GIS在環境科學研究中的應用與展望

歐宇

摘 要：GIS技術可以有效地從多種信息學角度，對相應的空間體進行全方面的描述，并且結合有關計算機軟件的知識，可以有效地對地球表面的各項地理數據進行分析和判斷。GIS技術自身具有綜合性、復雜性的特點，可以深層次地挖掘環境科學的有關內容，將GIS技術的自身價值在環境科學研究中充分地展現出來。主要以GIS技術在環境科學研究中的主要應用為主題，針對有關內容進行論述。

關鍵詞：地理信息系統;環境科學;展望;應用

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術是一項新型的技術，可以將地理學、遙感學以及相應的計算機技術充分結合起來。最早在1967年就將地理信息系統研發出來，主要是儲存、分析一些土地統計局所收集的相應數據。隨著我國國際地位的不斷提升，現代人對于生態環境保護的重視度也越來越高。如何應對現在越來越復雜的環境問題，是有關人員需要著重探討的內容，也是現在環境科學著重研究的方向。傳統的研究環境科學的技術和方法具有一定的落后性，不能很好地適應現代社會的發展。GIS技術在環境科學中的充分應用，可以更好地加強研究的效果[1]。

1?分析GIS技術的功能和特點

GIS技術與其他技術相比具有很大優勢，對于一般的信息管理技術而言，具有以下特點和功能。

1.1? 輸出界面更加生動直觀

在有關系統中，相應人員可以利用電子地圖進行溝通和交流，而且操作人員可以依靠有關人員的認知和邏輯，更好地完成對數據的各項操作，在輸出界面上也會顯得更加生動直觀，幫助有關人員更好地理解。

1.2? 地理空間數據系統更加完善

與通常的信息管理技術系統相比，地理空間數據系統會更加完善，在數據的收集方面也會更加全面，大多數據都是來自實際案例，并且通過對期權方面的處理和研究，可以更好地得到相應數據分析的結果。將其導入相應的系統中，可以有序協調各項組織，并對這些數據進行高效的展示。除此之外，在GIS中，由于其數據參考的是同一空間坐標，在不同領域中可以對相應的數據和結果進行共享，方便了各個部門對GIS技術所分析的數據內容進行共享，使得數據的通用性大大提升。各部門負責人可以結合數據的結果來制定相關的戰略發展計劃，更好地增加整體經營收入[2]。

1.3? 整體的空間分析能力會更加準確

空間分析能力一直是現代人比較重視的內容，有關數據可以對相應的空間對象進行全方面的描述，同時也是空間對象的直接屬性。GIS技術可以根據地理對象的現象數據對其進行相應的分析，可以更好地展示相關的空間問題。有關人員可以圍繞這些空間問題采取解決措施，使得空間問題的處理變得更加高效。除此之外，GIS技術在應用過程中體現出來的易更新、定量、快速等多種特點，也是傳統的常規評價技術無法達到的水平。

1.4? 整體的工作范圍會更加廣泛

當一些有害氣體對周圍環境造成一定污染時，需運用GIS技術，并對當地的氣候有著深刻的認識，特別是一些風向的問題。傳統的系統只能在一些風向上建立模型，導致在對其進行評價的過程中存在不全面性。但是GIS技術的運用可以對污染物進行全方面的分析，并且通過精準的分析之后，可以建立相應的擴散模型，幫助有關人員處理相應的問題。

2 GIS技術在環境科學領域的具體應用

根據上述內容了解到，GIS技術展現出來的特征和優勢，是傳統的環境科學研究技術無法達到的水平。有關人員要充分利用GIS技術的優勢并制定發展戰略，更好地保障該技術在環境科學研究中的價值，以下將針對GIS技術在環境科學領域的具體應用進行分析[3]。

2.1? 在環境管理信息系統方面的應用

20世紀60年代中后期以來，一些發達國家就對GIS進行了充分的研究，像一些工業比較發達的國家，在相應的環境監測評價等各個領域都會建立信息管理系統。美國最早確定的AIRS系統和STORET系統，就是對GIS技術的充分應用。我國在該技術方面的研究比較晚，在20世紀80年代才對資源與環境管理信息系統進行研究，并且通過大量的研究和分析之后，初步確定了環境管理信息系統，像我國的水質管理信息系統、國家環境統計信息系統和國家污染控制管理信息系統等，都是充分應用了有關技術?！捌呶濉敝螅覈贕IS技術方面的研究越來越深入，并且也建立起更加專業的研究團隊，同時，也不斷完善了地方和全國性的空間型信息系統。與此同時，還開發了黃土高原信息系統以及相應的洪水災害預防地理信息系統。我國逐漸在各個大中型城市建立城市信息系統，尤其是在環境保護方面，江蘇省作為第一個省級環境管理信息系統的試點，在此之后推廣到各個城市。我國在環境空間信息和共享方面的開發，可以更好地滿足現代環境空間數據共享的需求，也為相應的環境保護領域提供了相關技術支持。

2.2? 在環境規劃和決策專家系統方面的應用

20世紀90年代以后，我國在GIS技術方面的研究獲得了飛速發展，開始向一些商品化生產階段轉變。很多GIS技術被運用于自然生態環境研究，對于城市定量考核方面，也建立了專項的城市環境保護系統。比如美國將其運用于環境數據的管理方面，并建立了更加完善的專業系統，制定了相關法律法規，在投資成本風險上作出了全方面的規定。比如美國將GIS技術充分應用于區域開發、城市管網設計、廢水處理廠、大氣污染等多個行業，發揮了GIS技術的價值和作用。

除此之外，GIS技術也可以在模型驅動方面開展相應的知識工作，是現代環境科學研究方面的重要話題。GIS技術和環境模型本來是不同的研究對象，但兩者之間的充分融合可以有效解決現代環境行業中面臨的各項問題。環境模型的完善工作，可以及時解決相應的環境問題，提高其整體算法的準確度;同時，還有很多空間特性，比如一些三維和二維的水質模型、地下水中運移模型，這些模型的應用可以更好地幫助有關人員加深對環境問題的認識，而且利用這些模型，可以對環境模型研制的對象產生全方面的認識，加深對動態變化的了解。

2.3? 在環境評價和預測方面的具體應用

通過以上內容的分析，可以知道GIS技術本身具有較強的空間分析能力，可以對相應的空間數據、屬性數據等進行多方面的分析，還可以利用RS對整個行業的數據進行及時更新。有關人員可以根據環境質量資料、污染源流域邊界等各項數據建立相關模型，對環境規劃和決策工作起到一定輔助性作用，比如美國地質勘察局會利用水文數據庫，對國家地表水資源產生充分的認識。除此之外，環境有關人員可以通過將傳遞模型和數據庫充分連接起來，有效偵查水資源中的營養物質和污染物的含量比。近年來，人們不斷深入研究GIS技術，地下水的殺蟲劑模型、污染物遷移模型、滲透帶模型都成為現代有關人員研究的重點。有關人員在早期對相應的假設穩定條件進行了回歸分析，并且結合指數模型，更好地描繪了地下水的脆弱性，了解了滲透帶鹽分布的具體區域，有效對地下水污染風險進行了監測，更好地幫助了有關人員認識到地下水存在的問題。

我國相關研究人員可以通過實測數據以及相應的擬合方法，全方位地認識濃度分布圖，充分了解污染物整體的空間分布情況，并對污染物的超標情況產生深刻的了解。通過對這些內容的認識，可以更好地反映全區的環境質量，比如上海環保局利用環境地理信息系統對其進行環境質量的監測，除此之外，該系統還具備查詢、雙向檢索等功能，更好地保障了生態環境。環境評價作為環境科學研究的重要領域，通過建立環境評價模型，可以更好地幫助有關人員深刻認識環境科學。傳統的環境評價主要是對數據進行相應的模型分析，并向大眾展示數據表或者分析圖。對于普通人員來說，理解起來有一定的難度，而且整個數據圖也具備一定的抽象性。但是，GIS技術在環境評價中的充分應用可以使評價結果變得更加生動，幫助有關人員對其產生深刻的認識[4]。

2.4? 在環境監測方面的應用

有關人員可以利用GIS技術對地下水進行相應的監測，并且對研究區域進行相應檢測報告的分析，更好地幫助其對地表和地下廢物設施開展管理工作，幫助有關人員盡快發現地下水存在的污染源，并且根據河流上方的監測數據，對地質以及排放到河流中的工業污水進行合理評價。除此之外，也可以運用GPS技術對污染源進行動態化監控，實現對整體污染總量的全方位跟蹤。

3?對GIS在環境科學研究中的展望進行分析

隨著我國經濟不斷發展，對水文資源的發展提出了更高的要求。GIS技術的多維發展可以更好地滿足現代社會對水文資源的實際要求，幫助GIS技術從二維走向了三維。GIS技術雖然在決策表達和地理空間分析方面存在一定的不足，但是其與水文資源模型的充分結合，可以有效地反映相應問題，擺脫傳統技術的局限性，對數據進行高效的分析。同時，也可以針對土地管理開展深層次的審計工作，使有關人員對各項工作進行深層次的管理和跟蹤。

我國GIS技術在環境科學方面的研究并不深入，在一些應用方面也沒有過多的認識。但是不可否認的是，GIS技術最終的應用效果較好。隨著GIS技術不斷成熟，相關地理環境技術也會得到廣泛應用，為我國環境科學領域提供更加高效的技術支持。

4?結語

在傳統GIS技術的研究過程中，各個部門都是獨立開發和研究的，缺乏標準化的技術要求，而且在信息交流和表達方面，也存在很大的阻礙。隨著現代信息系統的不斷完善，GIS技術在各個領域的優勢越來越明顯，且在環境科學方面的研究作用也越來越大，因此，有關人員要加強這方面的研究工作。

[參考文獻]

[1]李旭祥.地理信息系統在環境科學中的應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2]李莉，張維志，陳文英.GIS技術及其在環境保護中的應用[J].環境科學動態，2003（1）：11-13.

[3]李海強，郭成久，李勇.基于GIS的水土保持措施下坡耕地土壤養分變異特征[J].水土保持研究，2017（2）：43-48.

[4]齊林.GIS在城市交通規劃中的應用剖析[J].智能城市，2016（7）：272.