浅谈地理信息系统在环境科学中的应用

浅谈地理信息系统在环境科学中的应用

浅谈地理信息系统在环境科学中的应用

[摘要]地理信息系统又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科。环境科学是研究人类赖以生存的环境各要素及相互关系，包括人类在认识和改造自然环境中相互关系的科学，由于近数十年来的发展，环境科学现已包括环境化学、环境地学、环境物理学、环境生物学、环境医学、环境管理学与环境工程学的大的分支学科，环境科学作为一个整体是物理科学、化学科学、生物科学与社会科学有关部分交叉形成的。 [关键词]地理信息系统 环境科学

随着人类经济社会快速发展，环境承载力面临的压力越来越突出，环境污染与生态破坏的问题越来越突出，世界各国对于环境和生态保护问题也越来越重视，可持续发展的理念日益深入人心，“只有一个地球，保护我们的家园”、环境也是生产力的意识已成为共识，随着生活水平的提高，人类对良好生态环境的需求也成为必然。随着社会节奏加快，原有环境科学中陈旧的环境影响评价的方法，环境规划管理检测系统已不能满足人们快速便捷的了解环境情况的需求，GIS在环境科学中的优势逐渐体现出来。

GIS能够有效的管理一个大的地里区域复杂的污染源信息、环境质量信息以及其他方面的信息，并能统计、分析区域环境影响诸因素（如水质、大气、河流等）的变化情况及主要污染源和主要污染物的地里属性和特征等。GIS具有重叠地理对象的功能，对同一区域不同时段的多个不同的地域的环境影响因素及其特性（如环境质量、人口、经济水平、产业结构、自然景观、地貌、山川、河流等）进行特征叠加，分析区域环境质量演变与其他诸因素之间的相互关系，从而对区域环境的质量进行预测。

GIS能把空间实体和反映实体特征的数据库有机结合在一起，比起传统只能显示位置的地图有很大的优越性。GIS不仅可以在地图上显示目标物的位置，还能显示目标物的属性特征，同时可以将多种属性叠加，便于查询特定的区域。另外，利用GIS可以对数据进行统计分析，得出一般规律。环境问题是21世纪全球性的问题，对环境问题的研究及解决必然涉及到复杂、敞开的地表系统。而GIS能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。环境科学研究水圈、大气圈、土壤圈和生物圈等构成地表系统的环境要素，旨在揭示人类活动对环境要素所造成的影响及其它们之间的相互作用规律，并采取各种合理的工程措施进行调控，以确保环境质量的长期可持续性。由于环境科学涉及复杂和敞开的地表系统，因此GIS为研究物质和能量在现实地理空间的运动和转化规律提供了方便准确的空间管数据输入与转换地理数据、图形及文本编辑、空间查询与空间分、显示输出理和空间分析手段。由于在

研究对象和研究方法上所具有的相似性和互补性，GIS与环境科学的结合运用在环境管理、环境规划、环境监测、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有广泛的应用前景。 一、地理信息系统在水污染地理信息系统的应用

水污染的控制规划是区域环境规划的重要内容，而总量控制是水污染控制的重要举措。准备工作是要计算功能区水域的环境容量，就是在给定功能区水质目标的基础上，根据相应的水文条件，利用合适的数学公式模拟出该功能区能承受的最大污染物排放量。在这里用到了概率统计模型。一般情况下，水污染控制规划的操作如下：（1）背景资料的调查与搜集。包括功能区的自然环境概况，社会经济统计资料，区域发展规划，以往的环境资料记录。（2）水环境现状评估，确定污染的背景。（3）功能区经济发展规划。（4）水污染控制模型的确定（5）控制规划的经济效益。（6）规划方案的实施与管理 二、地理信息系统在大气污染的应用

大气污染扩散信息系统的总体设计（1）建立大气模式。这不是GIS的专业内容。（2）计算机软件的设计。需要跟用户交流，了解用户的需求。（1）数据库的设计。这是重点，包括大气多元扩散中各污染源数据、气象参数、模型控制参数、地理数据。（3）数据接口。就是将大气扩散的数据转化为GIS能识别的格式。首先是污染源转化成地图格式。实际中的污染源有点线面的形式，在系统中要转变成GIS软件能识别的单个地图对象。其次是计算结果数据地图化。经大气污染扩散模型计算的得到的结果都是一些离散点，需要将其转换为等值

线或者是分级等值图。利用GIS可以清楚的看出大气污染的区域和污染的情况，同时根据数据库中的数据，统计计算出扩散方向和污染的程度，它的分析功能是别的信息系统所不具有的。同时，GIS可以将这些信息以图表等直观的形式在地图上表现出来，即使是非专业人员，也能快速掌握。

三、地理信息系统在城市噪声污染中的应用。

建立该信息管理系统需要研究区的地图地图，经过数字化，变成GIS能识别栅格的格式。在这里有图层的概念，也就是不同的地理信息属于不同的图层，并且不同的图层具有不同是属性信息。要对噪声状况经行评价需要建立噪声评价模型，有评价标准，就是计算公式，这需要根据具体的情况编程实现。 结束语

随着技术的不断进步，GIS在环境工程领域中应用会越来越广泛。利用GIS技术可以将数据和地图相关联，建立拓补关系，进行空间分析，输出各类专题地图，辅助决策和管理。不仅节省大量的人力、物力、财力，最主要的获得成果的速度陕、精度高。GIS开发过程中应打破部门界限，合作开发、数据共享，使得管理系统发挥最大的效益。今后应加大开发力度，实现信息实时动态采集、处理、分析，这将提高提高环境工程领域的现代化、自动化程度，对环境工程学的发展和环境可持续发展的战略的实施具有深远的意义。