GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用

GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用摘要：GIS又稱地理信息系統(tǒng)，是一門較為綜合性學(xué)科，由地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計(jì)算機(jī)科學(xué)組成，廣泛地運(yùn)用于各個(gè)方面，是一種輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。本文主要對(duì)GIS在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：GIS；地理信息系統(tǒng)；環(huán)境科學(xué)引言：隨著人類發(fā)展水平提升，發(fā)展速度日益增長(zhǎng)，環(huán)境污染也更加嚴(yán)重。人類環(huán)保意識(shí)也漸漸被喚醒。GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用主要有：環(huán)境規(guī)劃、污染物擴(kuò)散分析、給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)和管理、施工影響分析、環(huán)境監(jiān)管等，對(duì)于環(huán)境的分析以及監(jiān)控中起到了十分重要的作用，人類對(duì)其在環(huán)境規(guī)劃中的運(yùn)用也更加廣泛。下面，筆者將針對(duì)GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用發(fā)表一些淺略的見解。一、對(duì)于GIS的概述（一）地理信息系統(tǒng)GIS，又稱為"地學(xué)信息系統(tǒng)"，是一種對(duì)于人類技術(shù)發(fā)展十分重要的學(xué)科。GIS是一種位于計(jì)算機(jī)中的軟件工具，它可以對(duì)空間信息進(jìn)行分析和處理。在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述等操作，應(yīng)用GIS技術(shù)把這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作集成在一起。信息來源：如果能將你所在市的降雨和你所在縣上空的照片聯(lián)系起來，就可以判斷出哪塊濕地在一年的某些時(shí)候會(huì)干涸。一個(gè)GIS系統(tǒng)就能夠進(jìn)行這樣的分析，它能夠?qū)⒉煌瑏碓吹男畔⒁圆煌男问綉?yīng)用。資料展現(xiàn)：GIS將現(xiàn)實(shí)世界客觀對(duì)象（離散對(duì)象：例如公路，街道；連續(xù)的對(duì)象領(lǐng)域：例如天氣，降水量等)用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來。資料采集：數(shù)據(jù)采集，即向系統(tǒng)內(nèi)輸入數(shù)據(jù)。它占據(jù)了GIS從業(yè)者的大部分時(shí)間。有多種方法向GIS中輸入數(shù)據(jù)，在其中它以數(shù)字格式存儲(chǔ)。印在紙或聚酯薄膜地圖上的現(xiàn)有數(shù)據(jù)可以被數(shù)字化或掃描來產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。（二）GIS的用途GIS將現(xiàn)實(shí)世界客觀對(duì)象（離散對(duì)象：例如公路，街道；連續(xù)的對(duì)象領(lǐng)域：例如天氣，降水量等)用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的形式展現(xiàn)出來。GIS可以對(duì)地理國(guó)情常態(tài)化監(jiān)測(cè)，土地調(diào)查及常態(tài)化監(jiān)測(cè)。GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用主要有：環(huán)境規(guī)劃、給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)和管理、污染物擴(kuò)散分析、施工影響分析、環(huán)境監(jiān)管等。（三）GIS的特點(diǎn)GIS具備獨(dú)特的地理空間分析能力、快速的空間定位搜索和復(fù)雜的查詢功能、強(qiáng)大的圖形處理和表達(dá)、空間模擬和空間決策支持等，可產(chǎn)生常規(guī)方法難以獲得的重要信息。另外，GIS地理信息是空間屬性是描述屬性的結(jié)合體。GIS地理信息的素圖性,信息源性,無比例性等構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)的基本特性。二、GIS在環(huán)境科學(xué)與工程中的應(yīng)用（一）大氣污染可視化GIS可以集成與環(huán)境和場(chǎng)地有關(guān)的數(shù)據(jù)，如地下水質(zhì)、道路信息、大氣環(huán)境質(zhì)量、點(diǎn)源污染、面源污染和土壤狀況等方面的數(shù)據(jù)，因此可適用于環(huán)境影響評(píng)價(jià)的分析和決策工具,其多用于監(jiān)測(cè)大氣污染狀況,大氣污染也一直都是大氣環(huán)境質(zhì)量的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象,而控制大氣的污染就是要掌握和控制氣態(tài)污染物在大氣中的發(fā)散,通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)利用數(shù)學(xué)物理模型模擬大氣污染物的擴(kuò)散是十分有效的,也能有效的監(jiān)控,改善大氣環(huán)境質(zhì)量。另外，GIS技術(shù)也廣泛應(yīng)用在生態(tài)環(huán)境與模擬，主要包括區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等內(nèi)容。（二）給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)和管理隨著人口數(shù)量的急劇增加以及城市面積的不斷擴(kuò)大,城市給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與管理更加復(fù)雜多變。而在當(dāng)前部分城市給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與管理的過程中，存在著管線分布不合理、給排水壓力不均衡以及能耗較大等問題。GIS系統(tǒng)的出現(xiàn)可以有效解決此類問題。由于GIS系統(tǒng)可以建立二維矢量以及拓?fù)潢P(guān)系，因此可以對(duì)給水管網(wǎng)的走線以及管理提供操作工具，使各管道的給排水壓力更加均衡，有效保障城市生產(chǎn)生活的正常運(yùn)行，同時(shí)可以為城市排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和管理提供強(qiáng)有力的工具。城市中的各工業(yè)區(qū)及生活小區(qū)污水排放、污染源空間和屬性數(shù)據(jù)庫，將水質(zhì)模型與各種規(guī)劃模型擴(kuò)展到GIS分析模塊后，可以建立使用的決策支持系統(tǒng)，以用來優(yōu)化選擇城市或區(qū)域的污水廠的數(shù)量及其位置分布。（三）GIS對(duì)于施工的影響隨著科技水平的提高和建筑技術(shù)的發(fā)展,中國(guó)建筑技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了信息化時(shí)代，出現(xiàn)了測(cè)繪三新(新理論、新技術(shù)、新儀器),在現(xiàn)代工程建設(shè)快速、準(zhǔn)確的需求下,傳統(tǒng)的工程測(cè)量技術(shù)已不能精確有效的完成這些?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)主要是由傳統(tǒng)測(cè)繪向數(shù)字化測(cè)繪、信息化測(cè)繪的轉(zhuǎn)換，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息科學(xué)、空間科學(xué)知識(shí)，以GIS技術(shù)為核心實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)?nèi)外作業(yè)的一體化、數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化、測(cè)繪內(nèi)容的數(shù)字化、信息管理的可視化、信息發(fā)布的網(wǎng)絡(luò)化、測(cè)繪數(shù)據(jù)服務(wù)的大眾化?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化、智能化降低了人工作業(yè)負(fù)擔(dān)同時(shí)提升了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)地理空間信息資源的融合，并為增值服務(wù)為社會(huì)提供多尺度、多方位、多形式的服務(wù)。GIS的操作對(duì)象是空間數(shù)據(jù)大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量等，遙感技術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供不同比例尺和精度的空間數(shù)據(jù)。在測(cè)量中應(yīng)用GIS技術(shù)有利于大量數(shù)據(jù)的管理與維護(hù)，可以將地理數(shù)據(jù)以地圖圖形的方式顯示出來，或生成電子地圖，清晰直觀地展現(xiàn)出地理空間的分布情況，明確地形特征，為各項(xiàng)社會(huì)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。加強(qiáng)現(xiàn)代測(cè)繪人才的培養(yǎng)，對(duì)于測(cè)繪專業(yè)及工程建設(shè)類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生，在講授工程測(cè)量學(xué)的基礎(chǔ)上概述地理信息系統(tǒng)的相關(guān)理論與技術(shù)，并將其應(yīng)用于工程測(cè)量中,有助于學(xué)生準(zhǔn)確、快捷地處理分析測(cè)量數(shù)據(jù)繪制電子地圖，實(shí)現(xiàn)地理空間信息的可視化表達(dá)并獲取各項(xiàng)應(yīng)用的專題信息，進(jìn)一步拓展工程測(cè)量的服務(wù)面。環(huán)境監(jiān)管GIS系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)管方面，主要包括秸稈焚燒監(jiān)測(cè)、自然保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)地人類活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)以及生態(tài)保護(hù)紅線劃定與監(jiān)管等環(huán)節(jié)。在應(yīng)用于秸稈焚燒監(jiān)測(cè)時(shí)，主要采取基于無人機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感相結(jié)合的秸稈焚燒監(jiān)測(cè)，可以在重點(diǎn)時(shí)段持續(xù)逐日開展秸稈火點(diǎn)遙感監(jiān)測(cè)工作，為引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，減少秸稈焚燒導(dǎo)致的大氣環(huán)境污染發(fā)揮重要作用。而應(yīng)用在自然保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)地人類活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)時(shí)，主要完成兩項(xiàng)任務(wù)，一是針對(duì)“綠盾”專項(xiàng)行動(dòng)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行監(jiān)督和核查，建立問題臺(tái)賬，跟蹤整改進(jìn)展；二是主動(dòng)開展全省自然保護(hù)區(qū)(地)人類活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)活動(dòng)，為環(huán)境執(zhí)法提供依據(jù)。最后，在生態(tài)保護(hù)紅線劃定與監(jiān)管方面，利用GIS技術(shù)進(jìn)行紅線系統(tǒng)劃定，遙感評(píng)估敏感區(qū)是生態(tài)保護(hù)紅線劃定的重要依據(jù)；監(jiān)管過程中，衛(wèi)星遙感技術(shù)識(shí)別的違法活動(dòng)和風(fēng)險(xiǎn)源形成電子化、可視化原始檔案,為管理和執(zhí)法提供支撐。環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管與應(yīng)急預(yù)警在環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管以及應(yīng)急預(yù)警方面，GIS系統(tǒng)也可發(fā)揮重要的作用。主要包括：①無人機(jī)熱成像環(huán)境違法監(jiān)管。采用航拍及夜間紅外技術(shù)進(jìn)行空中巡查,為發(fā)現(xiàn)污染治理設(shè)施不正常運(yùn)行、夜間治污設(shè)施停運(yùn)、排放超標(biāo)等問題提供有力線索,嚴(yán)厲打擊違法排污企業(yè)。②重污染天氣過程監(jiān)控，通過衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合地面監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，形成空中和地面相結(jié)合的立體空氣質(zhì)量監(jiān)控及傳輸監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)區(qū)域污染的傳輸進(jìn)行大尺度的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，為區(qū)域大氣污染聯(lián)防聯(lián)控提供科學(xué)依據(jù)。③飲用水水源地監(jiān)控預(yù)警，衛(wèi)星遙感技術(shù)在推動(dòng)消除飲用水環(huán)境安全隱患方面取得了積極進(jìn)展,通過“衛(wèi)星遙感+執(zhí)法APP”推動(dòng)水源地應(yīng)急預(yù)警進(jìn)入精準(zhǔn)化智能化時(shí)代?？偨Y(jié)：環(huán)境是人類生存和發(fā)展的基本前提，環(huán)境為我們?nèi)祟惖纳婧桶l(fā)展提供了必需的資源和條件。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,保護(hù)環(huán)境,減輕污染,遏制環(huán)境惡化趨勢(shì)，成為全球人類的重要任務(wù)。而通過對(duì)GIS技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的運(yùn)用,可以有效地幫助人類對(duì)環(huán)境的規(guī)劃、監(jiān)控與改善。參考文獻(xiàn)：[1.]GIS在環(huán)境工程中的應(yīng)用馮文博，李繼軍，戴塔根(L湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙4