【地理论文】地理信息系统(GIS)在环境保护中的应用

摘要：21世纪，环境问题已经成为中国面临的最严峻挑战之一，环境保护也受到了社会各界的广泛关注。特别是随着科学技术在快速发展，各种现代科技在环境保护中的应用也逐渐广泛起来。将地理信息系统与环境保护相结合已经成为环境管理领域中广泛应用的结果，文章就地理信息系统GIS作了简单介绍，着重探讨了GIS在环境监测、环境管理、环境影响评价、环境应急预警等方面的应用。

关键词：地理信息系统；环境保护；数据储存；应用分析

引言

地理信息系统是一种重要的空间信息系统，不仅可以对地球表层空间中的地理信息数据进行采集、存储和管理，还能有效地对所得数据进行运算、分析、描述以及显示。目前，人口、资源和环境已经成为人类社会所共同面临的严峻问题，人们的环境意识逐渐觉醒，但是环境保护是一个复杂的采集和处理大量的环境信息的工作，并且这些信息绝大部分与空间位置相关，所以，地理信息系统不可避免地在环境保护工作中得到广泛应用。

1 GIS系统的发展概况

GIS系统，即地理信息系统，它是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展和交叉形成的，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。与其他信息系统相比，GIS系统具有对空间信息的存储管理分析功能，从而使其具有更为广泛的实用价值。

地理信息系统出现于上世纪纪60年代的北美。在我国，地理信息系统研制开始于70年代末。其发展主要经历了起步阶段试验阶段和全面发展 3 个主要阶段：

①起步阶段：1976年，地理信息系统概念在我国首次被提出，由国内著名教授陈述彭在一次会议上提及。随后在1987年底，国家计委和中国科学院建立的资源与环境信息国家重点实验室通过国家验收，才标志着我国GIS技术应用与研究的开始。

②试验阶段：上世纪 80年代，地理信息系统步入试验阶段。1980年，中国建立了第一个专门研究地理信息系统应用的机构，即中国科学院遥感应用研究所第五研究室，当时研究的主要内容为：数据的规范化、数据的标准化、建立空间数据库、分析算法与数据处理和应用软件的开发等。

③全面发展阶段：改革开放以来，我国社会主义市场经济的稳定发展，对地理信息系统的应用需求也越来越迫切，因此，我国的地理信息系统进入了全面发展阶段，GIS在城市规划管理、环境保护、交通运输、防灾减灾、农业、林业等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。

2 GIS系统在环境保护中的发展概况

GIS系统由数据库管理系统和计算机辅助设计这两个比较成熟的软件为基础，并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。地理信息系统（GIS）在环境保护方面的开发应用就是在其应用分析功能的基础上发展起来的。

应用分析功能是系统功能的延伸和扩展，是根据模型编制的用于某种特定应用程序的程序。应用程序的水平在很大程度上决定系统的实用性。理信息系统（GIS）在环境保护方面的应用就是开发应用相关的环境保护的程序和软件，如环评、规划、监测和预测、判断特定气象气候条件下的区域环境影响等。地理空间数据是以地表空间位置为参照，描述自然、社会和人文、经济、景观的数据，如图形、图像、文字、表格、数字等，由系统建立者输入GIS，是GIS表达现实世界的实质内容。

在开展环境保护工作与建设环境地理信息系统的实践过程中，面对我国环境污染和生态破坏的严峻形势和艰巨繁杂的环境保护任务目标，我国各级环保部门已逐渐认识到及时、准确、高效的获取与处理环境信息的重要性，认识到在环境保护工作中广泛、灵活地应用信息技术的重要性。

目前，全国已有27个省市自治区的环保厅及一百多个市地级行政区划内的环保部门开始使用地理信息系统平台软件和相应的硬件设施，其中大部分省市已经建立较为完备的环境基础数据库，并在GIS平台基础上开发了城市环境地理信息系统、重点流域水资源管理、环境污染应急预警预报系统等模块，根据目前的反馈来看，GIS平台的应用取得了显著的成效。

3 GIS技术在环保领域的应用

3.1建立GIS的地理信息系统

各级环保部门每天的工作主要是采集和处理大量的环境信息，这些信息绝大部分与空间位置息息相关。GIS出众的功能之一，就是它对空间数据采集、编辑、整合的强大处理能力和对相应空间数据的系统管理能力。基于这一优点，GIS可以将各种各样的环境信息，如环境质量信息数据库、污染源空间信息数据库等结合其他地理位置信息进行处理和分析，建立起综合性强的完备地理信息系统。

其次，GIS技术应用上的一大重要内容，就是制作各类环境专题图并汇集成专题图库容。GIS技术建立地图数据库，有着制作周期短、内容更新快的优势，在基础资源的利用上可达到“一次投入、多次产出”的效果。同时，GIS地图数据库用户还可以根据各自不同的需求输出各类专题图，如污染源分布图、大气质量功能区划图等。

3.2GIS在环境监测中的应用

GIS在环境监测中的介入，使得各种环境问题和环境过程描述更加符合实际，并促进了环境监测技术的发展。

在GIS和环境监测的实际结合中，可以将3S(GPS、RS、GIS)集成化运用。首先，可以在汽车等运输工具上转载GPS定位仪等设备，将车辆在移动中或是污染源现场采集的实时数据及时输送到GIS电子地图相应位置上；其次，针对固定采样点的信息采集，可以利用GPS将其坐标值导入GIS，然后可以对监测值进行实时监测并及时更新。

除此之外，遥感(RS)技术在环境监测中也有着广泛的运用价值，环境监测研究人员可以通过运用遥感，得到准确的污染源分布，污染源扩散条件、扩散范围等情况。原国家环保总局就通过将GIS技术与遥感技术相结合，对我国西部12个省市自治区的生态环境状况进行过调查，并从中得出了西部地区生态环境的空间分布和空间统计数据。

2.3 GIS在环境管理中的应用

现代GIS技术在环境管理中发挥着巨大的作用。利用GIS技术，可以有效地管理调查数据、地理要素、专业图件和科学试验等数据，改变环境保护部门传统繁重的人工统计、手工制表制图的工作方法，有效地提高了管理工作的效率。

同时，基于GIS和RS技术的环境动态监测系统能对大气、土壤、河流、动植物、重污染工业区域、城市交通带来的污染进行信息的采集、储存、科学的分析、评价，可以为环保管理实时办公自动化提供科学合理的实时辅助决策。

3.4 GIS在环境影响评价中的应用

环境影响评价(EIA)是对环境质量优劣的定性定量评价，通过对所有的改、 扩、建项目的环境数据进行分析、预测、评价，并给出保护环境的相应措施和对策。环境影响评价出现于上世纪60年代中期，70年代蓬勃发展，美国是世界上第一个将环境影响评价编入法律的国家。

利用大气、水、土壤等环境数据建立相应的环境质量数学模型是环境影响评价的重要分析工具，因此，GIS的应用分析模型得到了广泛的运用。利用GIS的应用分析模型可以对项目区中工程污染物排放对环境要素的影响范围和影响程度进行评价分析。G I S的应用大幅度地缓解了环保部门的工作压力，加快评价工作进程，便于评价结果的动态管理、 更新和应用。例如，上海环保局组织建立的上海市环境地理信息系统，可以实现环境现状评价和环境质量预测 ；厦门环保局利用GIS技术和RS技术，探讨了厦门市周围近岸海域的滩涂、浅滩及水面面积等生态环境因素的变化，分析了城市化进程对近岸海域生态环境的影响。

3.5 GIS在环境应急预警中的应用

建立环境应急预警， 能够对事故风险源的地理位置及其属性、 事故敏感区域位置及其属性进行管理，提供污染事故的大气、河流污染扩散的模拟过程和应急方案。GIS在环境应急系统中的作用主要是提供足够空间数据和相关属性数据的快速存取和管理功能，切实提高环境工作人员的管理决策能力。

同时，GIS具有提供智能分析及策略的功能。例如，GIS可以通过对污染源位置、污染严重程度进行综合分析，将准确并具有时效性的数据导入到相应的污染应急模型中，便可以生成对应的应急方案，为决策者和应急处置人员提供客观且详实的参考依据。

结语

随着GIS技术的不断发展，GIS系统在环境保护中发挥着越来越重要的作用，它与各种环境管理、分析系统进行有效结合，为环境工作者提供重要的技术指导和建议，有效地提高了环境工作效率，降低工作难度。同时，环境工作人员在应用GIS技术的过程中，不仅要努力做好专业基础方面的工作，更应该高度重视GIS技术的自身发展趋势，在图形空间压缩技术、数据自动输入技术、3S(GPS、RS、GIS)三者的集成化以及GIS模型的推广、加强等方面与系统开发人员加深交流，使环境保护工作更加现代化、科学化。

参考文献：

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