GIS在环境科学中的应用分析

作者简介：齐爽，男，出生年：1986年，籍贯：河北省故城县人，本科学历 ，助理工程师，从事环境评估工作。

摘要：本文结合GIS基本概念及应用优势，综合论述了GIS技术在大气环境动态监测、水资源环境监测等环境监测及数据处理、影响预测和综合评价、查询评价结果、专题地图生成等环境影响综合评价等环境保护方面的应用，GIS与环境科学的结合运用将充分发挥出巨大的发展潜力，地理信息系统（Geographical Information System，简称GIS）是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的、动态的地理信息为地理研究和决策服务的分析、处理、挖掘海量地理数据的通用技术，是一种采集、存储、管理、查询检索、分析及显示和描述空间数据的计算机系统。

关键词：GIS；环境监测；环境影响综合评价；应用

中图分类号：X87 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（a）-0000-00

GIS是在计算机软、硬件支持下，实现对整个或部分地球表层（含大气层）空间相关数据及属性的采集、录入、储存、编辑、处理、分析、输出等，主要包括硬件、软件、数据和用户四部分，较一般的管理信息系统具有强大的空间数据管理系统、形象直观的应用界面、强大的空间分析能力等。随着生态环境的恶化，保护生态环境已成为全社会关注的问题，GIS与环境科学的结合运用有着巨大的发展潜力，将被广泛应用于环境管理、环境监测、环境影响评价、环境规划等领域，可快速、准确获取环境信息，完成空间信息分析和图形处理等，从空间和时间上分析出环境资源现状及变化趋势等。

1 GIS应用优势

①GIS的标准化包括支持GIS工作的数据结构、数据交换格式的统一标准化，提供GIS工作基础数据接口的标准化，建立开放地理信息系统的互操作标准，寻求网络地理信息 系统数据和空间数据处理服务的标准方法等。GIS以上述标准化为基础，既有利于地理数据的维护，又节省了大量时间和经费。

②与其他普通软件相比，GIS具有独特的空间和属性数据管理以及空间分析应用功能，而且这是任何普通软件无法替代的；GIS可将地理学发展史中现论、方法与计算机有机结合起来，充分发挥出其强大的空间、属性分析能力，这是传统手段方式无法比拟的；GIS在环境科学中彰显出定量、快速、易修改、易更新，并能动态、模拟分析地理数据等特点，这也是常规评价方法难以实现的。

③GIS数据根据同一空间坐标及不同领域可享数据和结果，数据通用性相对增强，实现各部门之间的形成支持整个项目的战略决策系统，完成数据的共享和自由交换，并通过WEBGIS及时成果。

2 GIS在环境科学中的应用

2.1 GIS环境监测

2.1.1 GIS大气环境动态监测

随着城市的扩展和人口的增多，机动车数量急剧增加，城市向着工业化方向发展，工业排放的大量有害物及机动车废气等使得城市空气遭受严重污染，改善大气质量，维护生态环境平衡是当前多国家和地区迫切需要解决的问题。人类赖以生存的大气环境具有空间尺度大，空气流动性强等特点，地面是自然环境中的空气不可逾越的固体边界。GIS技术适用于对大气环境动态监测和分析，利用地理信息系统技术和数据库管理技术收集并整理主要污染物、污染物扩散范围、周围地形及存在大气污染隐患的工厂企业及其位置信息等，建立地理信息数据库，然后通过GIS空间分析和数据显示获取污染物在大气环境中的浓度分布图，最终得出污染物的空间分布及超标情况。我国“七五”环保项目中“国家大气环境信息系统”就是充分利用了GIS技术实现对大气环境的监测和分析的。

2.1.2 GIS水资源环境监测

水是人类赖以生存和发展的重要物质条件之一。当前，由于水源污染趋于严重并存在复合型污染，造成大量水源不能饮用。近几年，GIS技术被用于水资源环境监测和管理中，其强大的空间信息管理和分析功能完全符合水资源环境空间信息量较大的特点，可实现科学有效的进行组织和管理水质监测数据及空间数据，有利于管理人员查询、编辑、修改各种空间信息；而且还可利用GIS空间分析及图表分析优势，分析空间和监测数据，并制作专题图表，为管理部门制定水污染治理方案提供出有效的信息支持。

2.2 GIS在环境影响综合评价

2.2.1 数据处理

环境影响综合评价工作涉及大量的工程项目规划数据、区域自然环境和社会经济环境数据及污染物排放数据和环境本底值等用于评价的基础数据，利用GIS技术开展该项工作，可将这些大量数据存入属性数据库，并绑定评价区域地理空间位置，有利于开展环境影响预测及评价时随时调用任一区域相关数据，并可根据设定值查询和检索数据。GIS对海量数据快速处理能力满足了对环境影响评价中大量数据分析、预测和评价的要求，并将评价结果经程序设计存入数据库中，再通过关系化数据库语言作出评价区域结果分级检索并生成专题图，准确、快速、灵活的处理数据，这种强大的技术支持促进了环境影响综合评价工作的数字化发展。

2.2.2 影响预测和综合评价

在进行环境综合分析及评价时，可充分利用GIS极强的管理空间数据及空间数据分析功能，将环境影响综合评价的原始数据、预测数据与地理区域空间位置数据相结合，获取不同方法分析及评价结果，然后将这些结果采用数据库、图形、图表等方式存储用于以后应用。同时，通过编制应用软件使GIS与各种综合评价方法集成，设计出专业环境影响综合评价应用软件有目的的进行各种评价结果的空间分析，从而使环境影响综合评价处理速度及空间表现力得到进一步提升，而且实现在评价区域地图上按照不同要求对所提供的预测分析结果进行显示或打印。

2.2.3 查询评价结果

应用GIS进行环境影响评价，可实现全面、快速的查询区域人口数据、地理位置数据、污染源排放数据、影响预测数据、评价结果数据等，并能在查询过程选择任一地点进行查询，也可进行利用综合污染等级、污染物浓度等条件查询，查询结果会迅速、准确的出现在区域电子地图上，并可对电子地图进行随意放大、缩小、移动、旋转等便捷操作，充分发挥GIS快捷准确的技术优势，有利于管理人员进行管理和决策。

2.2.4 生成专题地图

根据评价要求，GIS技术可对数据库中原始资料进行相关分析计算得出区域环境影响评价结果，然后把结果存入数据库。应用软件可任意调用数据库中相关数据，当绑定数据与区域地图，就可以运用条形图、饼型图、点密度图集填充区域图等一定的图形表示方式，在地图上自动生成评价结果专题图。评价人员根据需要随意选取专题地图生成方式，GIS系统就会自动生成相应的环境影响综合评价结果图。

3 GIS在其他环境科学领域中的应用

GIS技术可将数据及地图连接起来，建立拓扑关系，进行空间分析、查询及各类专题图的制作等，直观、形象的显示环境质量和污染状况，并可选择各种评价方法进行单要素评价和区域综合评价，实现评价因子分析、计算和评价成果的自动输出，完成GIS项目环境影响评价、区域环境影响评价及累积环境影响评价等环境影响评价应用，降低人工劳动强度，提高评价工作进程。而且，还可利用GIS空间分析技术与基础数据和空间图形库结合，对环境数据收集管理、环境质量评价预测及污染控制规划等方面进行相应处理，更加快速、直观、时效的放映环境规划决策过程，充分发挥GIS在环境规划中的及时更新数据、实时查询地理空间信息和属性数据以及可宏观把握、微观分析的功能优势。

参考文献

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[2] 姚申君，吴建平，易敏，等. GIS在环境影响评价中的应用[J]. 环境科学导报，2007，26（6）

[3] 徐华山，任玉芬，向中林. GIS在环境科学中的应用[J]. 干旱环境监测，2007，21（1）