GIS在環(huán)境科學(xué)研究中的應(yīng)用與展望

寧夏大學(xué) 王嘉儀

GIS技術(shù)又被稱為地理信息技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)是近年來(lái)一項(xiàng)新型技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要將地理學(xué)和遙感學(xué)以及我國(guó)現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合。這項(xiàng)技術(shù)主要應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化的地理信息監(jiān)管中，主要在土地統(tǒng)計(jì)局中由相關(guān)工作人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并且對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的分析，了解我國(guó)目前的地理環(huán)境特點(diǎn)和地質(zhì)變化，屬于一種地理環(huán)境管理技術(shù)。隨著近年來(lái)我國(guó)國(guó)際地位的不斷提升，現(xiàn)代人群對(duì)于環(huán)境保護(hù)也有了更高的重視度，而如何應(yīng)對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的環(huán)境問(wèn)題，需要相關(guān)工作人員引起高度重視。傳統(tǒng)的對(duì)環(huán)境科學(xué)研究的技術(shù)，整體來(lái)說(shuō)存在落后的特點(diǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，所以積極將GIS技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代化的環(huán)境，科學(xué)中能夠使現(xiàn)代研究人員更清晰的了解我國(guó)目前的地理環(huán)境，保障我國(guó)地理管理工作更為順利的開(kāi)展。

一、GIS技術(shù)的功能和特點(diǎn)

相較于以往的信息管理技術(shù)來(lái)說(shuō)，地理空間數(shù)據(jù)在GIS的支持下能夠更為完善，在數(shù)據(jù)的收集方面也能夠更加全面，大多數(shù)數(shù)據(jù)在接收時(shí)都能夠從真實(shí)的案例中獲取，并且對(duì)其期權(quán)方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究處理能夠幫助工作人員更好的獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)，結(jié)果將其導(dǎo)入到數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)中，工作人員則能夠更好的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理，并作出高效的展示。除此之外，在GIS數(shù)據(jù)中，其數(shù)據(jù)參考的是同一空間，坐標(biāo)在不同的領(lǐng)域，則能夠?qū)ο鄳?yīng)的數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行共享，使不同的部門(mén)的工作人員，能夠?qū)IS技術(shù)分享的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的通用性。各部門(mén)的負(fù)責(zé)人也可以結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)制定相應(yīng)的管理策略，使我國(guó)相關(guān)部門(mén)的經(jīng)營(yíng)投入的最終收入得到提升。

空間分析能力一直是現(xiàn)代人群在開(kāi)展環(huán)境管理工作是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容，相關(guān)數(shù)據(jù)則能夠最大限度的對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行全方位的描述，而GIS技術(shù)則能夠根據(jù)地理對(duì)象的現(xiàn)象數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的分析，能夠更好的展示相應(yīng)的空間問(wèn)題，工作人員可結(jié)合空間問(wèn)題對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化和解決，使空間處理工作更為高效。除此之外，GIS技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中不僅十分容易更新，并且定量快速工作人員在進(jìn)行操作時(shí)難度較小，這也是傳統(tǒng)常規(guī)評(píng)價(jià)無(wú)法達(dá)到的效果。當(dāng)一部分有害氣體對(duì)周圍環(huán)境造成污染時(shí)，工作人員需要熟練應(yīng)用GIS技術(shù)首先對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析并結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境，尤其是在氣候變化過(guò)程中方向和云層變化的問(wèn)題，而傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能在風(fēng)向上建立模型，導(dǎo)致在進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)存在明顯的不全面性，而GIS技術(shù)的應(yīng)用，則能夠針對(duì)污染物進(jìn)行全方位的分析，通過(guò)精準(zhǔn)的分析后，能夠了解污染物的擴(kuò)散模型，幫助工作人員做好環(huán)境治理工作的理論基礎(chǔ)計(jì)劃，建設(shè)環(huán)境治理工作，更為順利地開(kāi)展。

二、GIS技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用

（一）在環(huán)境管理信息系統(tǒng)方面的應(yīng)用

自20世紀(jì)80年代中后期以來(lái)，部分發(fā)達(dá)國(guó)家就針對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行了充分的研究，在一部分工業(yè)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，在進(jìn)行早期的環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)估，以及各個(gè)領(lǐng)域的環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，都會(huì)建立屬于自己的信息管理系統(tǒng)。例如美國(guó)最早所確定的AIRS系統(tǒng)和STORET系統(tǒng)就是在對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行充分應(yīng)用后，所建立的系統(tǒng)。由于我國(guó)在發(fā)展過(guò)程中起步較晚，在進(jìn)行研究時(shí)對(duì)于GIS技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段。自20世紀(jì)90年代后，我國(guó)相關(guān)工作人員通過(guò)大量的研究和分析，初步確定了環(huán)境管理信息系統(tǒng)，例如我國(guó)的水質(zhì)管理信息系統(tǒng)和國(guó)家環(huán)境統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)以及國(guó)家污染控制管理信息系統(tǒng)等這些系統(tǒng)，都是合理應(yīng)用GIS技術(shù)后所建立的系統(tǒng)模型。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)針對(duì)GIS技術(shù)方面的研究也越來(lái)越深入，并且建立了更為專業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)。相關(guān)工作人員不斷完善地方和全國(guó)性的空間型信息系統(tǒng)，并且針對(duì)我國(guó)特色化的空間環(huán)境，工作人員還建立了類似于黃土高原信息系統(tǒng)以及我國(guó)對(duì)應(yīng)的黃河流域洪水災(zāi)害預(yù)防地理信息系統(tǒng)等，而我國(guó)各大一線城市也建立了城市信息管理系統(tǒng)，尤其是在環(huán)境保護(hù)方面，江蘇省是我國(guó)第1個(gè)省級(jí)環(huán)境管理信息系統(tǒng)的試點(diǎn)，并且在發(fā)展過(guò)程中也逐漸推行到各個(gè)城市。我國(guó)在環(huán)境空間信息和共享方面的開(kāi)發(fā)，能夠滿足現(xiàn)代環(huán)境空間信息數(shù)據(jù)共享的需求，能夠使數(shù)據(jù)更好的為我國(guó)現(xiàn)代管理人員服務(wù)，使我國(guó)現(xiàn)代化的環(huán)境信息管理工作更為順利的開(kāi)展。

（二）在環(huán)境規(guī)劃和決策專家系統(tǒng)方面的應(yīng)用

在20世紀(jì)90年代以后，我國(guó)針對(duì)GIS技術(shù)方面的研究有了深入的發(fā)展，其中一部分的信息數(shù)據(jù)庫(kù)像商業(yè)化生產(chǎn)的階段，逐漸轉(zhuǎn)變?cè)S多GIS技術(shù)，被應(yīng)用于自然生態(tài)環(huán)境的研究中，并且這一系統(tǒng)還應(yīng)用于我國(guó)現(xiàn)代化的城市定量考核工作，我國(guó)不同城市，根據(jù)城市環(huán)境特點(diǎn)，建立了專項(xiàng)的城市環(huán)境保護(hù)系統(tǒng)。例如，美國(guó)將這一系統(tǒng)應(yīng)用于環(huán)境數(shù)據(jù)的管理方面，并建立了更加專業(yè)化的專家系統(tǒng)，制定了完整的法律法規(guī)，不僅針對(duì)投資成本風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了管理，同時(shí)也將這項(xiàng)系統(tǒng)應(yīng)用于區(qū)域開(kāi)發(fā)和城市管網(wǎng)設(shè)計(jì)以及大氣污染等多個(gè)行業(yè)，極大的發(fā)揮了GIS技術(shù)的價(jià)值和作用。除此之外，GIS技術(shù)也能夠應(yīng)用于模型驅(qū)動(dòng)方面的相關(guān)知識(shí)工作，這也是現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)研究方面的一個(gè)重要話題，GIS技術(shù)與環(huán)境模型本身是兩個(gè)完全不同的研究對(duì)象，但將兩者之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行共通的融合，則能夠有效解決目前環(huán)境管理工作中存在的各種問(wèn)題，能夠有助于提高算法的整體準(zhǔn)確性，并且還具有很多的空間特性，例如一部分三維和二維的水質(zhì)模型，或者地下水中運(yùn)移模型等這一系列模型的合理應(yīng)用，能夠幫助工作人員了解環(huán)境問(wèn)題的特點(diǎn)，并合理利用這些模型，對(duì)環(huán)境模型的對(duì)象進(jìn)行全方位的認(rèn)知，使工作人員能夠動(dòng)態(tài)的掌握環(huán)境的變化。

（三）在環(huán)境評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)方面的具體應(yīng)用

通過(guò)對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行分析，基本可以了解GIS技術(shù)具有較強(qiáng)的空間分析能力，并且還能對(duì)相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行多方面的分析，工作人員甚至可以利用RS對(duì)整個(gè)行業(yè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)更新。相關(guān)工作人員還可以根據(jù)環(huán)境質(zhì)量資料以及污染源流域邊界等數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的模型，對(duì)于環(huán)境規(guī)劃和決策工作能夠起到良好的輔助性作用。依舊以美國(guó)的GIS技術(shù)為例，美國(guó)的地質(zhì)勘察局能夠利用水文數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)國(guó)家地表水資源進(jìn)行充分的認(rèn)知，除此之外環(huán)境管理人員能夠?qū)鬟f模型和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行充分的連接，偵查水資源中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和污染物兩者之間的關(guān)聯(lián)性和含量比。近年來(lái)，人們對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行深入研究，建立了地下水殺蟲(chóng)劑模型和污染物遷移模型等多方面的內(nèi)容，這一系列的內(nèi)容都成為了研究人員的研究重點(diǎn)，而有關(guān)人員在早期對(duì)相應(yīng)的假設(shè)穩(wěn)定條件進(jìn)行了回歸性的分析并結(jié)合指數(shù)模型，更好的描繪了地下水環(huán)境的脆弱性，使工作人員能夠了解地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)，有助于研究人員合理對(duì)地下水環(huán)境進(jìn)行分析。

我國(guó)現(xiàn)代工作人員通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)以及應(yīng)用相應(yīng)的擬合方法，能夠全方位的認(rèn)識(shí)濃度分布圖并充分了解污染物的整體空間分布狀況，并對(duì)污染物的超標(biāo)情況進(jìn)行深刻的認(rèn)知。通過(guò)對(duì)這一部分內(nèi)容的了解，能夠幫助工作人員更好的反映全區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，例如目前我國(guó)的上海環(huán)保局將GIS技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量的檢測(cè)中獲得了良好的效果。同時(shí)這項(xiàng)系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)還可以錄入查詢和雙向解鎖的功能，更好的保障生態(tài)環(huán)境，在相關(guān)工作人員的掌握中。

三、總結(jié)

在傳統(tǒng)的GIS技術(shù)研究過(guò)程中，每個(gè)部門(mén)的開(kāi)發(fā)和研究都是獨(dú)立的，缺乏統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，并且在信息交流和表達(dá)的內(nèi)容中也存在著極大的阻礙，而隨著現(xiàn)代信息系統(tǒng)的不斷完善，GIS技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域間的優(yōu)勢(shì)也變得越來(lái)越明顯，不同部門(mén)之間的融合發(fā)展成為了必要性，所以相關(guān)工作人員為了保障環(huán)境科學(xué)的研究質(zhì)量，需要強(qiáng)化這方面的研究工作，以保障GIS技術(shù)能夠真正為我國(guó)的環(huán)境科學(xué)發(fā)展服務(wù)。