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浅析GlS技术在生态环境地质评价中的应用

2019-02-09

世界有色金属 2019年18期
关键词:人居水文要素

丁 一

(江西省地质环境监测总站,江西 南昌 330000)

随着我国城市经济的快速发展,生态环境地质状况逐渐引起了人们的关注。GIS技术是一种先进地理信息管理软件,应用GIS技术对生态环境地质进行探究,对各个地区的资源应用情况做出评价,有助于结合城市的建设发展目标,避免盲目资源利用与开发,为可持续发展与建设指明方向。对特定地区内部的地形、土地资源、水文、生物多样性等信息进行整理,能够为更多信息技术的应用提供依据,有助于实现资源深度挖掘与利用,参与区域资源的合理配置决策,从而加强区域环境管理。因此,对生态环境地质评价的方法进行研究具有较高的现实应用价值。笔者从生态环境地质角度,以GIS技术为核心,对相关计算机技术在生态地质环境状况评价中的应用过程进行以下探究。

1 生态环境地质评价的单元划分方法

在采用GIS技术对特定区域进行生态环境地质评价之前,应针对区域地质环境特征,选择合适的评价单元划分方法,区域内部划分成多个小评价单元,明确评价单元的自然、人居属性,而后根据区域的发展需求进行指标评价,从而达到科学生态环境地质评价的目的。目前,常用的评价单元划分方法有:

一是三角形剖分法,通常小地形划分采用较多。将区域内的地形按照三角形单元进行划分,采用数值模拟对每个小三角区域进行评价。

二是正方形网格划分法。该方法与传统的地理坐标栅格划分较接近,根据研究面积的大小选择合适的方格比例,逐步对每个方格内部区域的数据展开对比评价,通常适用于面积较大的生态环境地质区域。

三是不规则多边形网格划分法。该方法主要用于地质环境具有明显边界线的区域,按照生态环境地质自身的特征,对区域进行不规则划分。

四是行政区划分法。结合城市各个地区行政边界,按照人们所习惯性接受的划分方式对各个区域的生态环境地质质量进行评价。该方法对于省、市区域来说容易整合,信息可用于更多的方面,能够为城市化建设提供有效决策。

五是专项因素划分法。在构建区域评价指标之后,按照不同的指标因素分布特征,对区域进行不同程度的划分,从而在同类因素当中达到更好的评价效果。

2 GIS技术下的生态环境地质评价指标体系

GIS技术应用下,对特定区域进行生态环境地质评价时,应明确研究目标与指标选取的基本原则,制定评价指标体系,从自然、人居两个方面分别选择评价指标,从而探究各个指标因素之间的关系。

2.1 指标选取原则

采用GIS技术对生态环境地质进行评价时,应遵循以下指标原则:一是针对性与主导性。每个区域的生态环境地质条件都有着一定的差异,居住人口、生物种群、水文环境等势必不同,选取指标应具有针对性,明确主导的指标因素,使其符合该地区的生态环境地质现状。二是普适性与协调性。在选择评价指标时,应充分考虑到是不是大多划分单元均具有该因素条件,如果不具备则不具有相应的对比条件,应予以排除。三是数据易获性与量化性。选取的指标应是采用GIS技术或其他信息技术能够获取的数据,亦或者可用其他数据直接量化或间接量化可以对比分析的数据。

2.2 地形数据预处理

采用GIS对生态环境地质评价的过程中,要先对获得的地形数据、遥感影像进行预处理,将地形图中所包含的信息提取出来。首先,对研究地区的地形图进行扫描,留下各个地区的地理坐标,并对地理位置进行校正。而后采用数字高程模型,对研究地区中的边界线、道路、河流等地质环境要素进行矢量处理,得到数字地形图。结合DEM模型,在ArcGIS中完成网格化操作,将数字地形图按照特定的方式进行评价单元划分[1]。其次,采用GIS技术对研究区域进行全境影像覆盖,并获得的影像采取准归一化处理,调整影像中各个地质环境因素的色调,对大气辐射、太阳高度角、日地距离等进行校正,得到准归一化处理影像。而后针对研究区域与遥感影像,对正好覆盖在数字地形图的部分进行镶嵌、裁剪、融合处理,用RGB合成的色彩图像对研究区域内的地质环境进行解释,将可能会用到的信息因素突出表示,从整体上提升遥感图像的呈现效果。

2.3 评价指标确立

生态环境的系统十分复杂,各个评价指标因子之间可能存在紧密关联,也可能相互独立,在确立评价指标的过程中,应首先对该区域地质环境进行客观评价,探究其生态环境地质中存在的各类要素,从要素与评价单元中逐步提取因子数据[2]。对于绝大部分研究地区来说,评价指标可从以下要素中提取选择。

2.3.1 地形要素

地形要素从根本上反映出了该研究地区的地貌变化,不论是何种地貌,均是由不同的坡面构成,因此为了探究地形的变化,可从坡面的角度出发,提取坡面、坡向因子。不论是怎样的研究地区,其地质环境如何,地形对生态环境地质造成的影响始终存在。因此,地形因子是评价生态环境地质的基本因子之一。

2.3.2 水文要素

水文环境从根本上影响着该区域内的生态环境要素,不论是农业、植被还是人居,均离不开丰富的水源。大多地区的主要水文条件包括河流、湖泊等因素,因此想要量化水文要素,还需要从水源的密集度出发。如,针对不同评价单元内的河网等密度进行加权处理,得到每个评价单元内的水文条件表征。

2.3.3 气候要素

尽管气候因素容易受到其他因素的干扰,但气候对生态环境地质的影响也不容忽视,尤其是日照对植被生长的影响、降雨对区域水文条件的影响等,均在一定程度上影响着自然环境与人居环境。因此,针对特定区域气候要素进行研究时,可选择年降水量、年平均气温等评价因子。

2.3.4 土壤要素

对于农业生态环境地质与自然生态环境地质来说,土壤是确保植被生长的基本要素。因此,土壤的质地、土壤的湿度均需要进行量化研究。土壤的质地主要受到砂砾、粉粒等含量的影响,可根据植被的生长需求,划分为不同的等级,从而达到量化土壤因子的目的。

2.3.5 地质构造、岩性、灾害要素

特定研究区域内部是否会出现巨大的地质灾害,取决于其地质构造环境。可以说,地质构造因素对自然环境、人居环境的影响巨大,一旦出现强烈的地质作用,则可能会造成大面积环境破坏。因此,地质构造的稳定性具有较强的量化价值。

2.3.6 植被要素

对于生态环境地质来说,植被覆盖率在一定程度上决定着空气质量,也决定着区域自然环境的现状。植被覆盖可直接根据遥感影像,对特定研究区域内的植被覆盖信息进行提取,得到区域内植被指数。

3 GIS技术下的生态环境地质评价及质量等级划分

3.1 自然生态环境地质评价

自然生态环境地质评价中,主要影响因素有地质条件、自然资源、气候水文等方面,不考虑社会因素的影响。评价指标主要选择坡面因子、地质构造因子、地质灾害因子、植被覆盖率、土壤质量因子、年降水量、年均气温、河网线密度。将选择好的评价因子进行量化,采用GIS技术从遥感影像中提取相关数据,而后进行标准化处理。针对不同的评价单元划分规则,可选择多种评价模型,如层次分析模型等,对特定区域内的自然生态环境地质做出综合评价,探究每种因子对生态环境地质的贡献度,进一步分析各个因子之间可能存在的作用关系,从而更好地对该区域作出自然生态环境地质质量等级划分。根据质量等级,明确该研究区域内自然生态环境较好的地区与自然生态环境较差的地区,为当地政府提供自然生态环境管理的可靠依据,从质量等级较低的区域入手,加强生态环境治理。

3.2 人居生态环境地质评价

人居生态环境地质评价当中,主要影响因素包括地形条件、气候水文条件、地质构造条件、地质灾害条件、社会条件等。由于人类居住环境的选择受到地形条件的影响,地势较缓的地区更适合人类居住。因此评价指标选择主要包括地形坡度、坡向、高程、年降水量、年均气温、河网等密度、地质灾害因子、人口密度、交通等。采用GIS技术遥感影像对所需的因子数据进行提取,而后根据不同的评价指标量化规则,对各个评价单元内的指标进行量化。可采用自然生态环境地质评价时选用的模型,使得两者之间的数据处理结果方式相同,对各个评价因子中的主成分贡献率进行分析,划分出各个地区的人居生态环境地质质量等级。根据质量等级评价结果,该地区政府可针对评价较好的地区,加强城市化建设,注重发展城市经济,打造适合人类居住的城市,提高人居幸福指数。针对人居生产环境地质质量较差的地区,及时采取关注,了解居民生活中的需求与生活中的不便,加强交通建设,提高质量等级。

4 结论

综上所述,通过对GIS技术在生态环境地质评价中的具体应用过程,从自然生态环境地质、人居生态环境地质两个方面,构建不同的评价指标体系,对特定研究区域内的自然、人居环境做出评价。采用该方法对区域生态环境地质进行评价研究,对城市化建设以及生态环境保护均有着一定的促进作用。GIS技术的应用不仅提高了信息的处理效率,更有助于提取准确的地质条件数据,为实现生态环境地质质量等级划分提供可靠依据。

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