GIS技術(shù)在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用分析

鄧永剛

(山東綠清環(huán)保技術(shù)有限公司，山東 青州 262500)

0 引言

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈、5G等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界提供了新工具、新思維和新方法。GIS技術(shù)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，發(fā)揮著引領(lǐng)和先導(dǎo)的作用。在環(huán)境影響評(píng)價(jià)領(lǐng)域，GIS技術(shù)以其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)信息的處理與分析能力，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的快速查詢(xún)與獲取，可為環(huán)境影響評(píng)價(jià)的科學(xué)性和有效性提供有力的數(shù)據(jù)支持。

1 GIS技術(shù)簡(jiǎn)介

GIS(地理信息系統(tǒng)) 是指在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上，利用地理模型分析方法，提供多種空間和動(dòng)態(tài)性的地理信息，對(duì)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)和信息實(shí)現(xiàn)輸入、存儲(chǔ)、檢索、處理和綜合分析的綜合性技術(shù)系統(tǒng)[1]。利用GIS技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)地理數(shù)據(jù)信息的收集、分析、處理和管理，實(shí)現(xiàn)地理信息的共享。

1.1 空間數(shù)據(jù)采集

GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集是指將獲取的數(shù)據(jù)向系統(tǒng)輸入的過(guò)程，包括GPS、RS等技術(shù)，利用這些技術(shù)可實(shí)現(xiàn)區(qū)域定位、信息采集功能。例如，利用GPS技術(shù)可以對(duì)區(qū)域數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行定位，獲取相關(guān)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高程等坐標(biāo)信息，將這些信息輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，然后調(diào)取衛(wèi)星對(duì)準(zhǔn)該區(qū)域進(jìn)行圖片采集，可完成區(qū)域坐標(biāo)和地貌特征的輸入。衛(wèi)星遙感提供了空間數(shù)據(jù)的另一個(gè)重要來(lái)源，從主動(dòng)傳感器如雷達(dá)發(fā)射出去的電磁波頻譜或無(wú)線(xiàn)電波被衛(wèi)星配置的傳感器包被動(dòng)地測(cè)量，從而完成標(biāo)識(shí)對(duì)象數(shù)據(jù)的收集。

1.2 空間數(shù)據(jù)處理

通過(guò)信息采集得到的不同空間信息存在較大差異，因此需要通過(guò)GIS的數(shù)據(jù)處理功能將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。例如，GIS中的地圖數(shù)據(jù)必須能被操作以便使其與從其他地圖獲得的數(shù)據(jù)對(duì)齊或匹配。在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被分析前，它們須利用其他一些技術(shù)手段進(jìn)行處理整合進(jìn)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，如采用投影與坐標(biāo)變換技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.3 空間數(shù)據(jù)管理

GIS對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理主要包括數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)綜合、數(shù)據(jù)變換等，最終形成具有拓?fù)潢P(guān)系的空間數(shù)據(jù)庫(kù)。大多數(shù)GIS系統(tǒng)采用了分層技術(shù)，即根據(jù)地圖的某些特征把它們分成若干圖層分別進(jìn)行存儲(chǔ)，使用時(shí)將選定的圖層疊加即可形成滿(mǎn)足特殊要求的專(zhuān)題地圖[2]，目前上述過(guò)程可通過(guò)專(zhuān)業(yè)的GIS軟件如ArcGIS、Mapinfo等實(shí)現(xiàn)。

1.4 空間分析

空間分析能力是GIS的主要功能，也是GIS與計(jì)算機(jī)制圖軟件相區(qū)別的主要特征?？臻g分析是從空間物體的空間位置、聯(lián)系等方面去研究空間事物，以及對(duì)空間事物做出定量的描述?？臻g分析需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)工具，其中最主要的是空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、圖論、拓?fù)鋵W(xué)、計(jì)算幾何等，其主要任務(wù)是對(duì)空間構(gòu)成進(jìn)行描述和分析，以達(dá)到獲取、描述和認(rèn)知空間數(shù)據(jù)；理解和解釋地理圖案的背景過(guò)程；空間過(guò)程的模擬和預(yù)測(cè)；調(diào)控地理空間上發(fā)生的事件等目的。例如，利用GIS能模擬出污染物沿線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)(河流)的擴(kuò)散路徑，計(jì)算出周?chē)S排放的污染物經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)造成濕地中的污染物濃度超過(guò)其環(huán)境質(zhì)量限值。

2 GIS技術(shù)在環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.1 在規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

我國(guó)規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)的對(duì)象主要有與土地利用有關(guān)規(guī)劃，區(qū)域、流域、海域的建設(shè)、開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃，以及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、林業(yè)、能源、水利、交通、城市建設(shè)、旅游、自然資源開(kāi)發(fā)的有關(guān)專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃。規(guī)劃環(huán)評(píng)需對(duì)規(guī)劃實(shí)施后對(duì)環(huán)境可能造成的影響進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和評(píng)估，主要包括資源環(huán)境承載能力分析、不良環(huán)境影響的分析和預(yù)測(cè)以及與相關(guān)規(guī)劃的環(huán)境協(xié)調(diào)性分析。其評(píng)價(jià)范圍在時(shí)間維度上，應(yīng)包括整個(gè)規(guī)劃期，并根據(jù)規(guī)劃方案的內(nèi)容、年限等選擇評(píng)價(jià)的重點(diǎn)時(shí)段；空間尺度上，應(yīng)包括規(guī)劃空間范圍以及可能受到規(guī)劃實(shí)施影響的周邊區(qū)域。周邊區(qū)域確定應(yīng)考慮各環(huán)境要素評(píng)價(jià)范圍，兼顧區(qū)域流域污染物傳輸擴(kuò)散特征、生態(tài)系統(tǒng)完整性和行政邊界。在規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)實(shí)際工作中，不管是在環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)階段還是在環(huán)境預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)中，都與GIS密切相關(guān)。首先，GIS可為規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供項(xiàng)目區(qū)位圖、規(guī)劃范圍內(nèi)的土地利用情況、環(huán)境功能區(qū)劃、區(qū)域產(chǎn)業(yè)分布情況等各種底圖，為環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查及分析提供基礎(chǔ)資料。其次，利用GIS技術(shù)對(duì)圖像的處理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖和遙感圖像的疊加分析，為采用疊圖法進(jìn)行環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)提供了可能性。再次，GIS的二維或三維地圖生成功能可對(duì)工程項(xiàng)目中的環(huán)境信息進(jìn)行整合并建模，為環(huán)境影響預(yù)測(cè)提供數(shù)值模擬分析。GIS可以為規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)過(guò)程涉及的環(huán)境模型提供一整套基于GIS邏輯原理的空間操作規(guī)范，可直觀反映具有空間分布特性的環(huán)境模型研究對(duì)象的移動(dòng)、擴(kuò)散、動(dòng)態(tài)變化及各環(huán)境因素之間的相互作用關(guān)系[2]，其呈現(xiàn)的成果在時(shí)間維度、空間維度上均可滿(mǎn)足規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)的要求。

2.2 在建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

2.2.1 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

環(huán)境影響評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)由環(huán)保法律法規(guī)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、建設(shè)和規(guī)劃項(xiàng)目數(shù)據(jù)、公眾參與信息等組成，數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)雜多樣，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不僅包括傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還涉及大量半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，具有廣泛異構(gòu)特征[3]。想要評(píng)價(jià)結(jié)果更加精確合理，就必須設(shè)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此亟需對(duì)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)?？商剿骼肎IS技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、分析和數(shù)據(jù)管理功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，使用過(guò)程中技術(shù)人員可通過(guò)將建設(shè)項(xiàng)目的參數(shù)輸入到GIS系統(tǒng)中，再通過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析功能，對(duì)分析結(jié)果中的各項(xiàng)環(huán)境信息關(guān)聯(lián)變化進(jìn)行具體參數(shù)的獲取與比對(duì)，通過(guò)對(duì)比對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，即可得出項(xiàng)目的合規(guī)性分析。

2.2.2 環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與分析

在建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)現(xiàn)狀調(diào)查階段，對(duì)于區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和區(qū)域主要污染源的調(diào)查一般采用數(shù)據(jù)收集、現(xiàn)場(chǎng)勘查、現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)等手段進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，工作比較繁瑣且容易產(chǎn)生遺漏。使用GIS的數(shù)據(jù)處理和管理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域重點(diǎn)污染源及環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理，專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作人員可在指定的平臺(tái)選取并下載項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)范圍內(nèi)主要空氣、地表水、地下水、土壤等環(huán)境要素的現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域與項(xiàng)目排放的特征污染物相關(guān)的主要污染源進(jìn)行識(shí)別，可對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀和環(huán)境容量進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，提高環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。另外，污染源與環(huán)境要素監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的共享，可有效避免監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的重復(fù)監(jiān)測(cè)，在提高工作效率的同時(shí)降低建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)經(jīng)濟(jì)成本。

2.2.3 環(huán)境影響評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與分析

為使建設(shè)項(xiàng)目對(duì)環(huán)境造成影響的大小得到更為精準(zhǔn)的評(píng)價(jià)，國(guó)家發(fā)布了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)則，各項(xiàng)導(dǎo)則中都推薦了相應(yīng)的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)方法，但模型中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置取決于專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的判斷，與專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)、專(zhuān)業(yè)水平和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)密切相關(guān)。面對(duì)日益復(fù)雜的環(huán)境影響評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)模型和系統(tǒng)，如何科學(xué)、合理、準(zhǔn)確地進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)從業(yè)人員提出了更高的要求。為提高預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性和科學(xué)性，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)如六五軟件工作室已經(jīng)開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的大氣環(huán)境、噪聲環(huán)境影響預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)及環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，在上述系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中主要利用了GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)管理和分析功能，將各種預(yù)測(cè)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)提取與集成，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程與建模，建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。在實(shí)際操作過(guò)程中，僅需將建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)地點(diǎn)或坐標(biāo)值、污染源強(qiáng)及排放參數(shù)輸入系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)算后即可給出預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制二維或三維的污染物濃度分布圖，并疊加項(xiàng)目底圖給出項(xiàng)目預(yù)測(cè)結(jié)果，為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作提供了便利。

3 結(jié)語(yǔ)

GIS技術(shù)以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、處理和管理，并采用模型分析方法，提供空間數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)分析，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的諸多領(lǐng)域。除提供簡(jiǎn)單的遙感和電子地圖外，GIS還可以建立數(shù)據(jù)庫(kù)，并為規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)和建設(shè)項(xiàng)目影響評(píng)價(jià)過(guò)程涉及的環(huán)境模型提供一整套基于GIS邏輯原理的空間操作規(guī)范，可直觀反映具有空間分布特性的環(huán)境模型研究對(duì)象的移動(dòng)、擴(kuò)散、動(dòng)態(tài)變化及各環(huán)境因素之間的相互作用關(guān)系，極大地推動(dòng)了我國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的發(fā)展。