GIS技術(shù)在大氣環(huán)境評價中的應(yīng)用研究概況

趙英霞

摘要：環(huán)境影響評價離不開環(huán)境信息的采集和處理，而環(huán)境信息與空間位置密切相關(guān)。使用 地理信息系統(tǒng)（GIS）可將環(huán)境信息與空間位置、空間分布及其空間關(guān)系有機(jī)結(jié)合，適合于大氣環(huán)境評價問題的研究。本文概述了 GIS技術(shù)在大氣環(huán)境監(jiān)測及大氣環(huán)境評價中的應(yīng)用情況，GIS技術(shù)的運(yùn)用為更好地預(yù)測、評價和治理大氣污染提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境評價；GIS；環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境質(zhì)量關(guān)系到人類的生存發(fā)展和生活質(zhì)量，粗放型的生產(chǎn)生活方式已造成了許多環(huán)境污染問題，尤其是大氣污染問題。當(dāng)前，大氣環(huán)境污染問題己成為一項(xiàng)十分嚴(yán)峻的問題。城市大氣環(huán)境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標(biāo)，機(jī)動車尾氣污染物排放總量迅速增加，氮氧化物污染呈加重趨勢，我國大中城市的大氣污染尤為嚴(yán)重。因此，如何科學(xué)、準(zhǔn)確、定量地描述城市大氣質(zhì)量和污染物分布，為實(shí)施科學(xué)有效的環(huán)境治理措施提供正確的依據(jù)是當(dāng)前大氣環(huán)境評價的關(guān)鍵問題。

環(huán)境影響評價離不開環(huán)境信息的采集和處理，而環(huán)境信息與空間位置密切相關(guān)。環(huán)境信息還具有復(fù)雜性和動態(tài)性的特點(diǎn)，且涉及多部門、多地區(qū)、多領(lǐng)域，需要處理的數(shù)據(jù)量非常大。如何及時、準(zhǔn)確、全面地了解和掌握大量的環(huán)境信息資源，并為多個相關(guān)部門所應(yīng)用，已成為環(huán)境保護(hù)工作者的一項(xiàng)重要課題。

1. 地理信息系統(tǒng)介紹

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)是集地理學(xué)、幾何學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)和信息科學(xué)為一體的新興交叉學(xué)科。GIS的強(qiáng)大功能之一是空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、處理功能和對空間數(shù)據(jù)的管理能力。使用GIS可以建立各種環(huán)境的空間數(shù)據(jù)庫。它能將自然過程和人類社會活動的各種信息與空間位置、空間分布及其空間關(guān)系通過數(shù)字化有機(jī)結(jié)合在一起，適合于環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)問題的研究[1，2]。與其他軟件相比，GIS的獨(dú)特性在于以混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的地理空間分析功能，可以為用戶提供數(shù)據(jù)輸入和處理、坐標(biāo)變換、圖像生成、屬性修改、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計分析、拓?fù)浏B加和網(wǎng)絡(luò)分析等操作。

2. GIS 在大氣環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

在環(huán)境監(jiān)測過程中，利用GIS技術(shù)可以對實(shí)時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理、顯示、分析，為環(huán)境決策提供輔助手段，配合環(huán)境監(jiān)測采集系統(tǒng)還可以在GIS系統(tǒng)中清晰地顯示、分析監(jiān)測點(diǎn)的環(huán)境變化和趨勢，進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)信息查詢、點(diǎn)位分析、等值線分析、區(qū)域噪聲、環(huán)境噪聲分析等。

劉平[3]以惠州市環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究并實(shí)現(xiàn)了基于WebGIS的環(huán)境監(jiān)測的基本功能，環(huán)境工作者或者普通用戶可通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)對惠州相關(guān)環(huán)境信息的瀏覽、操作和分析，實(shí)現(xiàn)了信息共享。不僅提髙了環(huán)境監(jiān)測工作的效率，而且?guī)恿似胀ㄊ忻駥Νh(huán)境工作的積極性，提高其環(huán)保意識。劉亮亮[4]通過對大連市環(huán)境監(jiān)測信息的調(diào)研，結(jié)合大連市實(shí)際情況，對大連市環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了研究與開發(fā)，嘗試在環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中結(jié)合GIS技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)，設(shè)計了一套既具有科學(xué)先進(jìn)性，又切實(shí)可行的環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)。董倩[5]利用傳感器監(jiān)測采集礦區(qū)環(huán)境參數(shù)，利用GPS定位技術(shù)對監(jiān)測終端進(jìn)行實(shí)時定位，并在終端利用ARM技術(shù)開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，對采集數(shù)據(jù)信息和 GPS 信息進(jìn)行儲存、處理和管理，對監(jiān)測終端的工作運(yùn)行進(jìn)行控制，通過GPRS技術(shù)將數(shù)據(jù)自動傳送后臺數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，并對執(zhí)行的功能任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先選擇，優(yōu)先執(zhí)行緊急任務(wù)。后臺管理系統(tǒng)在GIS技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)整個礦區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的地圖化、可視化。

3. GIS 在大氣環(huán)境評價中的應(yīng)用

大氣環(huán)境評價包括大氣環(huán)境影響評價和大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價。大氣環(huán)境影響評價是大氣環(huán)境評價的重要組成部分，目的是以保護(hù)環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，通過預(yù)測、調(diào)查等手段，分析和預(yù)測項(xiàng)目施工期或項(xiàng)目建成后排放的大氣污染物對周圍環(huán)境的影響程度及范圍，為工廠選址、污染源設(shè)置、大氣污染防治及相關(guān)工程設(shè)計提供依據(jù)和指導(dǎo)。大氣環(huán)境現(xiàn)狀評價是大氣環(huán)境影響評價的基礎(chǔ)，大氣環(huán)境影響評價需要大氣現(xiàn)狀評價的結(jié)果作為數(shù)據(jù)支持，因此大氣環(huán)境現(xiàn)狀評價對大氣環(huán)境評價具有重大意義[6]。

趙萍等[7]以淮南市為例，探討基于GIS技術(shù)進(jìn)行城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價的分析方法。利用GIS空間數(shù)據(jù)管理、分析、圖形顯示、輸出功能，對大氣環(huán)境進(jìn)行多因素復(fù)合分析，建立了基于“變權(quán)”思想的污染指數(shù)模型和大氣環(huán)境質(zhì)量等級標(biāo)準(zhǔn)，并以圖表形式輸出了評價結(jié)果。結(jié)果表明：所建立的大氣環(huán)境評價模型和等級劃分標(biāo)準(zhǔn)簡單、客觀、合理，具有實(shí)際應(yīng)用意義。周杰等[8]根據(jù)如皋市環(huán)境監(jiān)測站近年環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取SO2、NOx、PM10等污染物指標(biāo)，基于EXCEL統(tǒng)計分析方法與GIS技術(shù)，分析如皋市大氣污染物的年變化、月變化、區(qū)域分布等污染特征及變化規(guī)律，運(yùn)用秩相關(guān)分析法、污染負(fù)荷系數(shù)法分析大氣環(huán)境污染物水平及趨勢。結(jié)果表明：各類污染物表現(xiàn)為冬夏季高，春秋季低的季節(jié)性變化規(guī)律；SO2、NO2在大生機(jī)電監(jiān)測區(qū)域污染嚴(yán)重，PM10和降塵污染整體較嚴(yán)重，總體狀況是東南部大氣質(zhì)量明顯優(yōu)于西北部，如皋市大氣環(huán)境質(zhì)量整體狀況良好。李凱[9]在環(huán)境地理信息系統(tǒng)（EGIS）設(shè)計思想的指導(dǎo)下完成了GIS與大氣模型的耦合，開發(fā)了應(yīng)用于大氣環(huán)境評價的環(huán)境地理信息系統(tǒng)。使用開發(fā)的大氣環(huán)評系統(tǒng)對南京北部的重點(diǎn)大氣污染企業(yè)對主城區(qū)的大氣環(huán)境影響進(jìn)行評價，選取SO2、NO2、PM10、PM2.5等大氣污染物擴(kuò)散情況進(jìn)行了模擬。實(shí)驗(yàn)證明：南京北部重點(diǎn)大氣污染企業(yè)排放的大氣污染物對主城區(qū)影響范圍很大。其中PM10、PM2.5污染物影響程度很小，對霧霾中一次顆粒物貢獻(xiàn)率低。SO2、NO2大氣污染物可能在短期內(nèi)造成主城區(qū)部分地區(qū)空氣質(zhì)量超標(biāo)。

4.結(jié)語

隨著計算機(jī)技術(shù)的日新月異及GIS技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的進(jìn)步，GIS技術(shù)應(yīng)用于大氣環(huán)境領(lǐng)域的系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用，為大氣環(huán)境的管理和評價工作帶來了全新高效的技術(shù)手段。該技術(shù)的運(yùn)用不僅可以節(jié)省大量的人力和財力，還使得獲得的數(shù)據(jù)結(jié)果精度更高。隨著GIS技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的不斷融合，其應(yīng)用必將為我國環(huán)境科學(xué)問題的研究做出巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]劉平. 基于WebGIS的惠州市環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 中南大學(xué)，2012.

[4]劉亮亮. 基于大連市環(huán)境在線監(jiān)測系統(tǒng)研究與開發(fā)[D]. 大連理工大學(xué)，2010.

[5]董倩. 基于GPS的礦區(qū)大氣環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究[D]. 青島理工大學(xué)，2013.

[6]肖奇. GIS支持下的大氣環(huán)境質(zhì)量評價研究[D]. 中南大學(xué)，2011.

[7]趙萍，胡友彪，桂和榮. 基于GIS技術(shù)的城市大氣環(huán)境質(zhì)量評價—以淮南市為例[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2002，25（4）：21-23.

[8]周杰，康國定. 如皋市大氣環(huán)境污染物時空分布研究[J]. 江蘇科技信息，2013（22）：69-73.

[9]李凱. 基于組件式GIS的大氣環(huán)境評價系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用[D]. 南京信息工程大學(xué)，2016.