整個區(qū)域的 環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行客觀、全面的評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布狀況。如通過疊加分析，可以提取

13、該區(qū)域內(nèi)大氣污染布圖、噪聲分布圖；通過緩沖區(qū)分析，可顯示污染源影響范圍等。 地理信息系統(tǒng)是近二十年來快速進(jìn)展的信息技術(shù)的重要組成部分,它的應(yīng)用已經(jīng)從早期的礦產(chǎn)資源管理拓展到與空間地理相關(guān)聯(lián)的更廣泛的領(lǐng)域,特殊是在環(huán)境領(lǐng)域,原有的多種環(huán)境信息處理技術(shù)(環(huán)境模型、環(huán)境規(guī)劃分析)正在與地理信息系統(tǒng)融合,漸漸形成具有強大功能并具有環(huán)境特征的地理信息管理系統(tǒng),即環(huán)境地理信息系統(tǒng)(EGIS)。它將成為各個環(huán)境管理部門日常信息處理不行缺少的新工具。它將徹底轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的信息處理方式?？梢哉f它是環(huán)境管理進(jìn)入信息時代的標(biāo)志。參考文獻(xiàn)： 1傅肅性. 世紀(jì)之交地理信息系統(tǒng)的理論與應(yīng)用進(jìn)展J .地球信息科學(xué),1999 , (2) :17-23. 2