芻議GIS在環(huán)境科學(xué)方面的應(yīng)用

蔣政顥

摘要：GIS技術(shù)有效推動了環(huán)境科學(xué)的迅速發(fā)展。本文首先概述了地理信息系統(tǒng)的特點及功能，然后重點分析了地理信息系統(tǒng)在環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境檢測、環(huán)境影響評價、水土資源管理等方面的具體應(yīng)用，并展望了GIS在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，旨在提升我國GIS技術(shù)水平，促進(jìn)GIS在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。

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

一、GIS概述

GIS即地理信息系統(tǒng)，又被稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”，是以計算機為基礎(chǔ)，對地球表面與空間中的地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的技術(shù)系統(tǒng)；也是綜合地理學(xué)、地圖學(xué)、計算機科學(xué)、遙感學(xué)的綜合性學(xué)科。當(dāng)今，得益于信息技術(shù)的飛快發(fā)展以及環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的形式下，GIS的功能主要變現(xiàn)為：數(shù)據(jù)采集和編輯轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲管理與更新、空間查詢與分析、數(shù)據(jù)顯示和處理結(jié)果輸出。

二、GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用

（一）環(huán)境規(guī)劃

環(huán)境規(guī)劃是指根據(jù)社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律、地學(xué)原理、生態(tài)發(fā)展規(guī)律等，科學(xué)預(yù)測環(huán)境變化趨勢，指導(dǎo)人們合理安排生產(chǎn)生活，制定環(huán)境保護策略，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、環(huán)境和諧發(fā)展。

當(dāng)前環(huán)境問題錯綜復(fù)雜，GIS技術(shù)強大的數(shù)據(jù)更新功能、空間數(shù)據(jù)處理功能和實時信息查詢功能可以為環(huán)境規(guī)劃制定提供真實的環(huán)境質(zhì)量動態(tài)變化信息支持，避免人類經(jīng)濟活動和環(huán)境保護活動的盲目性和隨意性，實現(xiàn)環(huán)境決策在時間和空間上的科學(xué)性，推動環(huán)境和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

（二）環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包含化學(xué)指標(biāo)監(jiān)測、物理指標(biāo)監(jiān)測、生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測。GIS的數(shù)據(jù)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(huán)境數(shù)據(jù)信息，以圖表的形式展現(xiàn)環(huán)境變化的動態(tài)規(guī)律，進(jìn)一步指導(dǎo)環(huán)境監(jiān)測。比如大氣環(huán)境動態(tài)監(jiān)測。當(dāng)前的大多數(shù)城市都存在嚴(yán)重的大氣環(huán)境質(zhì)量問題，且空氣流動性強，分布范圍廣，導(dǎo)致人工監(jiān)測難度大且準(zhǔn)確性低。應(yīng)用GIS技術(shù)，能夠高效收集存在大氣環(huán)境污染隱患的企業(yè)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(huán)境的動態(tài)變化。

（三）環(huán)境影響評價

環(huán)境影響評價是指對擬議中的開發(fā)活動可能導(dǎo)致的環(huán)境影響進(jìn)行整體性分析評估，以此為基礎(chǔ)制定污染預(yù)警和污染防治策略，合理調(diào)整人類活動。環(huán)境評價在預(yù)測、規(guī)劃方面擁有很重要的作用，進(jìn)行環(huán)境評價必須堅持評價的客觀性，可行性，經(jīng)濟性，并且盡量做到讓社會滿意。因此要堅持客觀性原則、經(jīng)濟性原則和可行性原則。GIS通過建立環(huán)境評價模型，建立拓?fù)潢P(guān)系，能夠集成管理與場地有關(guān)的環(huán)境信息。根據(jù)實際需要自動進(jìn)行環(huán)境狀況分析，降低人力資源消耗，增強評價結(jié)果的準(zhǔn)確性。GIS在環(huán)境影響評價中的應(yīng)用主要表現(xiàn)為：①區(qū)域環(huán)境影響評價。應(yīng)用GIS技術(shù)統(tǒng)籌管理區(qū)域內(nèi)的環(huán)境信息，如污染源，污染物的種類和地理屬性、影響環(huán)境質(zhì)量變化的因素，采用環(huán)境預(yù)測模型對區(qū)域內(nèi)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測，指導(dǎo)區(qū)域環(huán)境保護活動和人類活動。②項目環(huán)境影響評價。項目環(huán)境影響評價要建立在區(qū)域環(huán)境信息基礎(chǔ)之上，且大部分環(huán)境信息具有空間位置特性。應(yīng)用GIS技術(shù)，能完整的集成項目相關(guān)環(huán)境信息，準(zhǔn)確的評價并預(yù)測項目活動可能造成的環(huán)境影響；還能對項目進(jìn)行持續(xù)跟蹤監(jiān)管，保障項目建設(shè)發(fā)展符合預(yù)期計劃。③累計環(huán)境影響評價。累計環(huán)境影響評價是對一定區(qū)域內(nèi)的環(huán)境變化進(jìn)行長時段監(jiān)測，分析和評估。GIS強大的數(shù)據(jù)分析能力和建模預(yù)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(huán)境影響評價提供持續(xù)性的數(shù)據(jù)信息支持。

（四）水土資源管理

地理信息系統(tǒng)技術(shù)在地下水勘測、防洪預(yù)警、災(zāi)后重建等方面性能優(yōu)越。能為水文部門提供準(zhǔn)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(jié)合，及時預(yù)警洪災(zāi)隱患，模擬評估災(zāi)后損失；通過有機遙感控制技術(shù)，圖像處理技術(shù)指導(dǎo)災(zāi)后重建，優(yōu)化水壩和泄洪區(qū)選址。以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的水資源部門管理系統(tǒng)已經(jīng)投入實際應(yīng)用，并逐步推廣。國土資源部門可以應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行土地測量，勘察地勢地貌特征，建立詳細(xì)的土地信息數(shù)據(jù)庫，結(jié)合土地評價理論開展土地評價。根據(jù)土地評價結(jié)果，科學(xué)利用土地，規(guī)劃城鎮(zhèn)建設(shè)。

三、發(fā)展前景

GIS技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用時間雖短，但效果突出，還推動了“數(shù)字城市”、“數(shù)字地球”發(fā)展。目前相關(guān)專家技術(shù)人員正在致力于專家地理信息系統(tǒng)的研發(fā)；提高GIS數(shù)據(jù)庫容量，增強計算功能，結(jié)合遙感圖像和矢量分析，促進(jìn)GIS向更高維度發(fā)展；結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)增強GIS對具有分布特色環(huán)境問題的處理性能；利用3S集成技術(shù)構(gòu)建共享地理數(shù)據(jù)庫。

四、結(jié)語

目前我國GIS技術(shù)還存在較大發(fā)展空間，應(yīng)該注重考察我國環(huán)境現(xiàn)狀，逐步構(gòu)建適合我國環(huán)境科學(xué)發(fā)展的地理信息系統(tǒng)。借助其系統(tǒng)轉(zhuǎn)換功能、空間數(shù)據(jù)處理功能、拓?fù)浣！?shù)據(jù)建模、網(wǎng)絡(luò)建模等，獲取更加客觀、精確的環(huán)境信息和專題地圖，輔助環(huán)境管理與決策，優(yōu)化環(huán)境開發(fā)與保護方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]周楚凡.GIS技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2013（11）：104

[2].李旭祥等.地理信息系統(tǒng)在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2011（15）.

[3].李莉，張雄志.陳文英.GIS 技術(shù)及其在環(huán)境保護中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)動態(tài)，2010（1）.

[4].中國測繪學(xué)會測繪經(jīng)濟與管理專業(yè)委員會.測繪經(jīng)濟與管理研討文集[G].成都.成都地圖出版社，2010（20）.

[5].郝莉莉，馮啟言，王華.GIS 技術(shù)在環(huán)境管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境監(jiān)測與管理，2005（4）：17-20.