GIS在環境科學研究中的應用與展望

寧夏大學 王嘉儀

GIS技術又被稱為地理信息技術，這項技術是近年來一項新型技術，這項技術主要將地理學和遙感學以及我國現代化的計算機技術進行結合。這項技術主要應用于我國現代化的地理信息監管中，主要在土地統計局中由相關工作人員對數據進行收集，并且對其進行相應的分析，了解我國目前的地理環境特點和地質變化，屬于一種地理環境管理技術。隨著近年來我國國際地位的不斷提升，現代人群對于環境保護也有了更高的重視度，而如何應對越來越復雜的環境問題，需要相關工作人員引起高度重視。傳統的對環境科學研究的技術，整體來說存在落后的特點不能適應現代社會的發展，所以積極將GIS技術應用于現代化的環境，科學中能夠使現代研究人員更清晰的了解我國目前的地理環境，保障我國地理管理工作更為順利的開展。

一、GIS技術的功能和特點

相較于以往的信息管理技術來說，地理空間數據在GIS的支持下能夠更為完善，在數據的收集方面也能夠更加全面，大多數數據在接收時都能夠從真實的案例中獲取，并且對其期權方面進行進一步的研究處理能夠幫助工作人員更好的獲得相應的數據，結果將其導入到數據分析系統中，工作人員則能夠更好的對數據進行協調和管理，并作出高效的展示。除此之外，在GIS數據中，其數據參考的是同一空間，坐標在不同的領域，則能夠對相應的數據和結果進行共享，使不同的部門的工作人員，能夠對GIS技術分享的數據進行分析，使數據具有更強的通用性。各部門的負責人也可以結合數據結果來制定相應的管理策略，使我國相關部門的經營投入的最終收入得到提升。

空間分析能力一直是現代人群在開展環境管理工作是一項十分重要的內容，相關數據則能夠最大限度的對空間對象進行全方位的描述，而GIS技術則能夠根據地理對象的現象數據進行綜合性的分析，能夠更好的展示相應的空間問題，工作人員可結合空間問題對其進行進一步的優化和解決，使空間處理工作更為高效。除此之外，GIS技術在應用過程中不僅十分容易更新，并且定量快速工作人員在進行操作時難度較小，這也是傳統常規評價無法達到的效果。當一部分有害氣體對周圍環境造成污染時，工作人員需要熟練應用GIS技術首先對地質環境進行分析并結合當地的氣候環境，尤其是在氣候變化過程中方向和云層變化的問題，而傳統的系統只能在風向上建立模型，導致在進行評價時存在明顯的不全面性，而GIS技術的應用，則能夠針對污染物進行全方位的分析，通過精準的分析后，能夠了解污染物的擴散模型，幫助工作人員做好環境治理工作的理論基礎計劃，建設環境治理工作，更為順利地開展。

二、GIS技術在環境科學領域中的應用

（一）在環境管理信息系統方面的應用

自20世紀80年代中后期以來，部分發達國家就針對GIS技術進行了充分的研究，在一部分工業相對來說較為發達的國家，在進行早期的環境監測評估，以及各個領域的環境系統建設時，都會建立屬于自己的信息管理系統。例如美國最早所確定的AIRS系統和STORET系統就是在對GIS技術進行充分應用后，所建立的系統。由于我國在發展過程中起步較晚，在進行研究時對于GIS技術的研究還處于初級階段。自20世紀90年代后，我國相關工作人員通過大量的研究和分析，初步確定了環境管理信息系統，例如我國的水質管理信息系統和國家環境統計信息系統以及國家污染控制管理信息系統等這些系統，都是合理應用GIS技術后所建立的系統模型。隨著現代經濟的不斷發展，我國針對GIS技術方面的研究也越來越深入，并且建立了更為專業的研究團隊。相關工作人員不斷完善地方和全國性的空間型信息系統，并且針對我國特色化的空間環境，工作人員還建立了類似于黃土高原信息系統以及我國對應的黃河流域洪水災害預防地理信息系統等，而我國各大一線城市也建立了城市信息管理系統，尤其是在環境保護方面，江蘇省是我國第1個省級環境管理信息系統的試點，并且在發展過程中也逐漸推行到各個城市。我國在環境空間信息和共享方面的開發，能夠滿足現代環境空間信息數據共享的需求，能夠使數據更好的為我國現代管理人員服務，使我國現代化的環境信息管理工作更為順利的開展。

（二）在環境規劃和決策專家系統方面的應用

在20世紀90年代以后，我國針對GIS技術方面的研究有了深入的發展，其中一部分的信息數據庫像商業化生產的階段，逐漸轉變許多GIS技術，被應用于自然生態環境的研究中，并且這一系統還應用于我國現代化的城市定量考核工作，我國不同城市，根據城市環境特點，建立了專項的城市環境保護系統。例如，美國將這一系統應用于環境數據的管理方面，并建立了更加專業化的專家系統，制定了完整的法律法規，不僅針對投資成本風險進行了管理，同時也將這項系統應用于區域開發和城市管網設計以及大氣污染等多個行業，極大的發揮了GIS技術的價值和作用。除此之外，GIS技術也能夠應用于模型驅動方面的相關知識工作，這也是現代環境科學研究方面的一個重要話題，GIS技術與環境模型本身是兩個完全不同的研究對象，但將兩者之間的數據進行共通的融合，則能夠有效解決目前環境管理工作中存在的各種問題，能夠有助于提高算法的整體準確性，并且還具有很多的空間特性，例如一部分三維和二維的水質模型，或者地下水中運移模型等這一系列模型的合理應用，能夠幫助工作人員了解環境問題的特點，并合理利用這些模型，對環境模型的對象進行全方位的認知，使工作人員能夠動態的掌握環境的變化。

（三）在環境評價和預測方面的具體應用

通過對以上內容進行分析，基本可以了解GIS技術具有較強的空間分析能力，并且還能對相應的空間數據和屬性數據進行多方面的分析，工作人員甚至可以利用RS對整個行業的數據進行及時更新。相關工作人員還可以根據環境質量資料以及污染源流域邊界等數據建立相應的模型，對于環境規劃和決策工作能夠起到良好的輔助性作用。依舊以美國的GIS技術為例，美國的地質勘察局能夠利用水文數據庫對國家地表水資源進行充分的認知，除此之外環境管理人員能夠將傳遞模型和數據庫進行充分的連接，偵查水資源中的營養物質和污染物兩者之間的關聯性和含量比。近年來，人們對GIS技術進行深入研究，建立了地下水殺蟲劑模型和污染物遷移模型等多方面的內容，這一系列的內容都成為了研究人員的研究重點，而有關人員在早期對相應的假設穩定條件進行了回歸性的分析并結合指數模型，更好的描繪了地下水環境的脆弱性，使工作人員能夠了解地下水的污染風險，有助于研究人員合理對地下水環境進行分析。

我國現代工作人員通過實測數據以及應用相應的擬合方法，能夠全方位的認識濃度分布圖并充分了解污染物的整體空間分布狀況，并對污染物的超標情況進行深刻的認知。通過對這一部分內容的了解，能夠幫助工作人員更好的反映全區的環境質量，例如目前我國的上海環保局將GIS技術應用于環境質量的檢測中獲得了良好的效果。同時這項系統在建設時還可以錄入查詢和雙向解鎖的功能，更好的保障生態環境，在相關工作人員的掌握中。

三、總結

在傳統的GIS技術研究過程中，每個部門的開發和研究都是獨立的，缺乏統一和標準的技術要求，并且在信息交流和表達的內容中也存在著極大的阻礙，而隨著現代信息系統的不斷完善，GIS技術在各個領域間的優勢也變得越來越明顯，不同部門之間的融合發展成為了必要性，所以相關工作人員為了保障環境科學的研究質量，需要強化這方面的研究工作，以保障GIS技術能夠真正為我國的環境科學發展服務。