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地理信息系统技术在环境科学中的应用

  摘要:现阶段,随着科技的进步,先进科学技术转化为生产力的速率不断提升,使得人们的生活呈现出明显的“日新月异”。目前,正处于经济发展的后工业时代,人们在工业时代对环境的破坏已经遭到了大自然的报复。为了更好地实现对环境现状的治理效果,地理信息系统技术的应用逐渐显得重要起来。为了探究地理信息系统技术在环境科学中的应用,本文以地理信息系统技术为切入点,对其在环境治理和保护工程中的应用进行了探讨,希望能够促进高效环境监测系统的完善,促进生态环境的有效改善。
  关键词:地理信息系统技术;环境科学;应用;污染
  环境科学是近现代以来新兴的一门科学,主要的研究对象是由生物圈、土壤圈、水圈和大气圈等构成的地表系统。环境科学的发展,主要就是针对人类行为对于自然环境的影响采取有效的调控措施,维持生态系统的可持续性,保证环境质量。在这一领域,地理信息系统技术发挥着重要作用,借助其强大的功能,环境科学对于地表系统的研究更加深入,不仅为环境科学研究提供了重要的信息,而且也为环境研究提供了有效的空间分析手段,对于环境科学领域的贡献巨大。
  一、 地理信息系统技术分析
  地理信息系统是Geographic?Information?System的中文解释,简称为GIS,其对空间数据具有采集、描述、管理、分析、存储、检索、查询、显示等功能,是现代化的计算机系统。在地理信息系统下,通过对地理信息数据的处理和分析,能够有效实现“为我所用”的功能。在这一技术下,以地理空间数据库为基础,通过计算机软件和硬件的操作,可以充分实现对数据的深度挖掘,实现对地球表层空间数据的描述、分析、存储和检索。
  在实际的应用过程中,通过GIS的强大功能,可以有效实现对地理数据的处理,其主要功能包括数据显示、数据分析、数据操作、图像处理、数据存储以及输入输出等。
  首先,关于数据的采集和输入功能,对外部的原始数据进行采集,并传输到数据处理系统进行数据的处理和分析,但是,在分析之前,系统将会到原始数据进行格式转换,从而将原始数据以系统内部格式的方式存在。
  其次,在地理信息系统下,具有属性比你和图形编辑的数据编辑功能。关于图形编辑,主要承担校正误差、拓扑关系建立、图形编辑、变换和修饰以及图幅拼接等。在属性编辑功能下,该功能与数据库相对接,做好数据库管理工作,常用的管理方式主要是指删减、增加和修改等。
  第三,关于数据存储、管理方面的功能,主要是完成数据存储功能,将某些特定的数据进行存储,存储介质要根据具体情况而定,可能是外存储设备,也可能是计算机内部的存储器,这要根据数据文件结构来分析。而在数据管理方面,主要借助逻辑数据进行关系的建立,并通过关系数据库实现对数据的管理。
  第四,在地理信息系统技术下,可以实现对地理空间的查询与分析。其中,主要的功能有数据综合分析、数据查询检索以及操作运算等,从而在数据库、存储装置以及文件中得到要想的目标数据,可见其查询及检索的功能强大性。另外,借助GIS技术,可以实现对目标地理空间实现全面分析。
  第五,与计算机系类似,地理信息系统技术还具有数据显示与输出的功能。通过显示器,可以将数据、结果以及中间的分析过程进行展示,其中,主要是分析过程的显示、图形数据的编辑。借助GIS技术以及网络技术,可以将结果进行远程传输,同时也可以通过打印机、绘图机以及计算机显示屏显示结果。
  二、 地理信息系统技术在环境科学中的应用
  1 在环境管理方面应用地理信息系统技术
  具体到环境管理工作的实际,国家和各级环保部门需要在工作中遇到大量的数据和统计报表,从而获取准确的环境质量情况。如果单纯依靠人工手段,面临大量的数据分析工作,势必会让人束手无策。而通过地理信息系统技术的应用,正好可以实现对这一问题的解决,从而优化了各类环境资源的管理,尤其是生物资源、水资源、大气质量、社会经济等。通过地理信息系统技术的应用,实现了信息资源的优化的同时,能够有效实现资源的优化配置,从而为土地的合理开发利用、城市发展规划、环保统计等提供有效的数据支持。
  2 在环境影响评价方面应用地理信息系统技术
  在地理信息系统的实际应用中,将其应用于环境影响评价具有重要的作用。通过其技术应用,可以有效实现对土地利用情况、大气质量、地下水质、地表水质量、点、面源污染等数据的集成和管理,从而通过庞大而精确的数据对环境影响作出评价,成为辅助决策的重要依据,尤其是工程项目的建设,通过分析其对环境的影响路径、影响情况及危害程度,为工程项目建设施工的科学决策奠定了基础。
  3 在面源污染问题方面应用地理信息系统技术
  在环境科学领域,面源污染问题一直是重大研究课题之一,是现实中对环境影响较为严重的污染类型,再加上其成因复杂,受影响范围广,因而难以有效分析和控制。在地理信息系统技术的介入下,可以将地理资源与面源污染模型结合起来,从而实现对河流的综合分析,并以图形的方式进行结果输出和显示,在地理信息系统技术的分析下,对易受侵蚀区域进行标记,合理评价面源污染,并根据土地的利用情况实现合理分配,从而为科学决策提供有效的理论依据。
  4 在水文环境管理方面应用地理信息系统技术
  在地理信息系统技术下,环保工作中的水文、地形、土地利用等数据均可以实现科学化、现代化管理,并通过该技术所带有的特定程序,实现对水文环境问题的分析,从而有效促进水文环境管理工作的科学化。比如,在GIS技术下,将栅格型地理信息系统技术搭配上有限元分析法,可以实现对暴雨径流问题的分析,并以图形的方式显现出来,图形中对洪水泛滥区域以及高径流量区域进行特殊标记,并对洪水可能带来的灾害进行模拟,尤其是洪水灾害对地表物质和土地利用情况的影响,这样的分析结果可以广泛应用于水利工程的选址以及建设中。与此同时,在GIS技术下,由水文数据、地质数据、降水量、含水层、土壤情况等组成的数据库,可以有效满足工程设计部门对于水文情况的查询、检索需求,为科学决策和研究提供了重要的参考资料。
  结语:
  在当代,随着科技的进步,地理信息系统技术也不断完善,在环境科学中的应用也日渐广泛。随着地理信息系统技术应用的日渐成熟,环境监测质量、管理效率也得到了有效提升,这对于促进环境管理的集成化和高效化具有重要意义。
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