GIS技术在环境影响评价中的应用分析

邓永刚

(山东绿清环保技术有限公司，山东 青州 262500)

0 引言

近年来，大数据、云计算、人工智能、区块链、5G等信息技术的飞速发展，为人类认识世界、改造世界提供了新工具、新思维和新方法。GIS技术因其独特的优势被广泛应用到各行各业中，发挥着引领和先导的作用。在环境影响评价领域，GIS技术以其强大的空间数据信息的处理与分析能力，可实现环境信息的快速查询与获取，可为环境影响评价的科学性和有效性提供有力的数据支持。

1 GIS技术简介

GIS(地理信息系统) 是指在计算机技术基础上，利用地理模型分析方法，提供多种空间和动态性的地理信息，对地理空间数据库和信息实现输入、存储、检索、处理和综合分析的综合性技术系统[1]。利用GIS技术，可实现对相关地理数据信息的收集、分析、处理和管理，实现地理信息的共享。

1.1 空间数据采集

GIS技术的数据采集是指将获取的数据向系统输入的过程，包括GPS、RS等技术，利用这些技术可实现区域定位、信息采集功能。例如，利用GPS技术可以对区域数据点进行定位，获取相关点的经纬度和高程等坐标信息，将这些信息输入计算机系统内，然后调取卫星对准该区域进行图片采集，可完成区域坐标和地貌特征的输入。卫星遥感提供了空间数据的另一个重要来源，从主动传感器如雷达发射出去的电磁波频谱或无线电波被卫星配置的传感器包被动地测量，从而完成标识对象数据的收集。

1.2 空间数据处理

通过信息采集得到的不同空间信息存在较大差异，因此需要通过GIS的数据处理功能将这些数据进行整合。例如，GIS中的地图数据必须能被操作以便使其与从其他地图获得的数据对齐或匹配。在数字数据被分析前，它们须利用其他一些技术手段进行处理整合进GIS数据库，如采用投影与坐标变换技术、大数据技术来实现。

1.3 空间数据管理

GIS对空间数据的管理主要包括数据编辑、数据综合、数据变换等，最终形成具有拓扑关系的空间数据库。大多数GIS系统采用了分层技术，即根据地图的某些特征把它们分成若干图层分别进行存储，使用时将选定的图层叠加即可形成满足特殊要求的专题地图[2]，目前上述过程可通过专业的GIS软件如ArcGIS、Mapinfo等实现。

1.4 空间分析

空间分析能力是GIS的主要功能，也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物，以及对空间事物做出定量的描述。空间分析需要复杂的数学工具，其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等，其主要任务是对空间构成进行描述和分析，以达到获取、描述和认知空间数据；理解和解释地理图案的背景过程；空间过程的模拟和预测；调控地理空间上发生的事件等目的。例如，利用GIS能模拟出污染物沿线性网络(河流)的扩散路径，计算出周围工厂排放的污染物经过多长时间后会造成湿地中的污染物浓度超过其环境质量限值。

2 GIS技术在环境影响评价中的应用

2.1 在规划环境影响评价中的应用

我国规划环境影响评价的对象主要有与土地利用有关规划，区域、流域、海域的建设、开发利用规划，以及工业、农业、畜牧业、林业、能源、水利、交通、城市建设、旅游、自然资源开发的有关专项规划。规划环评需对规划实施后对环境可能造成的影响进行分析、预测和评估，主要包括资源环境承载能力分析、不良环境影响的分析和预测以及与相关规划的环境协调性分析。其评价范围在时间维度上，应包括整个规划期，并根据规划方案的内容、年限等选择评价的重点时段；空间尺度上，应包括规划空间范围以及可能受到规划实施影响的周边区域。周边区域确定应考虑各环境要素评价范围，兼顾区域流域污染物传输扩散特征、生态系统完整性和行政边界。在规划环境影响评价实际工作中，不管是在环境现状调查与评价阶段还是在环境预测与评价中，都与GIS密切相关。首先，GIS可为规划环境影响评价提供项目区位图、规划范围内的土地利用情况、环境功能区划、区域产业分布情况等各种底图，为环境现状调查及分析提供基础资料。其次，利用GIS技术对图像的处理技术可实现对电子地图和遥感图像的叠加分析，为采用叠图法进行环境影响预测与评价提供了可能性。再次，GIS的二维或三维地图生成功能可对工程项目中的环境信息进行整合并建模，为环境影响预测提供数值模拟分析。GIS可以为规划环境影响评价过程涉及的环境模型提供一整套基于GIS逻辑原理的空间操作规范，可直观反映具有空间分布特性的环境模型研究对象的移动、扩散、动态变化及各环境因素之间的相互作用关系[2]，其呈现的成果在时间维度、空间维度上均可满足规划环境影响评价的要求。

2.2 在建设项目环境影响评价中的应用

2.2.1 评价标准数据库建设

环境影响评价数据由环保法律法规、环境标准、环境现状数据、建设和规划项目数据、公众参与信息等组成，数据类型复杂多样，数据结构不仅包括传统的结构化数据，还涉及大量半结构化数据和非结构化数据，具有广泛异构特征[3]。想要评价结果更加精确合理，就必须设定相应的标准，因此亟需对项目环境影响评价工作进行标准数据库的建设。可探索利用GIS技术的数据采集、分析和数据管理功能实现数据库的建设，使用过程中技术人员可通过将建设项目的参数输入到GIS系统中，再通过系统的数据分析功能，对分析结果中的各项环境信息关联变化进行具体参数的获取与比对，通过对比对结果进行评价，即可得出项目的合规性分析。

2.2.2 环境现状调查与分析

在建设项目环境影响评价现状调查阶段，对于区域环境质量现状和区域主要污染源的调查一般采用数据收集、现场勘查、现状监测等手段进行基础数据的收集，工作比较繁琐且容易产生遗漏。使用GIS的数据处理和管理技术可以实现区域重点污染源及环境监测数据的动态监测和管理，专业技术工作人员可在指定的平台选取并下载项目环境影响评价范围内主要空气、地表水、地下水、土壤等环境要素的现状监测数据，对区域与项目排放的特征污染物相关的主要污染源进行识别，可对区域环境质量现状和环境容量进行准确判断，提高环境质量现状评价的科学性和准确性。另外，污染源与环境要素监测数据的共享，可有效避免监测项目的重复监测，在提高工作效率的同时降低建设项目环境影响评价经济成本。

2.2.3 环境影响评价预测与分析

为使建设项目对环境造成影响的大小得到更为精准的评价，国家发布了一系列的标准和导则，各项导则中都推荐了相应的预测和评价方法，但模型中各项参数的设置取决于专业技术人员的判断，与专业技术人员的知识结构、专业水平和技术经验密切相关。面对日益复杂的环境影响评价数据模型和系统，如何科学、合理、准确地进行评价对从业人员提出了更高的要求。为提高预测与评价结果的有效性和科学性，国内部分企业如六五软件工作室已经开发出相应的大气环境、噪声环境影响预测与评价及环境风险评价系统，在上述系统开发过程中主要利用了GIS技术的数据管理和分析功能，将各种预测模型进行数据提取与集成，通过计算机编程与建模，建立相应的预测与评价系统。在实际操作过程中，仅需将建设项目的建设地点或坐标值、污染源强及排放参数输入系统，经运算后即可给出预测数据，绘制二维或三维的污染物浓度分布图，并叠加项目底图给出项目预测结果，为建设项目环境影响评价工作提供了便利。

3 结语

GIS技术以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间数据进行收集、处理和管理，并采用模型分析方法，提供空间数据的动态分析，已广泛应用于各个行业的诸多领域。除提供简单的遥感和电子地图外，GIS还可以建立数据库，并为规划环境影响评价和建设项目影响评价过程涉及的环境模型提供一整套基于GIS逻辑原理的空间操作规范，可直观反映具有空间分布特性的环境模型研究对象的移动、扩散、动态变化及各环境因素之间的相互作用关系，极大地推动了我国环境影响评价工作的发展。