地理信息系统在环境科学中的应用

张荣

摘 要：随着科学技术的不断发展，地理信息系统技术的研究和应用越来越广泛。在我国环境日益恶化的情况下，引入地理信息系统技术对环境现状进行监测、维护和保护活动，及时解决环境中存在的问题。将地理信息系统技术应用于环境科学，有助于开发更有效的环境预测和监测系统。简要介绍了地理信息系统技术的含义、功能和特点，分析了地理信息系统技术在环境科学中的具体应用。

关键词：地理信息系统;环境科学;应用

GIS是基于地理空间数据库的地理信息系统（geographic information systems）的简称，采用地理模型分析方法，及时提供各种空间的动态地理信息，是为各种决策服务的计算机技术系统。也就是说，地理信息系统集用户、分析方法、空间数据和属性数据、计算机软件和个人设计能力于一体，对地理信息进行有效的采集、处理、存储、修改、管理、分析和自动管理。一种能传送信息的计算机系统。计算机支持是其主要特征，空间信息和相关属性信息的处理是其基本功能。

1地理信息系统技术的简要分析

地理信息系统技术是数据管理系统与计算机技术相结合的产物。而且，在实际操作中，该技术效果明显，可以科学合理地研究地理对象的拓扑关系。地理信息系统中的数据对象可以结合空间和数据属性进行多方面、多角度的分析，并根据它们之间的关系进行适当的研究。另外，在实际操作中，地理信息系统技术可以控制用户在可视化地图上合理控制的数据。

2地理信息系统的功能分析

2.1地理信息系统技术的含义

地理信息系统技术的功能主要是提供数据分析。它具有地形表面处理、缓冲区分析、拓扑叠加、统计和投影等功能。现有的许多地理信息系统产品都有用户操作界面。用户可以根据需要使用宏语言扩展系统，如自定义功能和菜单;地理信息系统技术还可以与外部应用程序进行通信。

2.2地理信息系统技术的优势特点

大量研究表明，与传统的空间信息系统相比，地理信息系统技术具有以下四大优势，在环境科学中的应用更加高效和实用。通过输入实时数据，可以即时生成所需的图像和图形文件，绘图功能更加人性化、科学化，用户可以根据工作需要识别图形并进行色彩转换处理。与传统的空间信息系统相比，GIS技术具有先进的建模功能。用户可以在收集到的地理信息的基础上，自行开发和建模计算机语言，对地理信息的学习和分析也越来越多，与传统的空间信息系统相比，GIS技术在数据处理方面具有更大的多样性和有效性。GIS技术中的数据处理技术主要有数据匹配、数据集成和数据编辑。根据研究需要，将处理后的数据分为数字高差模型、数字三维模型和网格数据，数据处理分析更具多样性和有效性，与传统的空间信息系统相比，GIS技术具有数据输入转换的多样性和方便性，用户可以将任意格式的数据输入到系统中，转换成研究所必需的数据格式，更加方便实用。

3地理信息系统技术在环境科学中的具体应用

3.1环境信息系统的开发

各级政府环保部门在日常管理业务中需要的环境信息种类繁多，数据量巨大。这些海量信息的收集、处理、统计分析、绘制和报表输出，构成了各级环保局最为复杂的办公业务。传统的环境数据库由于空间不足，无法对复杂的现实环境进行管理和分析。地理信息系统可以使环境管理的办公自动化实现质的飞跃。通过分析信息的空间分布，监测信息的时间变化，比较不同的空间数据集，实现对空间信息和其他各类信息的规范化管理和信息交换，使大量抽象枯燥的数据生动化，直观易懂，根据应用目的，可以输出各种形式的专题地图。

3.2在环境管理中的应用

环境管理是指利用经济、法律、技术、行政和教育措施来限制危害环境质量的人类活动。通过全面规划，协调经济发展与环境，发展经济，满足人类基本需求，超越环境的承受能力。国家和省环境保护局需要大量的环境质量数据和统计报告。地理信息系统可以管理空气质量、噪音、水资源、生物资源和社会经济数据。您可以有效地组织这些信息，并执行环境统计、土地利用规划和总体开发计划。重点污染源是环境管理的主要内容，地理信息系统能够清晰地反映地理位置、污染类型、污染负荷、对区域环境的影响和贡献。污染源可以显示在不同的水平上。文图拉利用地理信息系统（GIS）对城市地表污染进行评估和评价，为土地类型分配和采取控制措施的决策提供依据。

3.3在环境规划方面的应用

环境规划是环境政策决策支持系统（DSS）的重要内容，它利用城市、区域、流域的社会、经济、人口、资源等基础数据，将经济发展规划与社会发展规划相结合，环境质量现状及变化趋势，制定城市、区域或流域的环境规划。为政府部门提供决策依据。主要内容有城市环境发展规划、区域污染控制规划、流域污染控制规划、生态环境规划等，基于GIS的决策支持系统的关键是分析模型的构建和应用，通过将各种环境和规划模型扩展到GIS分析模块，扩展模型分析库，利用GIS数据库的管理功能实现对模型的管理。模型库主要包括关系分析模型、评价识别模型、环境质量模拟模型和各种规划优化决策模型。

3.4地理信息系统技术在环境影响方面的评价

GIS技术可以实现土地利用现状、点源和非点源污染、空气质量、地下水和地表水质量等与场地相关数据的集成管理。GIS技术可以作为环境影响评价的辅助决策工具。例如，美国一所大学建立了一个科研小组，通过GIS技术的空间分析能力来评估美国及其周边国家的环境影响。利用建立的地下水、地表水污染路径模型和环境数据库，分析评价了经济发展对区域环境的影响。

3.5地理信息系统技术在面源污染方面的分析

当前环境科学研究的主要问题是源污染问题，即污染类型多、来源复杂、区域大。例如，相关科学家将地理资源分析系统与源污染模型相结合，对某条河流的水质进行综合分析，通过图形的模式输出分析结果，并在特殊标志中显示易起飞区域，利用地理信息系统技术对污染源进行评价。根据实际用地类型合理布局。为环境保护部门的控制提供有效的决策。

3.6地理信息系统技术在水文环境方面的管理

地理信息系统技术可以对土地利用、水文、地形等环境数据进行管理，可以在特定的程序中分析复杂的水文问题。例如，一些学者将屏障式地理信息系统技术与有限元方法相结合，有效地分析了暴雨径流问题，展示了洪涝面积和高流量。他在土地使用管理方面发挥了重要作用。我们还提供了水文资料、降雨资料、水文图层和土壤类型的系统数据库，可以实现工程设计和水情查询，不需要过程划分，可以生成从一维到三维的具体图形模型，进而为水文资源研究提供了参考价值。

4结束语：

地理信息系统作为空间分析的关键工具，不仅实现了环境科学的系统化和科学化，而且促进了环境综合管理，有效地解决了环境科学中存在的问题。如上所述，随着GIS技术的不断发展和完善，GIS技术在环境科学中的应用越来越广泛，特别是在环境管理、监测、影响评价、水文管理等方面，将污染源应用于環境科学管理和监测，提高了环境科学工作质量。我们为环境的可持续发展提供强有力。

参考文献：

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[3]聂庆华. 地理信息系统及其在环境科学中的应用[M]. 高等教育出版社， 2006.