地理信息系統(tǒng)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

張榮

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)技術(shù)的研究和應(yīng)用越來越廣泛。在我國環(huán)境日益惡化的情況下，引入地理信息系統(tǒng)技術(shù)對環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行監(jiān)測、維護(hù)和保護(hù)活動，及時解決環(huán)境中存在的問題。將地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)，有助于開發(fā)更有效的環(huán)境預(yù)測和監(jiān)測系統(tǒng)。簡要介紹了地理信息系統(tǒng)技術(shù)的含義、功能和特點，分析了地理信息系統(tǒng)技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng);環(huán)境科學(xué);應(yīng)用

GIS是基于地理空間數(shù)據(jù)庫的地理信息系統(tǒng)（geographic information systems）的簡稱，采用地理模型分析方法，及時提供各種空間的動態(tài)地理信息，是為各種決策服務(wù)的計算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。也就是說，地理信息系統(tǒng)集用戶、分析方法、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)、計算機(jī)軟件和個人設(shè)計能力于一體，對地理信息進(jìn)行有效的采集、處理、存儲、修改、管理、分析和自動管理。一種能傳送信息的計算機(jī)系統(tǒng)。計算機(jī)支持是其主要特征，空間信息和相關(guān)屬性信息的處理是其基本功能。

1地理信息系統(tǒng)技術(shù)的簡要分析

地理信息系統(tǒng)技術(shù)是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。而且，在實際操作中，該技術(shù)效果明顯，可以科學(xué)合理地研究地理對象的拓?fù)潢P(guān)系。地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)對象可以結(jié)合空間和數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行多方面、多角度的分析，并根據(jù)它們之間的關(guān)系進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯?。另外，在實際操作中，地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以控制用戶在可視化地圖上合理控制的數(shù)據(jù)。

2地理信息系統(tǒng)的功能分析

2.1地理信息系統(tǒng)技術(shù)的含義

地理信息系統(tǒng)技術(shù)的功能主要是提供數(shù)據(jù)分析。它具有地形表面處理、緩沖區(qū)分析、拓?fù)浏B加、統(tǒng)計和投影等功能?，F(xiàn)有的許多地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品都有用戶操作界面。用戶可以根據(jù)需要使用宏語言擴(kuò)展系統(tǒng)，如自定義功能和菜單;地理信息系統(tǒng)技術(shù)還可以與外部應(yīng)用程序進(jìn)行通信。

2.2地理信息系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢特點

大量研究表明，與傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)相比，地理信息系統(tǒng)技術(shù)具有以下四大優(yōu)勢，在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用更加高效和實用。通過輸入實時數(shù)據(jù)，可以即時生成所需的圖像和圖形文件，繪圖功能更加人性化、科學(xué)化，用戶可以根據(jù)工作需要識別圖形并進(jìn)行色彩轉(zhuǎn)換處理。與傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)相比，GIS技術(shù)具有先進(jìn)的建模功能。用戶可以在收集到的地理信息的基礎(chǔ)上，自行開發(fā)和建模計算機(jī)語言，對地理信息的學(xué)習(xí)和分析也越來越多，與傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)相比，GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面具有更大的多樣性和有效性。GIS技術(shù)中的數(shù)據(jù)處理技術(shù)主要有數(shù)據(jù)匹配、數(shù)據(jù)集成和數(shù)據(jù)編輯。根據(jù)研究需要，將處理后的數(shù)據(jù)分為數(shù)字高差模型、數(shù)字三維模型和網(wǎng)格數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理分析更具多樣性和有效性，與傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)相比，GIS技術(shù)具有數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)換的多樣性和方便性，用戶可以將任意格式的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)換成研究所必需的數(shù)據(jù)格式，更加方便實用。

3地理信息系統(tǒng)技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1環(huán)境信息系統(tǒng)的開發(fā)

各級政府環(huán)保部門在日常管理業(yè)務(wù)中需要的環(huán)境信息種類繁多，數(shù)據(jù)量巨大。這些海量信息的收集、處理、統(tǒng)計分析、繪制和報表輸出，構(gòu)成了各級環(huán)保局最為復(fù)雜的辦公業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的環(huán)境數(shù)據(jù)庫由于空間不足，無法對復(fù)雜的現(xiàn)實環(huán)境進(jìn)行管理和分析。地理信息系統(tǒng)可以使環(huán)境管理的辦公自動化實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。通過分析信息的空間分布，監(jiān)測信息的時間變化，比較不同的空間數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)對空間信息和其他各類信息的規(guī)范化管理和信息交換，使大量抽象枯燥的數(shù)據(jù)生動化，直觀易懂，根據(jù)應(yīng)用目的，可以輸出各種形式的專題地圖。

3.2在環(huán)境管理中的應(yīng)用

環(huán)境管理是指利用經(jīng)濟(jì)、法律、技術(shù)、行政和教育措施來限制危害環(huán)境質(zhì)量的人類活動。通過全面規(guī)劃，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，滿足人類基本需求，超越環(huán)境的承受能力。國家和省環(huán)境保護(hù)局需要大量的環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計報告。地理信息系統(tǒng)可以管理空氣質(zhì)量、噪音、水資源、生物資源和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。您可以有效地組織這些信息，并執(zhí)行環(huán)境統(tǒng)計、土地利用規(guī)劃和總體開發(fā)計劃。重點污染源是環(huán)境管理的主要內(nèi)容，地理信息系統(tǒng)能夠清晰地反映地理位置、污染類型、污染負(fù)荷、對區(qū)域環(huán)境的影響和貢獻(xiàn)。污染源可以顯示在不同的水平上。文圖拉利用地理信息系統(tǒng)（GIS）對城市地表污染進(jìn)行評估和評價，為土地類型分配和采取控制措施的決策提供依據(jù)。

3.3在環(huán)境規(guī)劃方面的應(yīng)用

環(huán)境規(guī)劃是環(huán)境政策決策支持系統(tǒng)（DSS）的重要內(nèi)容，它利用城市、區(qū)域、流域的社會、經(jīng)濟(jì)、人口、資源等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃與社會發(fā)展規(guī)劃相結(jié)合，環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及變化趨勢，制定城市、區(qū)域或流域的環(huán)境規(guī)劃。為政府部門提供決策依據(jù)。主要內(nèi)容有城市環(huán)境發(fā)展規(guī)劃、區(qū)域污染控制規(guī)劃、流域污染控制規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃等，基于GIS的決策支持系統(tǒng)的關(guān)鍵是分析模型的構(gòu)建和應(yīng)用，通過將各種環(huán)境和規(guī)劃模型擴(kuò)展到GIS分析模塊，擴(kuò)展模型分析庫，利用GIS數(shù)據(jù)庫的管理功能實現(xiàn)對模型的管理。模型庫主要包括關(guān)系分析模型、評價識別模型、環(huán)境質(zhì)量模擬模型和各種規(guī)劃優(yōu)化決策模型。

3.4地理信息系統(tǒng)技術(shù)在環(huán)境影響方面的評價

GIS技術(shù)可以實現(xiàn)土地利用現(xiàn)狀、點源和非點源污染、空氣質(zhì)量、地下水和地表水質(zhì)量等與場地相關(guān)數(shù)據(jù)的集成管理。GIS技術(shù)可以作為環(huán)境影響評價的輔助決策工具。例如，美國一所大學(xué)建立了一個科研小組，通過GIS技術(shù)的空間分析能力來評估美國及其周邊國家的環(huán)境影響。利用建立的地下水、地表水污染路徑模型和環(huán)境數(shù)據(jù)庫，分析評價了經(jīng)濟(jì)發(fā)展對區(qū)域環(huán)境的影響。

3.5地理信息系統(tǒng)技術(shù)在面源污染方面的分析

當(dāng)前環(huán)境科學(xué)研究的主要問題是源污染問題，即污染類型多、來源復(fù)雜、區(qū)域大。例如，相關(guān)科學(xué)家將地理資源分析系統(tǒng)與源污染模型相結(jié)合，對某條河流的水質(zhì)進(jìn)行綜合分析，通過圖形的模式輸出分析結(jié)果，并在特殊標(biāo)志中顯示易起飛區(qū)域，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對污染源進(jìn)行評價。根據(jù)實際用地類型合理布局。為環(huán)境保護(hù)部門的控制提供有效的決策。

3.6地理信息系統(tǒng)技術(shù)在水文環(huán)境方面的管理

地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以對土地利用、水文、地形等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，可以在特定的程序中分析復(fù)雜的水文問題。例如，一些學(xué)者將屏障式地理信息系統(tǒng)技術(shù)與有限元方法相結(jié)合，有效地分析了暴雨徑流問題，展示了洪澇面積和高流量。他在土地使用管理方面發(fā)揮了重要作用。我們還提供了水文資料、降雨資料、水文圖層和土壤類型的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)工程設(shè)計和水情查詢，不需要過程劃分，可以生成從一維到三維的具體圖形模型，進(jìn)而為水文資源研究提供了參考價值。

4結(jié)束語：

地理信息系統(tǒng)作為空間分析的關(guān)鍵工具，不僅實現(xiàn)了環(huán)境科學(xué)的系統(tǒng)化和科學(xué)化，而且促進(jìn)了環(huán)境綜合管理，有效地解決了環(huán)境科學(xué)中存在的問題。如上所述，隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，GIS技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在環(huán)境管理、監(jiān)測、影響評價、水文管理等方面，將污染源應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)管理和監(jiān)測，提高了環(huán)境科學(xué)工作質(zhì)量。我們?yōu)榄h(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力。

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