GIS在环境中的应用
摘要：地理信息系统（GIS）技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息分析技术，用于支持对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示的计算机硬件、软件系统和处理过程,是一种管理工作和决策支持系统。GIS技术不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试，便于制定决策、进行科学和政策的标准评价，而且可以有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较，也可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流，明显地提高工作效率和经济效益，为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。一． GIS技术在资源环境领域的应用
GIS技术最初在土地资源开发与管理上的应用主要是土地利用现状调查和城镇地籍调查图件和属性数据的存储、查询等管理工作等，基本上没有数据的空间分析及其它决策功能。随着技术的不断发展，目前在土地科学中的应用主要包括了土地评价工作（土地的适宜性或多宜性评价、土地的生产潜力评价、土地持续利用评价、城市地价评估、耕地地价评价等）；土地利用规划（包括土地利用总体规划、土地利用多目标规划）；土地利用与土地覆被现状分类与制图；以及土地利用与土地覆被动态监测。
地理信息系统在生态环境研究中应用广泛,主要有：(1) 生态环境背景调查(2) 用遥感信息与地面站点监测信息相结合，对环境（水、大气及固体废气物等）进行动态、连续监（3）利用"3S"技术支持自然生态环境监测、预报与评估（4）面源污染的监测、分析与评价。
资源环境管理的内容包括资源环境状况、动态变化、开发利用及保护的合理性评估、监督、治理、跟踪等方面。由于资源环境的空间和时间的非均匀性，利用以空间信息管理及分析为主要功能的地理信息系统（GIS）对资源环境进行管理才能够实现真正的有效管理。目前，我国GIS在一些资源环境管理领域已得到了应用，如林业领域已经建立了森林资源地理信息系统、荒漠化监测地理信息系统、湿地保护地理信息系统等；农业领域已经建立我国土壤地理信息系统、草地生态监测地理信息系统等；水利领域的流域水资源管理信息系统、各种灌区地理信息系统、全国水资源地理信息系统等；海洋领域的海洋渔业资源地理信息系统、海洋矿产地理信息系统等；土地领域建立了土地资源地理信息系统、矿产资源地理信息系统等；这些地理信息系统在资源环境管理方面发挥了一定的作用。
从国内外发展状况看,地理信息系统技术在重大自然灾害和灾情评估中有广泛的应用领域。从灾害的类型看,它既可用于火灾、洪灾、泥石流、雪灾和地震等突发性自然灾害,又可应用于干旱灾害、土地沙漠化、森林虫灾和环境危害等非突发性事故。就其作用而言,从灾害预警预报、灾害监测调查到灾情评估分析各个方面,综合起来有如下几点:①进行灾情预警预报;②对灾情进行动态监测; ③分析探讨灾情发生的成因与规律;④进行灾害调查;⑤灾害监测;⑥灾害评估等。
二．GIS在生态环境研究中的应用
GIS作为多学科交叉的产物,可以为现代生态环境研究提供有效的理论方法和技术支持,在生态环境研究中, GIS可以将不同来源、不同类型的数据进行综合,从而为不同地区生态环境科研工作者和决策者提供数据与信息支持。GIS可以对生态环境信息进行提炼与升华、加工和再生以获得某以生态环境问题解决的目的、计划和策略。现代生态环境研究的发展要求GIS的支持,而GIS为生态环境研究提供了有力的技术保障。
GIS的生态环境信息模拟分析是对生态环境数据较为深层次的处理。是GIS应用生态环境研究中最为重要的组成部分,是生态环境数据演变为生态环境信息乃至生态环境知识的关键步骤。它是以GIS技术及其他信息技术为基础,实现对生态环境信息进行加工、再生来获得某一生态环境问题的最终解决这一目的、计划和策略信息。GIS软件可对多时相、多数据
源进行融合分析,通过对多源、多时相遥感图像的分析能,对过去历史过程进行近似的再现与模拟,并对未来的生态环境演变进行模拟和演示。生态环境演变的周期长,一旦失衡,就很难复原,而且造成的灾害也是致命的,所以综合应用“3S”技术监测生态环境的演变、模拟生态环境演变带来的后果、预警生态环境灾难的发生具有现实的意义。基于GIS的生态环境信息模拟分析可分为以下三个方面〔1〕:基于数量分析方法:在基于GIS的生态环境研究中,数量分析方法的引入是生态环境研究从定性描述走向定量分析的重大突破。随着数据定量分析理论的发展,在GIS中采用分析手段也日益丰富。例如,图形分析方法广泛应用于生态环境数据的质量控制、数据进化、探索性数据分析和数据管理。基于模型的分析方法:基于模型技术应用为生态环境的结构与过程以及对系统未来预测提供了有效方法。生态环境系统模型可以分为匀质斑块系统模型和空间异质系统(景观、区域)模型。前者没有考虑空间异质性因素的影响,适合于空间范围较小时使用;后者考虑了空间的耦合作用,可以在较大范围内使用。应用GIS技术对生态环境进行基于模型的分析方法已成为生态环境研究的热点。
GIS应用于生态环境研究的一个重要方面就是实现生态环境数据的传递和信息的传播。GIS与WebGIS技术的发展为传播具有空间特征的生态环境数据提供了可能。生态环境信息的表达不再仅仅是模拟符号,实现了数字化、多媒体化、信息交换的实时性与网络化,促进了生态环境信息广泛意义上的信息共享。
三．GIS技术在环境保护中的应用
随着我国环境信息化的快速发展和计算机新术在环境保护领域的广泛应用,环境信息系统在境保护管理和决策工作中发挥着越来越重要的用。而地理信息系统技术的出现为环境保护工作向信息化、现代化提供了技术支持。目前,全国27省级环保局及一百多个城市环保部门都已购置了可结合数字地图查询历年监测数据及各种统计数据,进行空间分析(如缓冲区查询与分析)、辅助决(容量计算及污染状况的预测)为流域水环境的科化管理和决策提供了先进的科学手段。
在进行自然生态现状分析过程中,利用GIS可以比较精确地计算水土流失、荒漠化、森林砍伐面积等,客观地评价生态破坏程度和波及的范围,为各级政府进行生态环境综合治理提供科学依据。国家环保总局把GIS技术与遥感技术相结合,对我国西部12省的生态环境现状进行调查,得到了西部地区生态环境的空间分布与空间统计状况、生态环境质量状况和生态环境变化的空间规律特点,为该地区经济的可持续发展与资源环境的可持续利用提供了科学依据。青海省遥感中心将“3S”技术运用到青海湖环湖重点区域调查上,快速查清了该区域土地利用、土地覆盖现状,建立了生态环境数据库和生态环境评价指标体系,为政府规划决策、资源开发、环境保护提供了宝贵资料。
由于GIS能够集成管理与场地密切相关的环境数据,因而也是综合分析评价的有力工具。环境影响评价是对所有的改、扩、建项目可能产生的环境影响进行预测评价,并提出防止和减缓这种影响的对策
与措施。利用GIS的空间分析功能,可以综合性地分析建设项目各种数据,帮助确立环境影响评价模型。由于GIS系统具有层的结构,可将不同的环境影响进行计算并叠加。深圳市环境保护研究所已利用GIS技术进行编制环境影响评价报告书和制图。在区域环境质量现状评价工作中,可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起,利用GIS软件的空间分析模块,对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价,以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。如通过叠加分析,可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图;通过缓冲区分析,可显示污染源影响范围等。
四．总结
总之，GIS技术在环境的多个方面都有应用。随着国家环境地理信息系统的建立和100城市日援项目的实施,GIS技术必将在环境领域得到更广泛的应用。
