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地理信息系统在环境科学领域的开发与应用

  摘 要:当前,环境建设越来越受到人们的关注和重视,地理信息系统在环境监测领域也得到了非常广泛的应用,这项技术的应用极大的提高了环境科学领域的研究水平,同时随着地理信息系统技术的高度发展,其所发挥的积极作用也得到了十分充分的展现。
  关键词:地理信息系统(GIS);环境科学;开发应用
  地理信息系统在很多领域都得到了非常广泛的应用,在环境科学研究当中也不例外,地理信息系统在很多方面都有着非常大的优势,尤其是在数据的采集和处理环节,在环境研究当中,我们必须要采取有效的措施对其加以科学的应用,只有这样,地理信息系统的优势才能得到更加充分的展现。
  1 GIS技术及其特点
  1.1 数据输入
  绝大多数GIS系统都有强大的数据采集功能,支持多种格式的输入输出,主要包括手扶跟踪数字化、图形扫描、终端键盘直接输入、现成数字化数据的录入和转换等。
  1.2 数据处理
  GIS对图形数据和属性数据的处理主要包括数据编辑、数据综合、数据匹配等,最终形成具有拓扑关系的数据库。根据GIS对空间数据处理方式的不同,可以分为栅格数据(GRID)、二维拓扑矢量数据、数字高程模型(DEM)、不规则三角网(TIN)、三维模型和时序模型等。
  1.3 图形文件生成与输出
  GIS具有很强的图形显示与地图制作功能,例如ARC/INFO中的ARCPLOT模块,带有丰富的符号库和造色方式,可根据用户需要设置符号和颜色,并根据编辑好的空间数据分层选择,通过逐层叠加形成各种专题图。显示和校正好的图形,可通过打印机、绘图机等设备输出。
  1.4 模型开发
  很多GIS系统在应用的过程中都具有自己的系统开发语言,用户在对系统进行应用的过程中可以充分利用系统开发语言建立一个自己需要的模型,同时还能让模型在GIS系统当中运行,这样也就能够使得GIS和应用模型合为一体,这种功能也为GIS和环境模型的结合提供了非常大的便利。
  2 GIS在环境科学中的应用领域
  2.1 环境信息系统
  在政府环保部门的工作当中需要有非常多的环境信息作为工作正常开展的基本条件,这些环境信息的种类比较繁杂,同时在工作中还需要对信息进行采集、处理和统计分析等等,这样一来也就构成了非常琐碎和繁杂的业务,传统的环境信息数据库因为空间上存在着一定的不足,所以也没有办法对环境空间进行全面的管理分析。而GIS技术在环境管理中使得自动化水平有了非常显著的提升。它主要借助分析数据的空间分布和监测信息的时序变化来对数据进行比较分析,这样也就可以对信息进行交换,从而使得很多比较抽象的信息变得更加的具体,给工作人员透彻正确的理解信息提供了非常大的便利。同时也能够根据要求做成不同的图标来展现。
  我国从20世纪80年代开始对GIS技术开展了全面的研究,它结合了遥感技术在环境问题监测方面发挥了重要的作用,这一技术的应用使得数字地图得以实现,同时在这之后也开发出了很多不同层次的环境信息系统。
  2.2 环境质量管理系统
  环境质量管理的过程中主要的目的就是对环境的质量进行监督评价,主要有污染物排放情况的监测和环境质量状况的检测。通常它都要按照环境的诸多要素来分项目对其加以处理。主要是由不同级别的监测站开展日常的监测工作。是环境变化趋势分析过程中必须要有的一个基本的数据。因为污染物排放口和环境监测点在空间层面上存在着一定的特征,GIS技术可以在数据的处理、管理和保存等方面创造非常好的条件。环境信息也逐渐走向了标准化,这样也就使得环境质量方面的信息更加的生动直观。此外我国的很多城市在发展中都设置了空气质量周报的活动,一些城市还进行了空气质量预报活动。借助一些先进的环境模型,在GIS二维矢量数据的基础之上,开发GIS分析模型,充分利用其可视的优势,这项工作的改进和完善将对我国环境工程建设产生非常重大的影响。当前很多城市已经开始研制在GIS基础上的环境质量信息系统。鉴于我国当前的环境现状,这项技术一定能够创造出非常好的社会效益和环境效益。
  2.3 城市与环境规划专家系统
  环境规划是环境决策支持系统建设中一个不容忽视的环节,它主要是借助城市发展过程中区域或者是流域的资源、人口以及经济等诸多方面的基础数据,充分结合社会发展的基本规律和环境质量方面的转变制定城市、区域和流域的环境规划,在这样的情况下也就能够给政府的科学决策奠定良好的基础。在工作中要对模型进行分析、评价和识别,同时还要建立一个环境质量模型,并对其的不足进行改进和完善。
  2.4 环境影响评价
  环境影响评价是保证社会建设和环境保护始终处在一个协调发展状态的重要制度,对所有改建或者是扩建的项目对环境可能会产生的影响要进行全面的评价,同时还要在这这一过程中采取有效的措施减少这种不利的影响,这也是环境影响评价中最为重要的内容。使用GIS的空间分析功能,我们可以建立项目对环境影响评价的模型,同时GIS还具备非常好的数据分析和处理的功能,这对环境评价工作而言有着十分积极的意义。此外模型还要和GIS技术有机结合在一起,提高集成化和可视化的水平,这样就可以在污染物流体空间层面做好模拟工作,它对提升环境影响评价工作的质量有着十分积极的意义。
  GIS和环境模型的充分结合将成为GIS技术开发和应用的一个最为重要的发展前景,尤其是要加强对GIS三维、是虚化和动态模型显示的功能进行开发和建设,它对环境影响评价工作而言有着十分重要的作用。GIS用户界面非常友好,同时数据共享十分的彻底,空间分析操作的流程也不是十分的繁琐,总体的分析结果显示更加的生动和清晰,这样也就在视觉效果层面有了非常大的改进,模型的功能也会在这一过程中大大的改进。
  2.5 城市管网和污水处理厂的设计与管理
  城市排水管网和污水处理厂所组成的一个统一的系统在设计和运行管理上都是非常复杂的,GIS数据输入、查询和管理以及输出等可以发挥出其非常大的优势,城市排水管网的规划设计和管理都能通过GIS技术来建立模型,网络分析技术也在GIS技术的作用下得到更加充分的发挥,其优势也会得到全面的展现。此外,将河流水质模型和其他的规划模型也应用到GIS分析模块之后,就可以建立一个功能性非常强的决策支持系统,它可以对城市区域的划分和污水厂的选址提供决策支持。
  结束语
  GIS所提供的崭新的操作空间数据的环境,可以很好的实现数据与底图相连接的地图编辑、建立拓扑关系、数据管理、空间分析和输出显示,并具有方便的数据传输、共享以及强劲的模块扩展功能。GIS技术在环境科学领域的应用方兴未艾,我国在该领域正进入正规化发展的新阶段。当前应该充分利用国内外成功的应用范例,开发与扩展GIS的应用系统,加强GIS中分析模块与环境模型的结合与集成。随着GIS技术的发展,特别是在图象处理、数据三维化及其与RS和GPS技术结合等方面的进展,预期GIS在环境科学领域中的应用将很快进入迅猛发展阶段。
  参考文献
  [1]姚申君,吴健平,易敏,於家.GIS在环境影响评价中的应用[J].环境科学导刊,2007(6).
  [2]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(1).
  [3]荆平,王祖伟.环境决策支持系统的设计技术及发展趋势[J].环境科学与技术,2006(3).

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