地理信息系統技術在環境科學中的應用

楊佳曉

摘 要：隨著GIS技術的不斷發展，其在環境科學領域中的應用也愈發廣泛。本文采用系統分析法對GIS技術在環境科學領域中的各個方面的應用現狀進行了深入地研究與分析，并對該技術的應用前景進行了探討與展望。研究表明，GIS技術在環境預報、環境監測、環境管理以及環境影響評價等各方面均得到了高效應用，涉及到的相關問題也均得到了有效解決。

關鍵詞：環境監測;環境規劃;地理信息系統技術;環境科學

1地理信息系統綜合概述

1.1地理信息系統的概念

就目前來看，GIS地理信息系統的應用已涵蓋到了各大領域，無論是理論研究，抑或是實踐應用均獲得了較大提升。GIS地理信息系統是一項基于計算機軟硬件技術以及地理空間數據庫，通過對空間數據庫進行采集、分析、顯示、管理、操作，同時借助地理模型分析法對空間以及動態地理信息展開分析與加工的技術。該技術在環境保護領域得到了有效應用，能對環境進行客觀有效的評價。地理信息系統是在計算機軟硬件共同支持下，聯合數據管理系統技術軟件共同組成的空間信息系統，已成為當前各領域不可或缺的空間信息系統。其一方面可以對整個地球表層的地理數據進行系統分析，另一方面還可以對包括大氣層在內的空間相關地理分布數據進行分析。總而言之，GIS地理信息系統是一項建立在地理空間數據庫以及計算機系統基礎上，對地理信息進行高效準確地采集、分析、描述、儲存、管理、運算等的現代化空間信息系統。

1.2地理信息系統的功能

GIS地理信息系統的功能即該技術在地理數據處理以及應用中所發揮的效用，包括地理數據采集與輸入、數據存儲與管理、數據運算與分析、圖形和圖像處理等常用功能，以及地形表面操作、拓撲疊壓、緩沖區域分析以及地理投影變幻等特色功能。就目前而言，不少地理信息系統產品都具備用戶操作、投影成像意見及通訊開放等功能，該技術的應用因此更大眾化、便捷化、高效化。

2地理信息系統技術在環境科學中的具體應用

2.1GIS技術在環境管理方面的應用

長期以來，環境管理均受到數據錯綜復雜、難以系統管理與分析等問題的限制，GIS技術的發展與應用打破了這一限制，解決了環境管理中涉及到的數據難題。GIS技術通過對數據進行采集、描述、分析、運算等操作，將環境統計數據以及環境質量數據展開有效分析與處理。此外，GIS技術還具備對環境管理數據進行科學分類的功能，如社會經濟數據類別;水資源、大氣資源與質量類別;生物資源以及噪聲等類別，對環境各類因素進行了系統化、組織化的管理。GIS技術在環境科學中的應用使得環境科學規劃的可行性與有效性得到了提升，同時節省了大量的人力、物力資源，縮短了環境科學管理與規劃的耗時。

2.2GIS技術在面源污染方面的分析

近幾年來，我國經濟迅猛發展的同時，環境、大氣污染等問題也愈發難以忽視。要實現可持續發展的目標，當務之急是要處理好環境污染問題。環境科學將目前的污染問題統歸為面源污染問題，即污染范圍較廣、成因較為復雜，需要區域聯防聯控的一類污染。如今，GIS技術的誕生、發展與應用將成為研究面源污染有力武器。例如，針對某一污染河流水質展開研究與分析，可借助面源污染模型聯合地理信息系統技術綜合分析，既可以有效生成圖形類分析結果，還可以準確反應出污染嚴重程度與易受侵蝕區域。此外，最后還可以借助GIS的評價功能對河流進行面源污染評價，使環保部門的面源污染治理工作的開展有據可依、高效高質。

2.3GIS技術在水文環境研究方面的管理應用

GIS技術對地表、地形、大氣等環境要素的管理與分析成效顯著，對水文環境的管理與分析所發揮的作用也不容小覷，即利用GIS技術中關于水文環境的特定程序對某一區域的水文環境展開綜合分析與處理。例如，可將柵格型地理信息系統同有限元方法聯合支持暴雨徑流的研究，可以有效分析出洪水泛濫以及高徑流量情況并可生成清晰的圖形，進而可模擬出該區域洪災對區域內地標物質的影響，并能夠依次作為水壩或是泄洪地點的選擇依據。除此之外，GIS技術還具備建立科學系統的水文數據的功能，如降雨量、降雨周期、地址數據降雨情況以及含水層等數據的采集、描述、分析、處理等。這些數據的收集與處理為工程部門的工作開展提供了科學有效的依據。

2.4GIS地理信息系統在監測網絡系統中應用

一般來說，要評價某處環境受到污染源污染的程度，不僅要對綜合樣品濃度、排放數據進行研究，還要考慮不同地理空間環境條件信息、天氣條件等信息。GIS技術實現了對污染源的地理空間環境信息展開分析的功能，所以也能實現將數據在一定空間范圍內分布，加強環保網站的功能，通過對區域單位監測網絡的不斷完善，能充分發揮并提升各級環境監測站的監測能力，為環境保護水平的提高提供了技術支撐。

2.5GIS地理信息系統在大氣污染監測與管理中應用

GIS技術還能用于研究環境污染物容量區，甚至能直接描述出城市與區域的環境。氣象環境因素的干擾，使得同一污染物的污染程度以及所污染的范圍有所差異。就目前來看，在大氣污染監測與管理中，采用定量分析與空間分析相結合的GIS技術來控制大氣污染源的監測和污染排放成效顯著。GIS技術不僅能整合數據和圖形的空間分布，還能提供數字與空間思維支持。對比傳統地圖分析方法，GIS技術能更快捷、更有效地對數據展開定量分析。

結語

近幾年來，隨著GIS技術的逐步完善與升級，其在環境科學中的應用也越發普遍，包括環境管理、監測、影響評價、水文管理、面源污染等方面。GIS技術在環境科學領域中的應用一方面使得環境科學管理與監測更高效高質，另一方面也使得環境科學相關工作的開展更有據可依，從技術上為我國實現可持續發展提供了支持。筆者建議，應大力推廣GIS技術在環境科學中的應用，使其充分發揮在環境保護、環境污染治理中的作用。

參考文獻：

[1]馬宇航，高志英，侯晶晶.地理信息系統技術及其在環境科學中的應用[J].黑龍江科技信息，2015，35（3）：101.

[2]張則飛.海洋地理信息系統的應用現狀及其發展趨勢研究[J].城市建設理論研究，2014（11）：125-127.