GIS在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用分析

孫英杰

摘 要：近年來，GIS技術(shù)取得了很大的突破，這使得GIS在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理分析中的應(yīng)用越來越廣泛。本文首先闡述了GIS的概念和特點(diǎn)，對環(huán)境監(jiān)測與GIS的關(guān)系以及GIS在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：GIS；地理信息系統(tǒng)；環(huán)境監(jiān)測；關(guān)系；數(shù)據(jù)管理；應(yīng)用

隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重，傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段已不能勝任新時(shí)期現(xiàn)代化管理的需要，GIS技術(shù)的發(fā)展為解決當(dāng)前資源與環(huán)境問題，提供了有力的技術(shù)支撐。例如GIS以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)硬、軟件環(huán)境的支持下，將地理空間模型化并存儲在計(jì)算機(jī)中，適時(shí)提供多種空間地理信息，輔助相關(guān)的地理研究和地理決策，能有效處理基于環(huán)境問題的大量復(fù)雜空間信息，使得環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的管理分析更加快速、實(shí)時(shí)、有效。

1GIS的概念和特點(diǎn)

GIS即地理信息系統(tǒng)， 是一門集計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息學(xué)等多門科學(xué)為一體的新興學(xué)科，它以地理空間數(shù)據(jù)庫為研究對象，在計(jì)算機(jī)軟件和硬件支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供對規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的空間信息系統(tǒng)。

GIS （地理信息系統(tǒng)）特點(diǎn)是能把各種信息同地理位置和有關(guān)的視圖結(jié)合起來，并把地理學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及各種應(yīng)用對象、Internet、多媒體技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等融為一體，利用計(jì)算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫技術(shù)來采集、存儲、編輯、顯示、轉(zhuǎn)換、分析和輸出地理圖形及其屬性數(shù)據(jù)，且可根據(jù)用戶需要將這些信息圖文并茂地輸送給用戶，便于工程管理者對項(xiàng)目的分析管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)、檢查驗(yàn)收等提供決策依據(jù)。

2環(huán)境監(jiān)測與GIS的關(guān)系

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及信息更新速度的加快，環(huán)境監(jiān)測的手段已經(jīng)逐漸走向自動(dòng)化，而GIS能夠?qū)φ麄€(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、運(yùn)算、分析和可視化表達(dá)的信息處理與管理，能對已有空間和屬性信息進(jìn)行加工處理，得出科學(xué)結(jié)論。這使GIS技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測結(jié)合成為可能，同時(shí)，GIS技術(shù)具備著引導(dǎo)作用，推動(dòng)著環(huán)境監(jiān)測工作的發(fā)展。這集中體現(xiàn)在：其能夠?qū)⒕哂锌臻g屬性的多種環(huán)境監(jiān)測信息管理得當(dāng)，在工作中準(zhǔn)確地分析監(jiān)測管理和實(shí)踐模式，便于決策，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與政策標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)的目的。GIS是環(huán)境監(jiān)測工作中的技術(shù)支柱。

從另一個(gè)方面上來說，環(huán)境監(jiān)測設(shè)計(jì)復(fù)雜和敞開的地表系統(tǒng)，而GIS為研究物質(zhì)和能量在實(shí)現(xiàn)地理空間的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化規(guī)律提供了方便準(zhǔn)確的空間管理和空間分析手段，GIS空間數(shù)據(jù)庫可實(shí)現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效管理，其形象生動(dòng)的制圖表達(dá)、強(qiáng)大綜合分析功能、友好的界面交互等優(yōu)點(diǎn)，使得到的環(huán)境過程描述更貼近實(shí)際，能夠有效地解決各種環(huán)境問題，對于環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展是十分有益的。

3 GIS在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用分析

3.1環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測

環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測工作的主體，它是對各種環(huán)境要素的污染狀況和污染物的變化趨勢進(jìn)行監(jiān)測，并且對環(huán)境污染控制措施的效果進(jìn)行評價(jià)，收集與環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測相關(guān)的數(shù)據(jù)評價(jià)控制措施的效果判斷環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施情況和改善環(huán)境取得的進(jìn)展，以此確定一定區(qū)域內(nèi)環(huán)境污染狀況和變化趨勢。一般情況下，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測針對的是一定的區(qū)域，對該區(qū)域的水質(zhì)、噪聲、空氣狀況、固體廢物等方面進(jìn)行定點(diǎn)的、長時(shí)間的監(jiān)測以掌握該區(qū)域的污染現(xiàn)狀并且對其進(jìn)行全面準(zhǔn)確的評價(jià)，從而反映出該區(qū)域受污染的程度和污染物空間分布狀況。一般情況下，監(jiān)測所獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)都是在空間上離散的點(diǎn)，我們可以利用GIS的空間數(shù)據(jù)內(nèi)插方法來準(zhǔn)確地反應(yīng)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀。比如說，通過某監(jiān)測河流上監(jiān)測斷面的數(shù)據(jù)對該河流的水質(zhì)狀況進(jìn)行評價(jià)。另外，在對監(jiān)測環(huán)境中的各種客體（如廢棄物、水質(zhì)等）進(jìn)行評價(jià)時(shí)，常常與多個(gè)污染指標(biāo)有關(guān)。怎樣依靠這些多個(gè)單一的、包含一定空間信息的污染物指標(biāo)來對空氣的質(zhì)量進(jìn)行綜合評價(jià)，我們可以通過GIS的空間疊合分析來實(shí)現(xiàn)它。空間疊合分析就是在一定的空間系統(tǒng)條件下，每次將同一區(qū)域的兩個(gè)地理圖層進(jìn)行疊合，以此產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或者建立各種地理對象間的空間聯(lián)系。前者通常可以用來搜索同時(shí)具有集中地理屬性的分布區(qū)域，稱為空間疊合屬性；后者通常用于發(fā)現(xiàn)某區(qū)域內(nèi)一些專題的特征，稱為空間疊合統(tǒng)計(jì)。這樣就實(shí)現(xiàn)了利用多個(gè)污染指標(biāo)的空間疊合分析對環(huán)境質(zhì)量的全面分析和評估。綜上所述，為了準(zhǔn)確地表述某一區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量，僅靠某一點(diǎn)的監(jiān)測是不夠的，只有利用GIS強(qiáng)大的空間處理能力和綜合分析等優(yōu)勢，結(jié)合污染物的分布，全面統(tǒng)計(jì)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，才能得到準(zhǔn)確而客觀的表述。

3.2污染源監(jiān)督監(jiān)測

污染源監(jiān)督監(jiān)測是為了掌握主要污染源在時(shí)間和空間的變化所采取的定期定點(diǎn)的常規(guī)性監(jiān)督監(jiān)測，在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí)，必須觀察污染物濃度、排放總量和污染趨勢，同時(shí)充分利用信息技術(shù)，通過監(jiān)視網(wǎng)來預(yù)報(bào)、預(yù)測某一個(gè)地區(qū)的環(huán)境情況。進(jìn)行污染源監(jiān)督監(jiān)測的最終目的，是想找出污染源，并且對其進(jìn)行合理分析，找出對應(yīng)的措施改善環(huán)境。要找出污染源，評價(jià)各種不同的污染源造成的污染程度，不僅僅需要監(jiān)測出污染源的濃度和排放總量數(shù)據(jù)。在污染物排放量相同的前提條件下，因?yàn)榈乩矸轿淮嬖诓顒e，將必然導(dǎo)致污染源造成的污染程度與范圍相差較大，因此，污染源的地理空間特性決定了對污染源的影響分析必須采用GIS， GIS與污染源監(jiān)督監(jiān)測相結(jié)合，使得污染源監(jiān)督性監(jiān)測能夠根據(jù)污染源的污染類型和現(xiàn)有的地理數(shù)據(jù)的變化程度，從選擇合適的環(huán)境模型如擴(kuò)散模型、影響模型等進(jìn)行預(yù)測，利用預(yù)測結(jié)果和不同時(shí)期的環(huán)境污染數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算給定污染物在不同時(shí)期的擴(kuò)散濃度，確定其污染擴(kuò)散的范圍，得出污染源排放與環(huán)境污染之間的規(guī)律，預(yù)測環(huán)境污染的發(fā)展趨勢，為污染源規(guī)劃決策和環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)依據(jù)。

3.3環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測

GIS廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染的應(yīng)急監(jiān)測。污染物應(yīng)急監(jiān)測是指對各種污染事故的污染源進(jìn)行現(xiàn)場追蹤，確定污染事故造成環(huán)境的污染程度，帶來的危害等。按照它的特定目的，還可以繼續(xù)劃分為以下幾種：污染事故監(jiān)測，一旦這個(gè)區(qū)域被污染，則必須立刻采取應(yīng)急措施，得出污染物的類型和污染程度、以及其擴(kuò)散狀況，為污染控制工作提供支持；仲裁監(jiān)測，這主要是針對污染事故糾紛而言，其目的是為了解決環(huán)境監(jiān)測過程中的沖突；考核驗(yàn)證監(jiān)測，它涉及的內(nèi)容相對較多，比如人員考核、方法驗(yàn)證和新建項(xiàng)目的環(huán)境考核評價(jià)及污染治理項(xiàng)目竣工時(shí)的驗(yàn)收監(jiān)測；咨詢服務(wù)監(jiān)測，它主要是為政府部門，一些科研機(jī)構(gòu)提供服務(wù)的。污染物事故應(yīng)急監(jiān)測的對象較多，各種污染事故都是其現(xiàn)場追蹤的對象。在這個(gè)過程中，必須找出事故的污染程度和范圍，以及造成的不良后果。只有這樣，才能及時(shí)跟蹤環(huán)境污染狀況，及時(shí)處理一些重要污染事故。為保證應(yīng)急措施符合實(shí)際，快速、高效，必須使用到地理信息系統(tǒng)技術(shù)。通過多方面地分析的數(shù)據(jù)以及應(yīng)采取的辦法，可以較快找出事故發(fā)生地位置，并通過GIS與環(huán)境模型的結(jié)合預(yù)測受到污染的地區(qū)，采取GIS的可視化功能，合理確定出污染建筑以及一些敏感單位，為應(yīng)急監(jiān)測、應(yīng)急救援工作的決策工作提供便利。

結(jié)束語

隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用將進(jìn)一步得到擴(kuò)展和完善，為環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)管理提供更多的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)

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[3]黃偉峰，王清華.GIS在我國環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用.北方環(huán)境.2012年8月第24卷第4期