環(huán)境科學中地理信息系統(tǒng)技術的應用

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摘要：

當前，我國的科學技術在不斷的進步，地理信息系統(tǒng)技術在社會發(fā)展過程中也得到了十分廣泛的應用，環(huán)境科學領域也不例外，這項技術的應用也使得環(huán)境科學不斷的進步，因此該技術在環(huán)境科學領域有著非常好的發(fā)展前景。主要分析了地理信息系統(tǒng)技術及其在環(huán)境科學中的應用，以供參考和借鑒。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；環(huán)境科學；環(huán)境工程

最近幾年，人們對環(huán)境越來越重視，越來越多的人投入到了環(huán)境科學的研究當中，在研究中，越來越多的新技術得到了應用，其中GIS技術就是非常重要的一個，而推動該技術得到廣泛應用的因素有很多，當前，微機和個人工作站的性價比比較高，而且其能夠體現(xiàn)出非常好的效果，因此這一技術也得到了人們的認可和歡迎。

1GIS概述

GIS技術是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和計算機輔助技術的融合，在這一過程中還加上了對空間數(shù)據(jù)的管理和分析，該技術的優(yōu)勢十分明顯，它能夠?qū)Φ乩韺ο蟮耐負潢P系進行科學和準確的分析，GIS中的數(shù)據(jù)對象可以很好的按照其空間關系和數(shù)據(jù)的性質(zhì)對研究對象予以全面的分析，同時還能按照它們之間存在的空間關系對其進行全面的分析，此外，GIS技術在應用的過程中還能允許用戶在一個可視的地圖上對操作中產(chǎn)生的相關數(shù)據(jù)進行全面的控制。GIS引擎提供大量操作分析功能,包括:測距、投影變換、統(tǒng)計、拓撲疊壓、緩沖區(qū)分析、地形表面操作、網(wǎng)絡分析等等，許多GIS產(chǎn)品允許用戶利用宏語言對系統(tǒng)進行擴展,包括定制菜單和函數(shù)等，有的還支持與外部應用程序進行開放通訊。所有的GIS都具有某種形式的地理數(shù)據(jù)庫,其中包含空間數(shù)據(jù)、拓撲關系、屬性數(shù)據(jù)等，一些GIS產(chǎn)品還提供完整的關系型數(shù)據(jù)庫能力,或允許與外部數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(例如,dBase、oracle、Sybase)通信,以便集成地理數(shù)據(jù)和非地理數(shù)據(jù)，從GIS的數(shù)據(jù)庫設計模型角度來看,GIS產(chǎn)品已進入第3、第4代。文件型GIS的圖形和屬性均由文件系統(tǒng)管理,其典型代表是Idrisi(美國Clark大學開發(fā))，國內(nèi)大多數(shù)自行開發(fā)的軟件均屬此類，混合型GIS的圖形以專門的文件方式存儲,并由專門的圖形軟件處理,而屬性數(shù)據(jù)由商業(yè)化DBMS管理,其典型代表是Arc/Info(美國ESRI)及Genamap(澳大利亞GENASYS)，整體GIS的圖形和屬性均由一擴展的關系型DBMS管理,其典型代表是SICAD/open(西門子利多富)及System9(美國U-nisys)，一體化GIS將圖形和屬性數(shù)據(jù)封裝在一起,由面向?qū)ο蟮腄BMS統(tǒng)一管理,目前尚無成熟產(chǎn)品，后兩者是GIS的發(fā)展方向。GIS可以根據(jù)若干原則來分類,例如:所完成的任務、目的、專業(yè)類型、系統(tǒng)功能、用戶類型、行政等級、空間數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、地理范圍和系統(tǒng)操作難易程度等，這里介紹按照GIS空間數(shù)據(jù)模型的不同,將GIS軟件分為以下幾類：柵格、二維拓撲矢量、數(shù)字高程模型(DEM)、不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)、三維模型、時序模型等。柵格數(shù)據(jù)模型在許多產(chǎn)品中都存在,但趨勢是更靈活的二維拓撲或不規(guī)則三角網(wǎng)。真正的三維和時序模型還很少使用,但它們是未來的研究方向，另外,圖象GIS將遙感圖象與GIS矢量分析緊密結(jié)合起來,對地形進行三維立體觀察和GIS分析,這也是目前的研究方向之一。不同種類的應用對地理數(shù)據(jù)的比例和精度要求不一，一般說來,環(huán)境管理和規(guī)劃中應用的比例尺范圍是1:500000-1:10000,城市規(guī)劃和交通規(guī)劃應用的比例尺可達1:1000甚至更大。

2GIS在環(huán)境科學與工程中的應用

2.1環(huán)境管理。

在國家和地方環(huán)保部門工作的過程中是需要很多環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)和統(tǒng)計報表的，GIS系統(tǒng)在運行的過程中可以對不同的環(huán)境資源進行全面的管理，同時還可以將這些數(shù)據(jù)整理好，之后還能十分有效的將這類信息統(tǒng)計起來應用在土地利用規(guī)劃和環(huán)境統(tǒng)計工作當中。

2.2環(huán)境影響評價。

因為GIS系統(tǒng)能夠?qū)蛨龅叵嚓P的數(shù)據(jù)進行全面的集成化管理，比如地表和地下水質(zhì)、土地資源的具體利用狀況等等，所以其在應用的過程中比較適合當做環(huán)境影響評價分析和輔助決策的一個重要的手段。研究人員使用GIS技術對某地區(qū)進行了環(huán)境影響評價工作，在研究的過程中也建立起了一個環(huán)境數(shù)據(jù)庫、地表水污染路徑模型，此外還對該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展給環(huán)境帶來的影響進行了詳細的分析。

2.3面源污染分析。

面源污染的特點比較鮮明，它影響的地域范圍比較廣，同時形成這種污染的原因也存在著非常強的復雜性，面源污染也成為當前研究過程中非常重要的一個課題，研究人員將農(nóng)業(yè)面源污染的模型和地理資源分析支持系統(tǒng)等充分的結(jié)合在一起，分析了棉花苑污染對某地區(qū)河流水質(zhì)的影響，同時還在這一過程中以地圖形式當做是輸出的結(jié)果，同時還要在這以過程中標出容易受侵蝕因素影響的地區(qū)。

2.4水資源管理分析。

因為GIS可以對和場地關系相對密切的地形和水文以及其他的環(huán)境數(shù)據(jù)進行全面的管理，同時還要將它們和一些特定的應用程序聯(lián)系在一起，這樣一來就能夠?qū)碗s性比較強的水資源問題予以全面的分析。因此這一技術在水資源管理方面應用也是非常普遍的。研究人員使用GIS技術建立了一個能夠?qū)Φ刭|(zhì)水文數(shù)據(jù)進行收集、維護和按需提供的系統(tǒng)，同時它也可以對不同的部門進行全面的工程設計和保護地下水有效途徑的研究，這一系統(tǒng)可以按照井點的位置進行空間的定位和查詢，此外還能按照需求生成一維到三維的圖形。

2.5給水管網(wǎng)的設計和管理。

因為GIS在應用的過程中可以構(gòu)建一個二維矢量拓撲關系，尤其是其能夠體現(xiàn)出非常好的網(wǎng)絡分析功能，這樣一來也可以為城市排水管網(wǎng)的規(guī)劃設計以及管理調(diào)控提供一哥相對比較有效的工具，網(wǎng)絡分析的過程中可以實現(xiàn)非常強大的功能，正式因為這些強大的功能，才使其得到了更加廣泛的應用。

2.6近海水域管理和分析。

污水排江排海研究會受到多種因素的影響，所以當前的研究中，怎樣建立一個科學合理的模型對近海水域進行模擬和分析也就成了非常重要的一個問題。相關的研究人員使用GIS技術將遙感數(shù)據(jù)的處理、建模和統(tǒng)計分析充分的結(jié)合在了一起，對羽流進行了詳細的分析，這樣就可以對水域當中漂浮物的具體分布予以全面的分析。

2.7環(huán)境監(jiān)測。

環(huán)境監(jiān)測過程收集的信息通過GIS能夠?qū)崟r存儲和顯示,用于分析和輔助決策，研究人員利用GIS技術對地下水的監(jiān)測網(wǎng)絡進行了設計,可以對所選研究區(qū)域進行詳細的場地監(jiān)測和分析,有利于管理地表和地下廢物設施、及時發(fā)現(xiàn)潛在污染源,加強對水源井的保護，還能為填埋場選址提供決策支持。

3結(jié)論

GIS技術在環(huán)境科學領域應用的過程中可以展現(xiàn)出其強大的功能，在我國已經(jīng)有不少成功應用的例子，所以在我國環(huán)境科學研究發(fā)展的過程中，我們應該合理的應用GIS技術，使其優(yōu)勢更為充分的發(fā)揮出來。

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作者：馬宇航 單位：遼源職業(yè)技術學院