刍议GIS在环境科学方面的应用

蒋政颢

摘要：GIS技术有效推动了环境科学的迅速发展。本文首先概述了地理信息系统的特点及功能，然后重点分析了地理信息系统在环境规划、环境检测、环境影响评价、水土资源管理等方面的具体应用，并展望了GIS在环境科学领域的应用前景，旨在提升我国GIS技术水平，促进GIS在环境科学领域的发展。

关键词：地理信息系统（GIS）；环境科学；应用

一、GIS概述

GIS即地理信息系统，又被称为“地学信息系统”，是以计算机为基础，对地球表面与空间中的地理分布数据进行分析和处理的技术系统；也是综合地理学、地图学、计算机科学、遥感学的综合性学科。当今，得益于信息技术的飞快发展以及环境问题日益严峻的形式下，GIS的功能主要變现为：数据采集和编辑转换、数据存储管理与更新、空间查询与分析、数据显示和处理结果输出。

二、GIS在环境科学中的应用

（一）环境规划

环境规划是指根据社会经济发展规律、地学原理、生态发展规律等，科学预测环境变化趋势，指导人们合理安排生产生活，制定环境保护策略，实现社会、经济、环境和谐发展。

当前环境问题错综复杂，GIS技术强大的数据更新功能、空间数据处理功能和实时信息查询功能可以为环境规划制定提供真实的环境质量动态变化信息支持，避免人类经济活动和环境保护活动的盲目性和随意性，实现环境决策在时间和空间上的科学性，推动环境和经济可持续发展。

（二）环境监测

环境监测包含化学指标监测、物理指标监测、生态系统监测。GIS的数据处理功能和空间分析功能能够有效的收集、储存、管理繁杂的环境数据信息，以图表的形式展现环境变化的动态规律，进一步指导环境监测。比如大气环境动态监测。当前的大多数城市都存在严重的大气环境质量问题，且空气流动性强，分布范围广，导致人工监测难度大且准确性低。应用GIS技术，能够高效收集存在大气环境污染隐患的企业地理位置信息和污染物属性，绘制污染物浓度分布图，客观的显示大气环境的动态变化。

（三）环境影响评价

环境影响评价是指对拟议中的开发活动可能导致的环境影响进行整体性分析评估，以此为基础制定污染预警和污染防治策略，合理调整人类活动。环境评价在预测、规划方面拥有很重要的作用，进行环境评价必须坚持评价的客观性，可行性，经济性，并且尽量做到让社会满意。因此要坚持客观性原则、经济性原则和可行性原则。GIS通过建立环境评价模型，建立拓扑关系，能够集成管理与场地有关的环境信息。根据实际需要自动进行环境状况分析，降低人力资源消耗，增强评价结果的准确性。GIS在环境影响评价中的应用主要表现为：①区域环境影响评价。应用GIS技术统筹管理区域内的环境信息，如污染源，污染物的种类和地理属性、影响环境质量变化的因素，采用环境预测模型对区域内环境质量进行预测，指导区域环境保护活动和人类活动。②项目环境影响评价。项目环境影响评价要建立在区域环境信息基础之上，且大部分环境信息具有空间位置特性。应用GIS技术，能完整的集成项目相关环境信息，准确的评价并预测项目活动可能造成的环境影响；还能对项目进行持续跟踪监管，保障项目建设发展符合预期计划。③累计环境影响评价。累计环境影响评价是对一定区域内的环境变化进行长时段监测，分析和评估。GIS强大的数据分析能力和建模预测能力，能够有效分析累计影响源在时间和空间上的累计特点，为累计环境影响评价提供持续性的数据信息支持。

（四）水土资源管理

地理信息系统技术在地下水勘测、防洪预警、灾后重建等方面性能优越。能为水文部门提供准确的地下储量和位置信息；能将水量信息和地理位置信息有机结合，及时预警洪灾隐患，模拟评估灾后损失；通过有机遥感控制技术，图像处理技术指导灾后重建，优化水坝和泄洪区选址。以GIS技术为基础的水资源部门管理系统已经投入实际应用，并逐步推广。国土资源部门可以应用GIS技术进行土地测量，勘察地势地貌特征，建立详细的土地信息数据库，结合土地评价理论开展土地评价。根据土地评价结果，科学利用土地，规划城镇建设。

三、发展前景

GIS技术在环境科学领域的应用时间虽短，但效果突出，还推动了“数字城市”、“数字地球”发展。目前相关专家技术人员正在致力于专家地理信息系统的研发；提高GIS数据库容量，增强计算功能，结合遥感图像和矢量分析，促进GIS向更高维度发展；结合网络信息技术增强GIS对具有分布特色环境问题的处理性能；利用3S集成技术构建共享地理数据库。

四、结语

目前我国GIS技术还存在较大发展空间，应该注重考察我国环境现状，逐步构建适合我国环境科学发展的地理信息系统。借助其系统转换功能、空间数据处理功能、拓扑建模、数据建模、网络建模等，获取更加客观、精确的环境信息和专题地图，辅助环境管理与决策，优化环境开发与保护方案。

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