芻議GIS在環境科學方面的應用

蔣政顥

摘要：GIS技術有效推動了環境科學的迅速發展。本文首先概述了地理信息系統的特點及功能，然后重點分析了地理信息系統在環境規劃、環境檢測、環境影響評價、水土資源管理等方面的具體應用，并展望了GIS在環境科學領域的應用前景，旨在提升我國GIS技術水平，促進GIS在環境科學領域的發展。

關鍵詞：地理信息系統（GIS）；環境科學；應用

一、GIS概述

GIS即地理信息系統，又被稱為“地學信息系統”，是以計算機為基礎，對地球表面與空間中的地理分布數據進行分析和處理的技術系統；也是綜合地理學、地圖學、計算機科學、遙感學的綜合性學科。當今，得益于信息技術的飛快發展以及環境問題日益嚴峻的形式下，GIS的功能主要變現為：數據采集和編輯轉換、數據存儲管理與更新、空間查詢與分析、數據顯示和處理結果輸出。

二、GIS在環境科學中的應用

（一）環境規劃

環境規劃是指根據社會經濟發展規律、地學原理、生態發展規律等，科學預測環境變化趨勢，指導人們合理安排生產生活，制定環境保護策略，實現社會、經濟、環境和諧發展。

當前環境問題錯綜復雜，GIS技術強大的數據更新功能、空間數據處理功能和實時信息查詢功能可以為環境規劃制定提供真實的環境質量動態變化信息支持，避免人類經濟活動和環境保護活動的盲目性和隨意性，實現環境決策在時間和空間上的科學性，推動環境和經濟可持續發展。

（二）環境監測

環境監測包含化學指標監測、物理指標監測、生態系統監測。GIS的數據處理功能和空間分析功能能夠有效的收集、儲存、管理繁雜的環境數據信息，以圖表的形式展現環境變化的動態規律，進一步指導環境監測。比如大氣環境動態監測。當前的大多數城市都存在嚴重的大氣環境質量問題，且空氣流動性強，分布范圍廣，導致人工監測難度大且準確性低。應用GIS技術，能夠高效收集存在大氣環境污染隱患的企業地理位置信息和污染物屬性，繪制污染物濃度分布圖，客觀的顯示大氣環境的動態變化。

（三）環境影響評價

環境影響評價是指對擬議中的開發活動可能導致的環境影響進行整體性分析評估，以此為基礎制定污染預警和污染防治策略，合理調整人類活動。環境評價在預測、規劃方面擁有很重要的作用，進行環境評價必須堅持評價的客觀性，可行性，經濟性，并且盡量做到讓社會滿意。因此要堅持客觀性原則、經濟性原則和可行性原則。GIS通過建立環境評價模型，建立拓撲關系，能夠集成管理與場地有關的環境信息。根據實際需要自動進行環境狀況分析，降低人力資源消耗，增強評價結果的準確性。GIS在環境影響評價中的應用主要表現為：①區域環境影響評價。應用GIS技術統籌管理區域內的環境信息，如污染源，污染物的種類和地理屬性、影響環境質量變化的因素，采用環境預測模型對區域內環境質量進行預測，指導區域環境保護活動和人類活動。②項目環境影響評價。項目環境影響評價要建立在區域環境信息基礎之上，且大部分環境信息具有空間位置特性。應用GIS技術，能完整的集成項目相關環境信息，準確的評價并預測項目活動可能造成的環境影響；還能對項目進行持續跟蹤監管，保障項目建設發展符合預期計劃。③累計環境影響評價。累計環境影響評價是對一定區域內的環境變化進行長時段監測，分析和評估。GIS強大的數據分析能力和建模預測能力，能夠有效分析累計影響源在時間和空間上的累計特點，為累計環境影響評價提供持續性的數據信息支持。

（四）水土資源管理

地理信息系統技術在地下水勘測、防洪預警、災后重建等方面性能優越。能為水文部門提供準確的地下儲量和位置信息；能將水量信息和地理位置信息有機結合，及時預警洪災隱患，模擬評估災后損失；通過有機遙感控制技術，圖像處理技術指導災后重建，優化水壩和泄洪區選址。以GIS技術為基礎的水資源部門管理系統已經投入實際應用，并逐步推廣。國土資源部門可以應用GIS技術進行土地測量，勘察地勢地貌特征，建立詳細的土地信息數據庫，結合土地評價理論開展土地評價。根據土地評價結果，科學利用土地，規劃城鎮建設。

三、發展前景

GIS技術在環境科學領域的應用時間雖短，但效果突出，還推動了“數字城市”、“數字地球”發展。目前相關專家技術人員正在致力于專家地理信息系統的研發；提高GIS數據庫容量，增強計算功能，結合遙感圖像和矢量分析，促進GIS向更高維度發展；結合網絡信息技術增強GIS對具有分布特色環境問題的處理性能；利用3S集成技術構建共享地理數據庫。

四、結語

目前我國GIS技術還存在較大發展空間，應該注重考察我國環境現狀，逐步構建適合我國環境科學發展的地理信息系統。借助其系統轉換功能、空間數據處理功能、拓撲建模、數據建模、網絡建模等，獲取更加客觀、精確的環境信息和專題地圖，輔助環境管理與決策，優化環境開發與保護方案。

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