地理信息系统在环境科学中的应用

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1、地理信息系统（GeographicInformationSystem或Geo－Informationsystem，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。它是集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科。GIS能把空间实体和反映实体特征的数据库有机结合在一起，比起传统只能显示位置的地图有很大的优越性。GIS不仅可以在地图上显示

2、目标物的位置，还能显示目标物的属性特征，同时可以将多种属性叠加，便于查询特定的区域。另外，利用GIS可以对数据进行统计分析，得出一般规律。工程流程如下：数据输入与转换图形及文本编辑空间查询与空间分析地理数据显示输出环境问题是21世纪全球性的问题,对环境问题的研究及解决必然涉及到复杂、敞开的地表系统。而GIS能为现实地理空间上的物质和能量运动规律的研究提供方便、准确的空间管理和空间分析手段。环境科学研究水圈、大气圈、土壤圈和生物圈等构成地表系统的环境要素,旨在揭示人类活动对环境要素所造成的影响及其它们之间的相互作用规律,并采取各种合理的工程措施进行调控,以确保环境质量

3、的长期可持续性。由于环境科学涉及复杂和敞开的地表系统,因此GIS为研究物质和能量在现实地理空间的运动和转化规律提供了方便准确的空间管理和空间分析手段。由于在研究对象和研究方法上所具有的相似性和互补性，GIS与环境科学的结合运用在环境管理、环境规划、环境监测、环境影响评价、环境工程及环境地球化学等领域拥有广泛的应用前景。一、地理信息系统在水污染控制规划中的应用水污染的控制规划是区域环境规划的重要内容，而总量控制是水污染控制的重要举措。准备工作是要计算功能区水域的环境容量，就是在给定功能区水质目标的基础上，根据相应的水文条件，利用合适的数学公式模拟出该功能区能承受的最大

4、污染物排放量。在这里用到了概率统计模型。一般情况下，水污染控制规划的操作如下：(1)背景资料的调查与搜集。包括功能区的自然环境概况，社会经济统计资料，区域发展规划，以往的环境资料记录。(2)水环境现状评估，确定污染的背景。(3)功能区经济发展规划。(4)水污染控制模型的确定(5)控制规划的经济效益。(6)规划方案的实施与管理上面只是一般的水污染控制规划，GIS在水污染控制中的应用就是把上面调查的资料放入到水污染控制数据库中，然后将数据库与构建的模型结合起来，将信息以图表等可见形式展现给用户。例如课本上的例子，建立海湾陆源污染物控制系统，需要采集入海的污染物种类和总量

5、，这就有牵扯到很过方面，比如该地的社会经济发展状况和主要的社会活动，包括道路交通情况，因为除了自然界，人类的活动对水的污染起着很大的影响。同时需要对研究区域进行数字化，这样在地图上不仅可以显示目标物的空间位置，而且对它们赋予属性信息。在信息叠加时候可以进行很多分析查询。这个信息系统可以通过现有软件和二次开发实现海湾沿岸各类工业及生活污染物排放情况管理和分析、各类海洋环境监测数据管理和还与水质、底质状况评价模型的建立，海洋评价工作的可视化，将海湾水动力模型、污染物漂移扩散模型与地理信息系统进行了集成等一系列的功能。系统的总体框架图如下所示二、地理信息系统在冰川边界自动

6、识别中的应用这是冰川/冰碛物覆盖冰川集成分类技术方法流程图，是在网上找到的，是将遥感图像和TM图像等多种数据综合起来，通过数据的处理，加上GIS平台得到的地理信息系统在冰川边界自动识别中的应用。这里面跟GIS有关的知识是遥感图像的处理，数据的融合。三、地理信息系统在大气污染的应用大气污染扩散信息系统的总体设计（1）建立大气模式。这不是GIS的专业内容。（2）计算机软件的设计。需要跟用户交流，了解用户的需求。（1）(3)数据库的设计。这是重点，包括大气多元扩散中各污染源数据、气象参数、模型控制参数、地理数据。（3）数据接口。就是将大气扩散的数据转化为GIS能识别的格式

7、。首先是污染源转化成地图格式。实际中的污染源有点线面的形式，在系统中要转变成GIS软件能识别的单个地图对象。其次是计算结果数据地图化。经大气污染扩散模型计算的得到的结果都是一些离散点，需要将其转换为等值线或者是分级等值图。这里面用到了栅格和矢量的概念。系统的总体机构图为利用GIS可以清楚的看出大气污染的区域和污染的情况，同时根据数据库中的数据，统计计算出扩散方向和污染的程度，它的分析功能是别的信息系统所不具有的。同时，GIS可以将这些信息以图表等直观的形式在地图上表现出来，即使是非专业人员，也能快速掌握。四、地理信息系统在城市噪声污染中的应用系统结构图如下：该系