環(huán)境科學(xué)中地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：

當(dāng)前，我國的科學(xué)技術(shù)在不斷的進(jìn)步，地理信息系統(tǒng)技術(shù)在社會發(fā)展過程中也得到了十分廣泛的應(yīng)用，環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域也不例外，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用也使得環(huán)境科學(xué)不斷的進(jìn)步，因此該技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)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(shù)及其在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；環(huán)境科學(xué)；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(xué)的研究當(dāng)中，在研究中，越來越多的新技術(shù)得到了應(yīng)用，其中GIS技術(shù)就是非常重要的一個(gè)，而推動該技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的因素有很多，當(dāng)前，微機(jī)和個(gè)人工作站的性價(jià)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(shù)也得到了人們的認(rèn)可和歡迎。

1GIS概述

GIS技術(shù)是數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)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(shù)的優(yōu)勢十分明顯，它能夠?qū)Φ乩韺ο蟮耐負(fù)潢P(guān)系進(jìn)行科學(xué)和準(zhǔn)確的分析，GIS中的數(shù)據(jù)對象可以很好的按照其空間關(guān)系和數(shù)據(jù)的性質(zhì)對研究對象予以全面的分析，同時(shí)還能按照它們之間存在的空間關(guān)系對其進(jìn)行全面的分析，此外，GIS技術(shù)在應(yīng)用的過程中還能允許用戶在一個(gè)可視的地圖上對操作中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jì)、拓?fù)浏B壓、緩沖區(qū)分析、地形表面操作、網(wǎng)絡(luò)分析等等，許多GIS產(chǎn)品允許用戶利用宏語言對系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,包括定制菜單和函數(shù)等，有的還支持與外部應(yīng)用程序進(jìn)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?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)等，一些GIS產(chǎn)品還提供完整的關(guān)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(shè)計(jì)模型角度來看,GIS產(chǎn)品已進(jìn)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(xué)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(kuò)展的關(guān)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(wù)、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?fù)涫噶?、?shù)字高程模型(DEM)、不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)、三維模型、時(shí)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?fù)浠虿灰?guī)則三角網(wǎng)。真正的三維和時(shí)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(jìn)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(yīng)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(yīng)用的比例尺范圍是1:500000-1:10000,城市規(guī)劃和交通規(guī)劃應(yīng)用的比例尺可達(dá)1:1000甚至更大。

2GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)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(jì)報(bào)表的，GIS系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中可以對不同的環(huán)境資源進(jìn)行全面的管理，同時(shí)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(jì)起來應(yīng)用在土地利用規(guī)劃和環(huán)境統(tǒng)計(jì)工作當(dāng)中。

2.2環(huán)境影響評價(jià)。

因?yàn)镚IS系統(tǒng)能夠?qū)蛨龅叵嚓P(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)用的過程中比較適合當(dāng)做環(huán)境影響評價(jià)分析和輔助決策的一個(gè)重要的手段。研究人員使用GIS技術(shù)對某地區(qū)進(jìn)行了環(huán)境影響評價(jià)工作，在研究的過程中也建立起了一個(gè)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(jì)發(fā)展給環(huán)境帶來的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

2.3面源污染分析。

面源污染的特點(diǎn)比較鮮明，它影響的地域范圍比較廣，同時(shí)形成這種污染的原因也存在著非常強(qiáng)的復(fù)雜性，面源污染也成為當(dāng)前研究過程中非常重要的一個(gè)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(shí)還在這一過程中以地圖形式當(dāng)做是輸出的結(jié)果，同時(shí)還要在這以過程中標(biāo)出容易受侵蝕因素影響的地區(qū)。

2.4水資源管理分析。

因?yàn)镚IS可以對和場地關(guān)系相對密切的地形和水文以及其他的環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的管理，同時(shí)還要將它們和一些特定的應(yīng)用程序聯(lián)系在一起，這樣一來就能夠?qū)?fù)雜性比較強(qiáng)的水資源問題予以全面的分析。因此這一技術(shù)在水資源管理方面應(yīng)用也是非常普遍的。研究人員使用GIS技術(shù)建立了一個(gè)能夠?qū)Φ刭|(zhì)水文數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、維護(hù)和按需提供的系統(tǒng)，同時(shí)它也可以對不同的部門進(jìn)行全面的工程設(shè)計(jì)和保護(hù)地下水有效途徑的研究，這一系統(tǒng)可以按照井點(diǎn)的位置進(jìn)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(shè)計(jì)和管理。

因?yàn)镚IS在應(yīng)用的過程中可以構(gòu)建一個(gè)二維矢量拓?fù)潢P(guān)系，尤其是其能夠體現(xiàn)出非常好的網(wǎng)絡(luò)分析功能，這樣一來也可以為城市排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及管理調(diào)控提供一哥相對比較有效的工具，網(wǎng)絡(luò)分析的過程中可以實(shí)現(xiàn)非常強(qiáng)大的功能，正式因?yàn)檫@些強(qiáng)大的功能，才使其得到了更加廣泛的應(yīng)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(dāng)前的研究中，怎樣建立一個(gè)科學(xué)合理的模型對近海水域進(jìn)行模擬和分析也就成了非常重要的一個(gè)問題。相關(guān)的研究人員使用GIS技術(shù)將遙感數(shù)據(jù)的處理、建模和統(tǒng)計(jì)分析充分的結(jié)合在了一起，對羽流進(jìn)行了詳細(xì)的分析，這樣就可以對水域當(dāng)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(shí)存儲和顯示,用于分析和輔助決策，研究人員利用GIS技術(shù)對地下水的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了設(shè)計(jì),可以對所選研究區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的場地監(jiān)測和分析,有利于管理地表和地下廢物設(shè)施、及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在污染源,加強(qiáng)對水源井的保護(hù)，還能為填埋場選址提供決策支持。

3結(jié)論

GIS技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的過程中可以展現(xiàn)出其強(qiáng)大的功能，在我國已經(jīng)有不少成功應(yīng)用的例子，所以在我國環(huán)境科學(xué)研究發(fā)展的過程中，我們應(yīng)該合理的應(yīng)用GIS技術(shù)，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(shù)學(xué)院