基于GIS技術在環境監測中的運用研究

徐君 施曉烽

（紹興市柯橋區環境保護監測站 浙江紹興 312000）

GIS 綜合了計算機科學、地理學、測繪遙感、環境科學等多種學科，該方法是利用地理空間數據庫，通過配置計算機軟硬件，將地理空間模型存儲到計算機中。它能及時地提供大量的地理信息，并且還具備地理學探究、地理策略制定等作用。在環境監測與管理工作，GIS技術也運用得愈來愈多，以更好地完成環境管理。

1 GIS環境監測信息系統概念特征

GIS 環境監測信息系統綜合運用現代計算機信息技術手段，對空間地理數據進行大范圍的采集、傳輸、分析及存儲，使這些數據能夠在環境保護及管理等重大事項決策中作為重要參考依據。具體而言，GIS 環境監測信息系統特征主要體現在以下幾個方面。

第一，GIS 環境監測系統內部數據管理空間大，采集到的信息數據可以輸入至系統內，由系統對這些數據進行整理分配，并高效傳輸給各部門及工作人員。

第二，借助監測信息管理系統，可提升整體數據資源應用水平。GIS環境監測信息系統在計算機信息技術操作下，全面展現出與環境相關的地理圖形，使管理人員可借助電子地圖，更為清晰地了解到環境變化情況［1］。

第三，結合GIS環境監測信息系統，進一步增強數據分析水平。收集到的環境數據信息可以借助地理對象的方式展開高效分配，使存在于環境保護中的各類問題能夠更加直觀地展現出來，有效解決在環境保護工作中遇到的問題。

2 GIS與環境監測關聯

GIS作為一種綜合的空間GIS，與自然環境檢測有廣泛性的共性，其目標是對影響自然環境的多種因素開展量化分析的統計分析和評價，并可根據GIS 對絕大多數因素情況開展量化分析的統計分析和評價。運用GIS技術開展環境監測，是GIS功能和環境監測要求的結合和提升，也是GIS環境監測的關鍵構成部分，可以全方位、精確地檢測整個地球，任何一個地域，無論大小，都能精確地反映現階段的環境情況。此外，它還有利于提升對數據信息進一步研究獲得的環境預測分析和控制的精確性［2］。因此，將GIS 運用于環境監測是必不可少的，也是必然的。

3 GIS運用于環境監測的內容

地理信息系統可以運用于環境監測的各行各業，是與GIS自身優點和由環境監測特點提出的要求緊密聯系的。GIS 系統中的空間數據庫功能較為完善，可以進一步豐富地形圖表達形式，從根本上提升環境監測質量水平，使監測行業獲得了顯著成效。其運用于環境監測的內容主要包含以下層面。

3.1 環境監測資料管理研究

精確、及時地體現生態環境現況與發展趨向，為環境安全管理、生態環境規劃、生態方案部署等提供理論幫助。GIS系統在實際運行過程中可以搜集地球表層（包含空氣）空間內所有或部分的有關地域分布數據信息、存儲、管控、計算、研究和交互表明的信息處理與管控［3］，可對已存有的空間及屬性信息進行嚴格加工管理，獲得可靠信息成果，使環境監測工作可實現高質高效開展。

3.2 環境標志預測分析方式

在環境監測中，大部分標值天氣預報方式為空間方式。因為多種要素的整體作用，環境因素空間突變的數值計算方法非常復雜。GIS實體模型給予了各自變量的區域內插研究，并根據數值模擬預測分析整個區域系統變量的標值遍布。

3.3 環境監測信息管理系統（EMIS)

目前，EMIS是現階段環境管理工作的重要系統之一，在具體運行期間，主要肩負起環境管理、輔助決策等重要職責。在環境檢測信息管理系統實際運行期間，GIS 環境監測信息系統發揮了良好的補充作用，EMIS環境檢測管理系統可借助GIS設備采集到的各類信息資源，繪制檢測圖形，加強環境管控效果。在此基礎上，進一步提高EMIS環境管理系統在環境管理方面的效率［4］。與此同時，在環境管理方面，GIS 技術也可被大范圍地應用在噪聲控制、大氣環境控制、水資源以及生物資源控制工作中，為實現高質高效環境管理目標奠定堅實基礎。

3.4 環境GIS的建立

環境監測需要大量收集、處理各種環境信息內容。運用GIS 可以創建各種各樣自然環境空間數據庫，運用GIS 可將各種環境信息內容結合起來，運用地理信息系統，對空間數據庫開展綜合分析和管控，完成空間數據庫的輸入、查看、研究、導出和管控。

3.5 緊急狀況檢測警報系統

基于GIS技術，分析現有環境污染安全事故，并針對此事故分析結果制定專項可行管控對策，使安全事故問題能夠得到充分解決，給予環境污染安全事故的模擬程序和應對措施。緊急狀況檢測是環境監測的一個關鍵目標，它檢測的目標較多，目標也較為多元化，各自為環境污染安全事故檢測、環境監測、環境糾紛案件訴訟檢測等。這類項目的檢測［5］，要精確掌握環境污染范疇、環境污染水平，精確評價其負環境污染值。

3.6 環境監測材料搜集和研究

GIS 能對包含空氣、環境濕度、地表植物群落、水資源、噪聲等各種地表因素開展量化統計和研究，對環境監測數據信息開展收集和研究是環境監測工作的前提。環境要素的統計分析通常沒有規律性可依，僅有創建諸多分散化的監控點，才可以收集持續變動的環境數據信息。要收購并運用這種數據信息，顯然要靠人力測算來進行，所以，GIS的數據采集研究作用早已成為必要條件。首先是對全部觀測點數據信息開展新的統計分析和歸納，對數據信息與不同自然地理空間標準下推求出來的函數關系開展測算統計分析，以達到環境監測數據信息的統計分析作用。隨后，依據其運作結果，對生態環境的變化趨勢開展進一步的研究，進而預測分析區域生態環境的未來情況。

3.7 評價環境質量

環境質量要以GIS環境監測信息系統中的監測技術為基礎，全面評價環境影響所需的資料，對空間信息數據進行全面管控，使建立起的數據庫環境信息資料能夠在環境評價及環境工程建設企業責任分配過程中發揮出重要作用，對環境評估工作開展事后核查［6］。

GIS 系統也被廣泛運用于生態環境評價。要開展生態環境評價，最先要對空間內的每個環境因素開展定量分析、統計分析，這也是GIS系統在開展環境監測數據采集和研究時需進行的。GIS系統在生態環境評價中，必須根據環境評價規范，融合搜集到的基本資料和研究結果，對生態環境開展評價，這也是生態環境數據管理平臺的工作基礎與標準。GIS對自然環境的評價范疇可大可小，既可部分小范疇評價，也可整體點評，根據生態環境評價，能及時調節環境保護措施，同時，還能滿足人民生活的需要。

3.8 環境污染監督

GIS 環境監測信息系統能夠綜合利用空間數據和屬性數據，可借助計算機設施，收集檢測現場中的溫度及濕度、風向及風力等數值。如出現環境污染問題，則可立即向指揮中心預警，由指揮中心采取專項應急救援政策，對污染源實施相應的控制，降低環境污染事故造成的經濟損失，也能為社會發展提供有益的支持，保障人民生命健康安全。

該環境內容的污染源情況，可根據對自然環境各要素的量化分析統計和研究來檢測其污染物，在研究材料的基礎上，還可明確提出空氣污染預防改進方案，以實現最大限度地控制污染物擴散的目標，把空氣污染的危害控制到最低水平。GIS系統在執行空氣污染監管時，可根據測算、數據監測，分辨空氣污染的類別和水平，并對污染物開展精確定位追蹤，進而合理地發現和控制空氣污染。

4 GIS在環境監測研究中的實際應用

4.1 GIS技術在森林草坪環境監測中的運用

現階段，國內GIS 技術主要應用于山林等生態環境保護研究中。選用現代科學技術，以GIS 為主要方式，在短時間內掌握該區域生態環境保護的本底情況和趨勢分析，解決了長期以來傳統式的調研檢測方式耗時費力、費用高、解譯精密度低的缺陷，為未來的環境監測與評價給予高新技術支撐。

4.2 運用GIS技術對濕地公園開展環境監測

對氣候與環境空氣、生物體、土壤層、水質、洪澇災害等新項目開展綠色生態檢測，能為濕地生態系統的精細化管理提供依據。GIS濕地公園環境監測與信息管理系統在對濕地生態系統開展創新管理時，就具有了開展濕地公園遙感技術分類的作用。運用遙感技術，估計濕地公園植物群落的土壤含水量，進行濕地公園園林景觀布局演變和濕地公園退化研究，在濕地公園評價、濕地公園景區建設等層面起到重要作用。

4.3 地理信息系統用于海洋環境監測

利用GIS 技術，可以管理、查看、研究空間環境數據信息，并應用GIS 的統計分析制圖功能對各種環境主題完成形象展現，并基于自然環境數據信息的空間布局和數量統計規律，為融入生態環境保護的現實需求，為資源開發設計、環境保護提供比較健全的技術性支撐，有益于海洋生物資源和自然環境可持續發展。憑借GIS 等技術，可以構建現代深海立體式實時監測智能管理系統，完成數據的升級、共享資源，并以圖形方法動態性模擬管理與管理決策前景，為海洋資源開發、海洋資源、氣候檢測、深海防災減災宣傳、維護我國海洋權益提供服務。

4.4 運用地理信息系統開展城市環境監測

伴隨著我國經濟社會發展的迅速發展，GIS 在城市規劃管理、城市環境監測、防災減災宣傳等領域對空間數據庫的查詢與探討提出了更多要求，具備非常好的經濟效益和社會價值。

4.4.1 檢測水源環境

隨著工業生產的發展趨勢，水源被不同程度地污染，急需加強水源檢測與管理。運用GIS 技術對水源數據信息實現檢測和管理，主要是對水體數據信息和遙感圖像開展監管和研究等。從20世紀80時代末，上海市環境安全管理單位逐漸開展GIS 應用研究，建立黃浦江水環境地理信息管理系統，動態顯示系統監管內容，開展水體的迅速預測分析、研究、氣象預報。

4.4.2 動態性檢測和研究空氣污染

當前，空氣污染也是較為嚴重的問題之一。隨著城市內人口基數快速增長、各領域生產建設規模日漸擴大，空氣污染問題更為嚴重。借助GIS 技術中的圖像收集、處理功能，能夠更為直觀地展示出城市環境空氣問題。利用GIS 空間圖像，明確污染源濃度變化規律，掌握不同污染源空間布局情況?，F有空氣污染研究專家在相關層面早已獲得了較大的進步，運用GIS和地理信息系統，對空氣臭氧層的科學研究已經有了較大的進展。大家熟知的大氣層的臭氧層“黑洞”就是通過GIS和遙感技術發現的。

4.4.3 環境噪聲的監控和管理

GIS 在環境噪聲監測和管理中的應用主要體現在以下方面。

（1）與噪聲監測設施相比，設置GIS 噪聲監測點，能夠從根本上提升噪聲監測工作的精準度，準確反映區域噪聲污染實際情況，更是體現出經濟可行性、科學合理化，又保障了數據的穩定性。

（2）噪音自動檢測關鍵體現在，在檢測過程中不需人工實際操作、值守，它通過不斷運作，能實時獲得時空遍布的噪音數據信息，達到長期的檢測，為噪音控制整體規劃管理決策提供依據。

（3）噪聲GIS 能存儲、顯示收集到的噪音信息，能對檢測地區做進一步的現場檢測與研究，加強噪聲管控水平。

GIS 應用噪聲評價的領域主要包含：第一，現狀評價。利用GIS形象直觀圖形界面和時空數據分析處理能力，可以對數據進行直觀、準確的評價，如可以通過疊置分析得到監測區域的噪聲分析圖，如此便可以進一步確定潛在污染源。第二，環境影響評價。GIS 還可以應用噪聲預測，其強大的時空數據分析功能可有助于預測出噪聲的衰減性、地面吸引性等各種復雜特征。第三，噪聲功能區劃分。以GIS 所提供的地圖和數據為功能區劃分，可以避免人為錯誤和方法的局限性，更能夠反映出區域內噪聲環境污染的分布狀況，并且還可以提供劃分精度，進而為環境規劃控制提供有力支持。

5 結語

當前，GIS 環境監測存在很多問題，其中，環境數據庫查詢適用能力不足是很大的問題。將GIS系統應用到自然生態環境管理工作中，建設功能完善的自然環境數據庫系統，可以大范圍收集環境信息，從根本上提升環境信息資源利用率，及時發現并處理存在于環境保護中的各類問題。但是目前來看，環境數據庫查詢功能欠缺，如缺乏對數據庫建立工作的高度重視，難以發揮出GIS 這類優秀工具的實際功能。不僅如此，各參與單位提供信息存在誤差，需要反復確認信息內容，導致數據庫實施期間的人力及物力資源浪費嚴重。這一問題的解決還有待于政府部門在宏觀上的規劃和協調。盡管GIS 在環境科學領域的應用還不夠深入，但是成效是顯著的，而且隨著新技術的發展應用，GIS必將為我國的環境監測和保護作出巨大的貢獻。