淺析GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

呂莉莎　浦生超

（1.東北師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所，吉林長(zhǎng)春　130000；2.吉林東北煤炭工業(yè)環(huán)保研究有限公司，吉林長(zhǎng)春　130000）

淺析GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

呂莉莎1浦生超2

（1.東北師范大學(xué)環(huán)境科學(xué)研究所，吉林長(zhǎng)春130000；2.吉林東北煤炭工業(yè)環(huán)保研究有限公司，吉林長(zhǎng)春130000）

作為重要的空間信息系統(tǒng)之一，GIS（地理信息系統(tǒng)）能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲(chǔ)、分析、管理等一體化的服務(wù)，該技術(shù)伴隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展，已經(jīng)被應(yīng)用到越來(lái)越多的領(lǐng)域。本文首先分析了GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、空間分析與統(tǒng)計(jì)及地圖顯示與輸出等方面的突出特點(diǎn)，闡述了現(xiàn)階段GIS技術(shù)在國(guó)際上環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，具有一定的實(shí)際借鑒意義。

GIS環(huán)境科學(xué)特點(diǎn)數(shù)據(jù)信息應(yīng)用

隨著地球環(huán)境的日益惡化，人們?cè)絹?lái)越希望能夠通過(guò)現(xiàn)代化的技術(shù)手段加強(qiáng)對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)與管理能力。上世紀(jì)中旬以來(lái)，空間技術(shù)發(fā)展迅速，且?guī)?dòng)了相關(guān)領(lǐng)域的創(chuàng)新。GIS是集數(shù)據(jù)收集、貯存、分析、管理、輸出為一體的綜合的系統(tǒng)，對(duì)于環(huán)境科學(xué)的數(shù)據(jù)及信息處理作用十分突出，并且能夠?yàn)橄嚓P(guān)地理研究工作的開(kāi)展提供便利。由于其應(yīng)用范圍廣、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，而且能夠?qū)赡艹霈F(xiàn)的地理環(huán)境問(wèn)題作出預(yù)測(cè)，而受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，特別是地理科學(xué)工作者的關(guān)注。因此，筆者認(rèn)為十分有必要對(duì)GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以期能夠更好地幫助我們分析各個(gè)環(huán)境要素之間的關(guān)系，及其人類社會(huì)對(duì)環(huán)境的影響，進(jìn)而有針對(duì)性的采取相應(yīng)措施保證人類生存環(huán)境的健康與生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

1　GIS特點(diǎn)

1.1數(shù)據(jù)輸入

數(shù)據(jù)輸入需要相關(guān)人員對(duì)通過(guò)GIS技術(shù)獲取到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行提煉與整理，并統(tǒng)一輸入到相應(yīng)的表格或者系統(tǒng)中，并根據(jù)既定的參考坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼、轉(zhuǎn)譯成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別并處理的數(shù)據(jù)。實(shí)際的GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入時(shí)，已經(jīng)不再是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入或圖形掃描的形式，而更多是通過(guò)衛(wèi)星遙感與全球定位系統(tǒng)相結(jié)合的方式收集和輸入數(shù)據(jù)信息。

1.2數(shù)據(jù)處理

GIS技術(shù)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、綜合分析、轉(zhuǎn)換等流程將數(shù)據(jù)處理打包成為空間數(shù)據(jù)庫(kù)，而且各類數(shù)據(jù)之間構(gòu)成了拓?fù)潢P(guān)系圖。GIS對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)主要是根據(jù)地圖特點(diǎn)，利用分層技術(shù)辨識(shí)柵格化數(shù)據(jù)和矢量圖，然后進(jìn)行分類存儲(chǔ)，并將各個(gè)元素信息綜合疊加就可以形成人類研究所需的地圖信息。

1.3空間分析和統(tǒng)計(jì)

空間數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)已經(jīng)成為GIS技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，也是GIS受到地理工作者追捧的重要原因。通過(guò)空間分析能夠及時(shí)更新各種地圖要素的關(guān)系，有利于專門問(wèn)題的分析與解決。

1.4地圖顯示與輸出

地圖是地理特征的主要表現(xiàn)形式之一，利用GIS技術(shù)能夠?qū)@取的地理環(huán)境信息通過(guò)圖像、表格、動(dòng)態(tài)視頻等方式展現(xiàn)出來(lái)，并利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)屏幕顯示出來(lái)的地圖進(jìn)行一定比例的放大或縮小，甚至能夠清晰的找到所需地理位置。另外，還能夠利用相應(yīng)的打印設(shè)備將處理好的地圖進(jìn)行輸出。

2　GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

2.1RS、GPS結(jié)合進(jìn)行空間數(shù)據(jù)挖掘

3S技術(shù)已經(jīng)被普遍應(yīng)用到各大研究領(lǐng)域，特別是在地理環(huán)境方面的區(qū)域研究。其中，RS與GPS技術(shù)相結(jié)合能夠快速發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的生態(tài)問(wèn)題，并對(duì)導(dǎo)致各種生態(tài)問(wèn)題產(chǎn)生的因子進(jìn)行分析，找出其作用關(guān)系，從而為解決該類生態(tài)問(wèn)題及空間影響提供便利。在實(shí)際的空間數(shù)據(jù)模型建立和挖掘過(guò)程中，壓力—狀態(tài)—響應(yīng)—模型是最為常見(jiàn)的一種關(guān)系模型，它能夠真實(shí)、之觀點(diǎn)的反映出環(huán)境現(xiàn)狀，幫助進(jìn)行生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)，有利于相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣候變化、植被覆蓋率的變化等。

2.2環(huán)境信息服務(wù)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及通信網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)達(dá)，地理信息系統(tǒng)的信息服務(wù)能力越來(lái)越強(qiáng)。開(kāi)放式、交互式的地理信息系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)間的信息傳播和共享，大大提高了地理信息系統(tǒng)的開(kāi)放性、可復(fù)制性、可擴(kuò)展性、操作性、協(xié)同性等。地理信息系統(tǒng)的適應(yīng)范圍不斷增強(qiáng)，涉及范圍不斷廣泛，而且使用方便，能夠構(gòu)建交互式的分布數(shù)據(jù)庫(kù)，并加強(qiáng)信息交流。而網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)則你用了信息網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，能使發(fā)布的環(huán)境信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)快速傳播，并為社會(huì)用戶提供在線瀏覽、查詢或下載支持與服務(wù)。

2.3環(huán)境監(jiān)測(cè)

國(guó)外學(xué)者在設(shè)計(jì)地下水空間及監(jiān)測(cè)網(wǎng)的過(guò)程中應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)所處地域的場(chǎng)地空間進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，并反饋數(shù)據(jù)，能夠?qū)Φ叵滤臻g的地標(biāo)環(huán)境及地下的廢物情況進(jìn)行有效管理，輔助地下水的監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展。一旦監(jiān)測(cè)到污染物，就會(huì)通過(guò)相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)定，自控開(kāi)啟對(duì)水源地段的控制和保護(hù)，并將監(jiān)測(cè)到的信息數(shù)據(jù)反饋并提示相關(guān)的部門及研究人員進(jìn)行防污排查。相關(guān)人員就可以有針對(duì)性的對(duì)重點(diǎn)水流的水質(zhì)進(jìn)行篩查，及時(shí)找出河流污染的源頭，并進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)與分析，進(jìn)而為政府及有關(guān)部門的決策提供參考依據(jù)。在處理好污染事故以后，利用GPS等定位系統(tǒng)還能對(duì)污染源頭進(jìn)行即時(shí)的監(jiān)測(cè)和管理，大大提高分析效率和污染預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度。

2.4環(huán)境評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)

GIS擁有強(qiáng)大的空間分析功能，可以對(duì)多種數(shù)據(jù)類型，比如空間信息、環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)與分析，有利于環(huán)境監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)工作者綜合應(yīng)用環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)、污染源情況、河流農(nóng)藥負(fù)荷圖等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型或空間模型的構(gòu)建來(lái)更好地完成環(huán)境評(píng)價(jià)、空間規(guī)劃、環(huán)境監(jiān)測(cè)與管理等工作。比如，國(guó)外現(xiàn)在已經(jīng)可以應(yīng)用GIS技術(shù)快捷的構(gòu)建污染路徑圖、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)、污染模型等，并充分挖掘GIS的空間分析功能，不斷解決國(guó)內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理問(wèn)題。另外，隨著GIS技術(shù)的革新，它還能更科學(xué)的模擬地下水殺蟲(chóng)劑作用、污染物的遷移情況等，并且已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者的主要研究方向。國(guó)內(nèi)的研究學(xué)者也逐步對(duì)污染物的濃度分布進(jìn)行分析和探索，并利用較為先進(jìn)的擬合法等掌握污染物的超標(biāo)量及空間作用。而在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面，GIS技術(shù)還能夠?qū)ν寥赖那治g程度做出精準(zhǔn)的模擬與估算，及時(shí)掌握土壤利用的變化情況。

3　結(jié)語(yǔ)

科技的飛速發(fā)展讓環(huán)境科學(xué)發(fā)生了翻天覆地的變化，現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用也讓環(huán)境科學(xué)的研究更加深入。相關(guān)人員不應(yīng)當(dāng)停下前進(jìn)的腳步，努力探索相應(yīng)的措施，提升技術(shù)含金量，讓信息技術(shù)幫助環(huán)境科學(xué)獲得更大的發(fā)展空間。

［1］熊敏.GIS在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用與研究［J］.四川建材，2014，02：124-126.

［2］袁慶.GIS在環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理分析中的應(yīng)用［J］.科技傳播，2014，07：123+119.

［3］黃偉峰，王清華.GIS在我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.北方環(huán)境，2012，04：228-230.