地理信息系统技术及其在环境科学中的应用
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科技论坛 ・１０１・ 地理信息系统技术及其在环境科学中的应用 马字航 （辽源职业技术学院，吉林辽源１３６２００） 摘要：当前，我国的科学技术在不断的进步，地理信息系统技术在社会发展过程中也得到了十分广泛的应用，环境科学领域也不例 外，这项技术的应用也使得环境科学不断的进步，因此该技术在环境科学领域有着非常好的发展前景。主要分析了地理信息系统技术及 其在环境科学中的应用，以供参考和借鉴。 关键词：地理信息系统；环境科学；环境工程 最近几年，人们对环境越来越重视，越来越多的人投入到了环 境科学的研究当中，在研究中，越来越多的新技术得到了应用，其中 ＧＩＳ技术就是非常重要的一个，而推动该技术得到广泛应用的因素 有很多，当前，微机和个人工作站的性价比比较高，而且其能够体现 出非常好的效果，因此这一技术也得到了人们的认可和欢迎。 １ ＧＩＳ概述 ＧＩＳ技术是数据管理系统和计算机辅助技术的融合，在这一过 程中还加上了对空间数据的管理和分析，该技术的优势十分明显， 它能够对地理对象的拓扑关系进行科学和准确的分析，ＧＩＳ中的数 据对象可以很好的按照其空间关系和数据的性质对研究对象予以 全面的分析，同时还能按照它们之间存在的空间关系对其进行全面 的分析，此外，ＧＩＳ技术在应用的过程中还能允许用户在一个可视 的地图上对操作中产生的相关数据进行全面的控制。 ＧＩＳ引擎提供大量操作分析功能，包括：测距、投影变换、统计、 拓扑叠压、缓冲区分析、地形表面操作、网络分析等等，许多ＧＩＳ产 品允许用户利用宏语言对系统进行扩展，包括定制菜单和函数等， 有的还支持与外部应用程序进行开放通讯。 所有的ＧＩＳ都具有某种形式的地理数据库，其中包含空间数 据、拓扑关系、属性数据等，一些ＧＩＳ产品还提供完整的关系型数据 库能力，或允许与外部数据库管理系统（例如，ｄＢａｓｅ、ｏｒａｃｌｅ、Ｓｙｂａｓｅ）通 信，以便集成地理数据和非地理数据，从ＧＩＳ的数据库设计模型角 度来看，ＧＩＳ产品已进入第３、第４代。文件型ＧＩＳ的图形和属性均 由文件系统管理，其典型代表是Ｉｄｒｉｓｉ（美国Ｃｌａｒｋ大学开发），国内大 多数自行开发的软件均属此类，混合型ＧＩＳ的图形以专门的文件方 式存储，并由专门的图形软件处理，而属性数据由商业化ＤＢＭＳ管 理，其典型代表是Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ（美国ＥＳＲＩ）及Ｇｅｎａｍａｐ（澳大利亚 ＧＥＮＡＳＹＳ），整体ＧＩＳ的图形和属性均由一扩展的关系型ＤＢＭＳ管 理，其典型代表是ＳＩＣＡＤ／ｏｐｅｎ（西门子利多富）及Ｓｙｓｔｅｍ９（美国ｕ— ｎｉｓｙｓ），一体化ＧＩＳ将图形和属性数据封装在一起，由面向对象的 ＤＢＭＳ统一管理，目前尚无成熟产品，后两者是ＧＩＳ的发展方向。 ＧＩＳ可以根据若干原则来分类，例如：所完成的任务、目的、专业 类型、系统功能、用户类型、行政等级、空间数据模型、数据结构、地 理范围和系统操作难易程度等，这里介绍按照ＧＩＳ空间数据模型的 不同，将ＧＩＳ软件分为以下几类： 栅格、二维拓扑矢量、数字高程模型（ＤＥＭ）、不规则三角网 Ｎ）、 三维模型、时序模型等。栅格数据模型在许多产品中都存在，但趋势 是更灵活的二维拓扑或不规则三角网。真正的三维和时序模型还很 少使用，但它们是未来的研究方向，另外，图象ＧＩＳ将遥感图象与 ＧＩＳ矢量分析紧密结合起来，对地形进行三维立体观察和ＧＩＳ分析， 这也是目前的研究方向之一。 不同种类的应用对地理数据的比例和精度要求不一，一般说 来，环境管理和规划中应用的比例尺范围是１：５０００００—１：１００００，城市 规划和交通规划应用的比例尺可达１：１０００甚至更大。 ２ ＧＩＳ在环境科学与工程中的应用 ２．１环境管理。在国家和地方环保部门工作的过程中是需要很 多环境质量数据和统计报表的，ＧＩＳ系统在运行的过程中可以对不 同的环境资源进行全面的管理，同时还可以将这些数据整理好，之 后还能十分有效的将这类信息统计起来应用在土地利用规划和环 境统计工作当中。 ２．２环境影响评价。因为ＧＩＳ系统能够对和场地相关的数据进 行全面的集成化管理，比如地表和地下水质、土地资源的具体利用 状况等等，所以其在应用的过程中比较适合当做环境影响评价分析 和辅助决策的一个重要的手段。研究人员使用ＧＩＳ技术对某地区进 行了环境影响评价工作，在研究的过程中也建立起了一个环境数据 库、地表水污染路径模型，此外还对该地区的经济发展给环境带来 的影响进行了详细的分析。 ２．３面源污染分析。面源污染的特点比较鲜明，它影响的地域范 围比较广，同时形成这种污染的原因也存在着非常强的复杂性，面 源污染也成为当前研究过程中非常重要的一个课题，研究人员将农 业面源污染的模型和地理资源分析支持系统等充分的结合在一起， 分析了棉花苑污染对某地区河流水质的影响，同时还在这一过程中 以地图形式当做是输出的结果，同时还要在这以过程中标出容易受 侵蚀因素影响的地区。 ２．４水资源管理分析。因为ＧＩＳ可以对和场地关系相对密切的 地形和水文以及其他的环境数据进行全面的管理，同时还要将它们 和一些特定的应用程序联系在一起，这样一来就能够对复杂性比较 强的水资源问题予以全面的分析。因此这一技术在水资源管理方面 应用也是非常普遍的。研究人员使用ＧＩＳ技术建立了一个能够对地 质水文数据进行收集、维护和按需提供的系统，同时它也可以对不 同的部门进行全面的工程设计和保护地下水有效途径的研究，这一 系统可以按照井点的位置进行空间的定位和查询，此外还能按照需 求生成一维到三维的图形。 ２．５给水管网的设计和管理。因为ＧＩＳ在应用的过程中可以构 建一个二维矢量拓扑关系，尤其是其能够体现出非常好的网络分析 功能，这样一来也可以为城市排水管网的规翅Ｊ设计以及管理调控提 供一哥相对比较有效的工具，网络分析的过程中可以实现非常强大 的功能，正式因为这些强大的功能，才使其得到了更加广泛的应用。 ２．６近海水域管理和分析。污水排江排海研究会受到多种因素 的影响，所以当前的研究中，怎样建立一个科学合理的模型对近海 水域进行模拟和分析也就成了非常重要的一个问题。相关的研究人 员使用ＧＩＳ技术将遥感数据的处理、建模和统计分析充分的结合在 了一起，对羽流进行了详细的分析，这样就可以对水域当中漂浮物 的具体分布予以全面的分析。 ２．７环境监测。环境监测过程收集的信息通过ＧＩＳ能够实时存 储和显示，用于分析和辅助决策，研究人员利用ＧＩＳ技术对地下水 的监测网络进行了设计，可以对所选研究区域进行详细的场地监测 和分析，有利于管理地表和地下废物设施、及时发现潜在污染源，加 强对水源井的保护，还能为填埋场选址提供决策支持。 ３结论 ＧＩＳ技术在环境科学领域应用的过程中可以展现出其强大的功 能，在我国已经有不少成功应用的例子，所以在我国环境科学研究 发展的过程中，我们应该合理的应用ＧＩＳ技术，使其优势更为充分 的发挥出来。 参考文献 【１】罗永．ＧＩＳ技术在环境科学中的应用Ⅱ】．内蒙古科技与经济，２００９ （２）． ［２】陈文锋，戴宏民，周均．地理信息系统技术在环境科学中的应用Ｕ１． 重庆工商大学学报（自然科学版），２ｏｏ９（￣）． 【３１帅方敏．地理信息系统技术在环境领域中的应用『Ｊ１．山西科技， ２ｏｏ７（１）． ［４】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。２ｏｏ７０）．
