GIS技術在大氣環境評價中的應用研究概況

趙英霞

摘要：環境影響評價離不開環境信息的采集和處理，而環境信息與空間位置密切相關。使用 地理信息系統（GIS）可將環境信息與空間位置、空間分布及其空間關系有機結合，適合于大氣環境評價問題的研究。本文概述了 GIS技術在大氣環境監測及大氣環境評價中的應用情況，GIS技術的運用為更好地預測、評價和治理大氣污染提供可靠的數據支撐。

關鍵詞：大氣環境評價；GIS；環境監測

環境質量關系到人類的生存發展和生活質量，粗放型的生產生活方式已造成了許多環境污染問題，尤其是大氣污染問題。當前，大氣環境污染問題己成為一項十分嚴峻的問題。城市大氣環境中總懸浮顆粒物濃度普遍超標，機動車尾氣污染物排放總量迅速增加，氮氧化物污染呈加重趨勢，我國大中城市的大氣污染尤為嚴重。因此，如何科學、準確、定量地描述城市大氣質量和污染物分布，為實施科學有效的環境治理措施提供正確的依據是當前大氣環境評價的關鍵問題。

環境影響評價離不開環境信息的采集和處理，而環境信息與空間位置密切相關。環境信息還具有復雜性和動態性的特點，且涉及多部門、多地區、多領域，需要處理的數據量非常大。如何及時、準確、全面地了解和掌握大量的環境信息資源，并為多個相關部門所應用，已成為環境保護工作者的一項重要課題。

1. 地理信息系統介紹

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術是集地理學、幾何學、計算機科學、空間科學和信息科學為一體的新興交叉學科。GIS的強大功能之一是空間數據的采集、編輯、處理功能和對空間數據的管理能力。使用GIS可以建立各種環境的空間數據庫。它能將自然過程和人類社會活動的各種信息與空間位置、空間分布及其空間關系通過數字化有機結合在一起，適合于環境科學領域相關問題的研究[1，2]。與其他軟件相比，GIS的獨特性在于以混合數據結構和獨特的地理空間分析功能，可以為用戶提供數據輸入和處理、坐標變換、圖像生成、屬性修改、空間數據和屬性數據的查詢、統計分析、拓撲疊加和網絡分析等操作。

2. GIS 在大氣環境監測中的應用

在環境監測過程中，利用GIS技術可以對實時采集的數據進行存儲、處理、顯示、分析，為環境決策提供輔助手段，配合環境監測采集系統還可以在GIS系統中清晰地顯示、分析監測點的環境變化和趨勢，進行監測點信息查詢、點位分析、等值線分析、區域噪聲、環境噪聲分析等。

劉平[3]以惠州市環境監測數據為基礎，研究并實現了基于WebGIS的環境監測的基本功能，環境工作者或者普通用戶可通過瀏覽器實現對惠州相關環境信息的瀏覽、操作和分析，實現了信息共享。不僅提髙了環境監測工作的效率，而且帶動了普通市民對環境工作的積極性，提高其環保意識。劉亮亮[4]通過對大連市環境監測信息的調研，結合大連市實際情況，對大連市環境在線監測系統進行了研究與開發，嘗試在環境質量監測中結合GIS技術、自動控制技術、數據庫技術、網絡技術等信息技術，設計了一套既具有科學先進性，又切實可行的環境在線監測系統。董倩[5]利用傳感器監測采集礦區環境參數，利用GPS定位技術對監測終端進行實時定位，并在終端利用ARM技術開發嵌入式系統，對采集數據信息和 GPS 信息進行儲存、處理和管理，對監測終端的工作運行進行控制，通過GPRS技術將數據自動傳送后臺數據管理系統，并對執行的功能任務進行優先選擇，優先執行緊急任務。后臺管理系統在GIS技術支持下實現整個礦區大氣環境監測系統的地圖化、可視化。

3. GIS 在大氣環境評價中的應用

大氣環境評價包括大氣環境影響評價和大氣環境質量現狀評價。大氣環境影響評價是大氣環境評價的重要組成部分，目的是以保護環境為出發點，通過預測、調查等手段，分析和預測項目施工期或項目建成后排放的大氣污染物對周圍環境的影響程度及范圍，為工廠選址、污染源設置、大氣污染防治及相關工程設計提供依據和指導。大氣環境現狀評價是大氣環境影響評價的基礎，大氣環境影響評價需要大氣現狀評價的結果作為數據支持，因此大氣環境現狀評價對大氣環境評價具有重大意義[6]。

趙萍等[7]以淮南市為例，探討基于GIS技術進行城市大氣環境質量評價的分析方法。利用GIS空間數據管理、分析、圖形顯示、輸出功能，對大氣環境進行多因素復合分析，建立了基于“變權”思想的污染指數模型和大氣環境質量等級標準，并以圖表形式輸出了評價結果。結果表明：所建立的大氣環境評價模型和等級劃分標準簡單、客觀、合理，具有實際應用意義。周杰等[8]根據如皋市環境監測站近年環境空氣質量監測數據，選取SO2、NOx、PM10等污染物指標，基于EXCEL統計分析方法與GIS技術，分析如皋市大氣污染物的年變化、月變化、區域分布等污染特征及變化規律，運用秩相關分析法、污染負荷系數法分析大氣環境污染物水平及趨勢。結果表明：各類污染物表現為冬夏季高，春秋季低的季節性變化規律；SO2、NO2在大生機電監測區域污染嚴重，PM10和降塵污染整體較嚴重，總體狀況是東南部大氣質量明顯優于西北部，如皋市大氣環境質量整體狀況良好。李凱[9]在環境地理信息系統（EGIS）設計思想的指導下完成了GIS與大氣模型的耦合，開發了應用于大氣環境評價的環境地理信息系統。使用開發的大氣環評系統對南京北部的重點大氣污染企業對主城區的大氣環境影響進行評價，選取SO2、NO2、PM10、PM2.5等大氣污染物擴散情況進行了模擬。實驗證明：南京北部重點大氣污染企業排放的大氣污染物對主城區影響范圍很大。其中PM10、PM2.5污染物影響程度很小，對霧霾中一次顆粒物貢獻率低。SO2、NO2大氣污染物可能在短期內造成主城區部分地區空氣質量超標。

4.結語

隨著計算機技術的日新月異及GIS技術發展和應用的進步，GIS技術應用于大氣環境領域的系統開發和應用，為大氣環境的管理和評價工作帶來了全新高效的技術手段。該技術的運用不僅可以節省大量的人力和財力，還使得獲得的數據結果精度更高。隨著GIS技術在環境領域的不斷融合，其應用必將為我國環境科學問題的研究做出巨大貢獻。

參考文獻：

[1]郭東恩，沈燕，張峰. GIS技術在大氣環境模擬與評價系統中的應用探討[J]. 測繪科學，2011，36（5）：100-102.

[2]肖艷陽. GIS技術在環境保護中的應用[J]. 環境與發展，2018（3）：31-32.

[3]劉平. 基于WebGIS的惠州市環境監測系統研究與實現[D]. 中南大學，2012.

[4]劉亮亮. 基于大連市環境在線監測系統研究與開發[D]. 大連理工大學，2010.

[5]董倩. 基于GPS的礦區大氣環境監測系統研究[D]. 青島理工大學，2013.

[6]肖奇. GIS支持下的大氣環境質量評價研究[D]. 中南大學，2011.

[7]趙萍，胡友彪，桂和榮. 基于GIS技術的城市大氣環境質量評價—以淮南市為例[J]. 環境科學與技術，2002，25（4）：21-23.

[8]周杰，康國定. 如皋市大氣環境污染物時空分布研究[J]. 江蘇科技信息，2013（22）：69-73.

[9]李凱. 基于組件式GIS的大氣環境評價系統的開發及應用[D]. 南京信息工程大學，2016.