GIS在環(huán)境科學研究中的應用與展望

歐宇

摘 要：GIS技術可以有效地從多種信息學角度，對相應的空間體進行全方面的描述，并且結合有關計算機軟件的知識，可以有效地對地球表面的各項地理數(shù)據(jù)進行分析和判斷。GIS技術自身具有綜合性、復雜性的特點，可以深層次地挖掘環(huán)境科學的有關內容，將GIS技術的自身價值在環(huán)境科學研究中充分地展現(xiàn)出來。主要以GIS技術在環(huán)境科學研究中的主要應用為主題，針對有關內容進行論述。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng);環(huán)境科學;展望;應用

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術是一項新型的技術，可以將地理學、遙感學以及相應的計算機技術充分結合起來。最早在1967年就將地理信息系統(tǒng)研發(fā)出來，主要是儲存、分析一些土地統(tǒng)計局所收集的相應數(shù)據(jù)。隨著我國國際地位的不斷提升，現(xiàn)代人對于生態(tài)環(huán)境保護的重視度也越來越高。如何應對現(xiàn)在越來越復雜的環(huán)境問題，是有關人員需要著重探討的內容，也是現(xiàn)在環(huán)境科學著重研究的方向。傳統(tǒng)的研究環(huán)境科學的技術和方法具有一定的落后性，不能很好地適應現(xiàn)代社會的發(fā)展。GIS技術在環(huán)境科學中的充分應用，可以更好地加強研究的效果[1]。

1?分析GIS技術的功能和特點

GIS技術與其他技術相比具有很大優(yōu)勢，對于一般的信息管理技術而言，具有以下特點和功能。

1.1? 輸出界面更加生動直觀

在有關系統(tǒng)中，相應人員可以利用電子地圖進行溝通和交流，而且操作人員可以依靠有關人員的認知和邏輯，更好地完成對數(shù)據(jù)的各項操作，在輸出界面上也會顯得更加生動直觀，幫助有關人員更好地理解。

1.2? 地理空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)更加完善

與通常的信息管理技術系統(tǒng)相比，地理空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)會更加完善，在數(shù)據(jù)的收集方面也會更加全面，大多數(shù)據(jù)都是來自實際案例，并且通過對期權方面的處理和研究，可以更好地得到相應數(shù)據(jù)分析的結果。將其導入相應的系統(tǒng)中，可以有序協(xié)調各項組織，并對這些數(shù)據(jù)進行高效的展示。除此之外，在GIS中，由于其數(shù)據(jù)參考的是同一空間坐標，在不同領域中可以對相應的數(shù)據(jù)和結果進行共享，方便了各個部門對GIS技術所分析的數(shù)據(jù)內容進行共享，使得數(shù)據(jù)的通用性大大提升。各部門負責人可以結合數(shù)據(jù)的結果來制定相關的戰(zhàn)略發(fā)展計劃，更好地增加整體經(jīng)營收入[2]。

1.3? 整體的空間分析能力會更加準確

空間分析能力一直是現(xiàn)代人比較重視的內容，有關數(shù)據(jù)可以對相應的空間對象進行全方面的描述，同時也是空間對象的直接屬性。GIS技術可以根據(jù)地理對象的現(xiàn)象數(shù)據(jù)對其進行相應的分析，可以更好地展示相關的空間問題。有關人員可以圍繞這些空間問題采取解決措施，使得空間問題的處理變得更加高效。除此之外，GIS技術在應用過程中體現(xiàn)出來的易更新、定量、快速等多種特點，也是傳統(tǒng)的常規(guī)評價技術無法達到的水平。

1.4? 整體的工作范圍會更加廣泛

當一些有害氣體對周圍環(huán)境造成一定污染時，需運用GIS技術，并對當?shù)氐臍夂蛴兄羁痰恼J識，特別是一些風向的問題。傳統(tǒng)的系統(tǒng)只能在一些風向上建立模型，導致在對其進行評價的過程中存在不全面性。但是GIS技術的運用可以對污染物進行全方面的分析，并且通過精準的分析之后，可以建立相應的擴散模型，幫助有關人員處理相應的問題。

2 GIS技術在環(huán)境科學領域的具體應用

根據(jù)上述內容了解到，GIS技術展現(xiàn)出來的特征和優(yōu)勢，是傳統(tǒng)的環(huán)境科學研究技術無法達到的水平。有關人員要充分利用GIS技術的優(yōu)勢并制定發(fā)展戰(zhàn)略，更好地保障該技術在環(huán)境科學研究中的價值，以下將針對GIS技術在環(huán)境科學領域的具體應用進行分析[3]。

2.1? 在環(huán)境管理信息系統(tǒng)方面的應用

20世紀60年代中后期以來，一些發(fā)達國家就對GIS進行了充分的研究，像一些工業(yè)比較發(fā)達的國家，在相應的環(huán)境監(jiān)測評價等各個領域都會建立信息管理系統(tǒng)。美國最早確定的AIRS系統(tǒng)和STORET系統(tǒng)，就是對GIS技術的充分應用。我國在該技術方面的研究比較晚，在20世紀80年代才對資源與環(huán)境管理信息系統(tǒng)進行研究，并且通過大量的研究和分析之后，初步確定了環(huán)境管理信息系統(tǒng)，像我國的水質管理信息系統(tǒng)、國家環(huán)境統(tǒng)計信息系統(tǒng)和國家污染控制管理信息系統(tǒng)等，都是充分應用了有關技術。“七五”之后，我國在GIS技術方面的研究越來越深入，并且也建立起更加專業(yè)的研究團隊，同時，也不斷完善了地方和全國性的空間型信息系統(tǒng)。與此同時，還開發(fā)了黃土高原信息系統(tǒng)以及相應的洪水災害預防地理信息系統(tǒng)。我國逐漸在各個大中型城市建立城市信息系統(tǒng)，尤其是在環(huán)境保護方面，江蘇省作為第一個省級環(huán)境管理信息系統(tǒng)的試點，在此之后推廣到各個城市。我國在環(huán)境空間信息和共享方面的開發(fā)，可以更好地滿足現(xiàn)代環(huán)境空間數(shù)據(jù)共享的需求，也為相應的環(huán)境保護領域提供了相關技術支持。

2.2? 在環(huán)境規(guī)劃和決策專家系統(tǒng)方面的應用

20世紀90年代以后，我國在GIS技術方面的研究獲得了飛速發(fā)展，開始向一些商品化生產(chǎn)階段轉變。很多GIS技術被運用于自然生態(tài)環(huán)境研究，對于城市定量考核方面，也建立了專項的城市環(huán)境保護系統(tǒng)。比如美國將其運用于環(huán)境數(shù)據(jù)的管理方面，并建立了更加完善的專業(yè)系統(tǒng)，制定了相關法律法規(guī)，在投資成本風險上作出了全方面的規(guī)定。比如美國將GIS技術充分應用于區(qū)域開發(fā)、城市管網(wǎng)設計、廢水處理廠、大氣污染等多個行業(yè)，發(fā)揮了GIS技術的價值和作用。

除此之外，GIS技術也可以在模型驅動方面開展相應的知識工作，是現(xiàn)代環(huán)境科學研究方面的重要話題。GIS技術和環(huán)境模型本來是不同的研究對象，但兩者之間的充分融合可以有效解決現(xiàn)代環(huán)境行業(yè)中面臨的各項問題。環(huán)境模型的完善工作，可以及時解決相應的環(huán)境問題，提高其整體算法的準確度;同時，還有很多空間特性，比如一些三維和二維的水質模型、地下水中運移模型，這些模型的應用可以更好地幫助有關人員加深對環(huán)境問題的認識，而且利用這些模型，可以對環(huán)境模型研制的對象產(chǎn)生全方面的認識，加深對動態(tài)變化的了解。

2.3? 在環(huán)境評價和預測方面的具體應用

通過以上內容的分析，可以知道GIS技術本身具有較強的空間分析能力，可以對相應的空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等進行多方面的分析，還可以利用RS對整個行業(yè)的數(shù)據(jù)進行及時更新。有關人員可以根據(jù)環(huán)境質量資料、污染源流域邊界等各項數(shù)據(jù)建立相關模型，對環(huán)境規(guī)劃和決策工作起到一定輔助性作用，比如美國地質勘察局會利用水文數(shù)據(jù)庫，對國家地表水資源產(chǎn)生充分的認識。除此之外，環(huán)境有關人員可以通過將傳遞模型和數(shù)據(jù)庫充分連接起來，有效偵查水資源中的營養(yǎng)物質和污染物的含量比。近年來，人們不斷深入研究GIS技術，地下水的殺蟲劑模型、污染物遷移模型、滲透帶模型都成為現(xiàn)代有關人員研究的重點。有關人員在早期對相應的假設穩(wěn)定條件進行了回歸分析，并且結合指數(shù)模型，更好地描繪了地下水的脆弱性，了解了滲透帶鹽分布的具體區(qū)域，有效對地下水污染風險進行了監(jiān)測，更好地幫助了有關人員認識到地下水存在的問題。

我國相關研究人員可以通過實測數(shù)據(jù)以及相應的擬合方法，全方位地認識濃度分布圖，充分了解污染物整體的空間分布情況，并對污染物的超標情況產(chǎn)生深刻的了解。通過對這些內容的認識，可以更好地反映全區(qū)的環(huán)境質量，比如上海環(huán)保局利用環(huán)境地理信息系統(tǒng)對其進行環(huán)境質量的監(jiān)測，除此之外，該系統(tǒng)還具備查詢、雙向檢索等功能，更好地保障了生態(tài)環(huán)境。環(huán)境評價作為環(huán)境科學研究的重要領域，通過建立環(huán)境評價模型，可以更好地幫助有關人員深刻認識環(huán)境科學。傳統(tǒng)的環(huán)境評價主要是對數(shù)據(jù)進行相應的模型分析，并向大眾展示數(shù)據(jù)表或者分析圖。對于普通人員來說，理解起來有一定的難度，而且整個數(shù)據(jù)圖也具備一定的抽象性。但是，GIS技術在環(huán)境評價中的充分應用可以使評價結果變得更加生動，幫助有關人員對其產(chǎn)生深刻的認識[4]。

2.4? 在環(huán)境監(jiān)測方面的應用

有關人員可以利用GIS技術對地下水進行相應的監(jiān)測，并且對研究區(qū)域進行相應檢測報告的分析，更好地幫助其對地表和地下廢物設施開展管理工作，幫助有關人員盡快發(fā)現(xiàn)地下水存在的污染源，并且根據(jù)河流上方的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對地質以及排放到河流中的工業(yè)污水進行合理評價。除此之外，也可以運用GPS技術對污染源進行動態(tài)化監(jiān)控，實現(xiàn)對整體污染總量的全方位跟蹤。

3?對GIS在環(huán)境科學研究中的展望進行分析

隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，對水文資源的發(fā)展提出了更高的要求。GIS技術的多維發(fā)展可以更好地滿足現(xiàn)代社會對水文資源的實際要求，幫助GIS技術從二維走向了三維。GIS技術雖然在決策表達和地理空間分析方面存在一定的不足，但是其與水文資源模型的充分結合，可以有效地反映相應問題，擺脫傳統(tǒng)技術的局限性，對數(shù)據(jù)進行高效的分析。同時，也可以針對土地管理開展深層次的審計工作，使有關人員對各項工作進行深層次的管理和跟蹤。

我國GIS技術在環(huán)境科學方面的研究并不深入，在一些應用方面也沒有過多的認識。但是不可否認的是，GIS技術最終的應用效果較好。隨著GIS技術不斷成熟，相關地理環(huán)境技術也會得到廣泛應用，為我國環(huán)境科學領域提供更加高效的技術支持。

4?結語

在傳統(tǒng)GIS技術的研究過程中，各個部門都是獨立開發(fā)和研究的，缺乏標準化的技術要求，而且在信息交流和表達方面，也存在很大的阻礙。隨著現(xiàn)代信息系統(tǒng)的不斷完善，GIS技術在各個領域的優(yōu)勢越來越明顯，且在環(huán)境科學方面的研究作用也越來越大，因此，有關人員要加強這方面的研究工作。

[參考文獻]

[1]李旭祥.地理信息系統(tǒng)在環(huán)境科學中的應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2]李莉，張維志，陳文英.GIS技術及其在環(huán)境保護中的應用[J].環(huán)境科學動態(tài)，2003（1）：11-13.

[3]李海強，郭成久，李勇.基于GIS的水土保持措施下坡耕地土壤養(yǎng)分變異特征[J].水土保持研究，2017（2）：43-48.

[4]齊林.GIS在城市交通規(guī)劃中的應用剖析[J].智能城市，2016（7）：272.