GIS在环境质量管理中的应用研究

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摘要　在我国环境质量管理系统中利用高效辅助决策系统gis，能够满足我国质量管理系统的设计需求，进而能够提高开发进程的整体质量水准。研究GIS在环境质量管理中的应用，以期不断完善GIS的多元化功能，提高环境质量管理水平。

关键词　GIS；地理信息系统；环境质量管理；应用

中图分类号　X32　文献标识码　A　文章编号　1007-5739(2012)02-0303-03

GIS是地理信息系统(Geographic Information System)的简称，是近些年我国环境质量管理领域及地理学工作建设中研究的新技术。简单来说，它是一个信息决策辅助系统，主要以自身强大的数据库存储空间作为基础，对空间内的各类信息数据进行相关整合操作，如信息数据会经历采集、整合、操作处理、分析等过程，最终呈现给使用者。也就是说，在当前全球环境问题日，益突出之际，如果利用好地理信息辅助决策系统，并不断健全系统设计内容，完善其强大功能，势必会辅助相关科研人员准确分析诸多与地理环境相关的疑难问题。

1　GIS在环境质量管理中的价值

环境质量管理相关的科学项目研究具备非常明显的空间结构特性，并且对影响环境质量因素的信息渴求程度非常高，需要分析并处理大量的空间信息与影响因素，此项技术也就应运而生并且成为必然。尤其是近些年，随着全球环境质量问题的日益突出，GIS已经愈发受到各界科研人士的极力关注与支持，被应用到质量管理环境领域中，给其开展的相关工作带来极为显著的成效。而这种成果的优越特性或重要价值主体体现在以下几个方面。

1.1　不可取代的特性

GIS所具备的特性是任何科研项目软件所无法取代的，这主要是因为其具备独特的空间属性与数据属性，并且能够将这些功能特性的数据加以分级处理，利于分析与评价，即这些属性的体现就是其价值所在。简单说，GIS能够将信息数据库内的空间数据进行汇总、分级、分类，同时分级与分类规划的数据利用到不同空间结构中，使数据最终的结果所呈现的是点、线、面、注记的结合体，即数据形态的可视化体现由此形成，大大提高了相关环境质量科研项目的工作成效。

1.2　卫星动态监测

GIS结合卫星动态监测系统的基本理论，并将这种基本理论应用到现实中，实现全球宏观共享地理数据资源这一目的。由此能使研究分析人员共同参与进来，便于研究分析相关问题的疑难点所在，摒弃传统意义上的数据分析处理的长时间传递过程。

1.3　实用价值强大

在环境质量管理领域中应用GIS所具备的功能价值体现非常强大。GIS能够自动化完成相关技术参数的分析过程，使评价因子的分析、计算、评估成果得以输出，利于动态管理与动态监控，同时其系统具备的更新功能也能很好地将信息数据资源进一步完善，使其实用价值得到充分地发挥。

1.4　支持环境监测趋势分析和污染模拟

利用GIS对历史监测数据进行分析，可实现对未来环境状况较为准确地预测和预报；在无损的条件下，可利用GIS技术进行环境污染模拟，用以研究环境污染的发生、发展规律，检验治理系统方案是否合理，为治理决策提供依据。使环境质量的管理方式及手段进一步提高，适应信息化和社会发展的需要。

2　GIS在环境质置管理领域中的具体应用

环境质量管理科研工作进程中，环境污染问题一直是重点内容。而利用GIS能够使不同区域内的质量环境污染容量物的具体指标得以呈现，从而能够直观分析所在区域内各个城市的环境质量状况。这时就可结合分析评价而来的结果采取对症的举措。

2.1　GIS应用

2.1.1　大气监测与污染控制。不同地理环境及气象条件下，每种污染源的污染体现程度也不尽相同，即具体的污染源所排放的污染浓度会有所不同，尤其是在大气环境下。这种特性也就决定大气污染源的监测与具体对污染源所采取的控制举措，应当结合GIS的空间分布与空间属性分析特性才能具体、直观地显现出来。例如，大气监测或者抑制污染源扩大，传统的做法可能只会结合地图或者相关试验得来的数据指标与指标权数进行客观分析，但是这种模糊误差却难以避免，而GIS通过空间、数字、数据、结构属性的充分体现，能够还原污染源所处环境的具体指标权数，更具科学性与实用性。

2.1.2　环境地理信息系统。地理信息决策辅助系统是一个空间结构信息系统，具备控制监管、数据输入与数据输出、空间分析、模拟参数等多重功能。尤其是其具有的空间分析功能，能够将数据库内的信息资源加以调用，从而实现辅助模块下的参数模拟功能。为了对环境污染状况进行动态监测以及对重大灾害事件快速作出反应，建立环境管理地理信息系统是十分必要的。目前，北京、上海、南京等城市已经建立该系统，并且应用在环境管理中。甘肃省也将在近期开展的国土资源遥感调查中建立重点城市环境信息系统。

2.1.3　各模块支持下的决策支持系统。地理信息决策辅助系统的应运而生，不仅能够为各级地方环境保护局以及环保单位部门等提供重要决策信息，同时还可以将确立的决策信息及时与过去做出对比，即在利于现状决策的基础上实现过去回顾与未来预测。另外，GIS的最终用户就是各级地方环保局与相关行政单位机关等，这样也就使这些单位在决策系统支持下能够及时掌握阶段性工作任务重点。另外，GIS提供的数据管理、指令功能、图形界面和应用开发工具的价值体现，能够实现多重模块功能，如空间数据库的信息调用、内部属性库和外部公共数据库的管理、连接的操作、模型的管理和计算、用户选择、情景分析、事件处理和决策输出等功能。

2.2　GIS环境质量监测数据管理分析

2.2.1　污染源监测分析。评价污染源对环境影响程度如何，除了必须考虑的污染源样本浓度及排放数据指标之外，还必须考虑污染源所在地理位置的空间背景信息、气象条件、地形地貌、周围化工建筑物等多个因素。而应用GIS就能很好地结合污染源的空间背景信息做出细致分析。这种分析是基于定量分析与空间分析相结合的一种计算方式，从而能够将数据实现空间分布，将数行完美结合，即支持数字运算与空间背景分析同时进行，优于传统意义上的地图分析及采集样本进行定量分析。

2.2.2　应急监测。其一般蕴含特定监测目的，具体监测目标内容包括污染事故监测、仲裁检测、考核验证监测以及咨询服务监测。一般而言，污染事故监测主要是利用GIS数据库对数据进行调用，最终确定污染物种类、危害程度、扩散渠道以及波及范畴等，从而能够控制污染源污染程度扩张：仲裁检测主要针对污染事故纠纷、环境法执行过程中所产生的矛盾进行监测；考核验证监测包括人员考核、方法验证和新建项目的环境考核评价及污染治理项目竣工时的验收监测；咨询服务监测主要为政府机关、科研组织单位、生产工业单位等组织机构提供服务性监测。

为了保证实施污染事故的应急实施有实质性成效，需

利用GIS系统的相关技术性数据并结合方法对其进行全面性的分析。首先，要确定事故发生的位置；其次，利用GIS空间结构形态的数据模拟环境模型，确立具体事故发生的区域范畴。例如，可凭借GIS模拟的可视化环境模型对区域范畴内的敏感单位、需救援单位、路径安排作出分析。从而能够为援救单位提供可行性的决策依据，以减轻污染事故造成的危害(图1)。

3　环境质量管理中GIS的总体设计

3.1　系统数据库管理

对于GIS而言，一般其自身的数据资源与信息内容主要包含其所对应组织区域内的各项环境质量监测指标。这类指标既有图形文档，又有录入的监测纪要等，即数据资源来源渠道很多，基本存储信息量非常庞大。因此，为了建立一个性能优良的数据库，必须设计好各类数据配套的数据模型，以此才能使这些空间数据与属性数据得以充分调用。在存储、人工录入、查询、定期维护等阶段，能够更为准确并且有针对性地调取信息。

3.2　数据调用

GIS空间数据基数庞大。为了更加方便地找到环境监测工作所需的监测点以及准确的污染源所在明细范畴，需要充分体现系统的定位功能。因此，可以在地图上选择监测点，显示该监测点位的基本信息，还可以反向确定该监测点的位置。图形操作包括对图形进行显示、缩放浏贤和直接修正数据等功能，并能完成地图的输出等。

3.3　空间分析

对各个环境监测点的监测范围作缓冲区分析、叠加分析、插值分析等；对采集到的污染数据进行动态分析，如相关分析、回归分析等；利用专题地图功能，将分析的结果以图形方式显示。

4　环境质量领域中引入：GIS所实行的技术手段

GIS系统的设计开发过程所需要的技术手段主要是指技术开发工具。也就是说，GIS系统开发时需要编程语言开工工具，如VisualStadio 2010C#语言开发工具，同时也需要数据库存储工具SDB，如SuperMap Deskpro6。

4.1　确立各功能模块

根据总体设计需求及相关要求，将系统内的各功能模块定位，即设计出功能结构框架。另外，GIS需求一定的组件技术与数据库技术，以支撑其整个系统的运作。而正基于此，在环境质量管理领域中开发功能模块时，必须立足于地理空间数据与其关联的环境影响参数。因此，只要基本开发思路能够把握这一点，相关技术开发人员就能建立一个满足存储、数据处理、便于查询、统计分析、模拟评价的可视化决策辅助系统。

4.2　收集相关信息资源

这类信息资源要充分考虑环境板块，如可结合现有的GIS系统条件进行数字化升级；在体系中逐步完善水系、交通建设、乡镇居住点、旅游区等的相关信息，并将信息最后呈现出空间形态，即完善空间数据；将各环境监测点的位置、级别、监测项目等地理信息矢量化，在地图上显示。

4.3　设置好系统功能使用界面

该项设置的目的主要在于能够让GIS使用者更好地使用其各个模块功能。因此，在设计系统版面功能时，应当考虑各类信息资源的结构安排是否合理，是否能够将各项功能模块有组织性地集结在一起，以利于使用者之间交流沟通。

5　结语

总之，GIS在我国环境质量管理工作领域中已经充分运用，势必有其重要的价值与优势。但是在实际运用及开发过程中，还存在一些不足之处，这就需要相关技术开发人员及GIS使用人员等要能够夯实理论体系知识，使之逐步应用到实践中，以此才能使G1S的模块功能与空间数据的信息价值得以充分体现。