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GIS在环境科学研究中的应用与展望

2022-01-01宁夏大学王嘉仪

区域治理 2021年31期
关键词:空间环境模型

宁夏大学 王嘉仪

GIS技术又被称为地理信息技术,这项技术是近年来一项新型技术,这项技术主要将地理学和遥感学以及我国现代化的计算机技术进行结合。这项技术主要应用于我国现代化的地理信息监管中,主要在土地统计局中由相关工作人员对数据进行收集,并且对其进行相应的分析,了解我国目前的地理环境特点和地质变化,属于一种地理环境管理技术。随着近年来我国国际地位的不断提升,现代人群对于环境保护也有了更高的重视度,而如何应对越来越复杂的环境问题,需要相关工作人员引起高度重视。传统的对环境科学研究的技术,整体来说存在落后的特点不能适应现代社会的发展,所以积极将GIS技术应用于现代化的环境,科学中能够使现代研究人员更清晰的了解我国目前的地理环境,保障我国地理管理工作更为顺利的开展。

一、GIS技术的功能和特点

相较于以往的信息管理技术来说,地理空间数据在GIS的支持下能够更为完善,在数据的收集方面也能够更加全面,大多数数据在接收时都能够从真实的案例中获取,并且对其期权方面进行进一步的研究处理能够帮助工作人员更好的获得相应的数据,结果将其导入到数据分析系统中,工作人员则能够更好的对数据进行协调和管理,并作出高效的展示。除此之外,在GIS数据中,其数据参考的是同一空间,坐标在不同的领域,则能够对相应的数据和结果进行共享,使不同的部门的工作人员,能够对GIS技术分享的数据进行分析,使数据具有更强的通用性。各部门的负责人也可以结合数据结果来制定相应的管理策略,使我国相关部门的经营投入的最终收入得到提升。

空间分析能力一直是现代人群在开展环境管理工作是一项十分重要的内容,相关数据则能够最大限度的对空间对象进行全方位的描述,而GIS技术则能够根据地理对象的现象数据进行综合性的分析,能够更好的展示相应的空间问题,工作人员可结合空间问题对其进行进一步的优化和解决,使空间处理工作更为高效。除此之外,GIS技术在应用过程中不仅十分容易更新,并且定量快速工作人员在进行操作时难度较小,这也是传统常规评价无法达到的效果。当一部分有害气体对周围环境造成污染时,工作人员需要熟练应用GIS技术首先对地质环境进行分析并结合当地的气候环境,尤其是在气候变化过程中方向和云层变化的问题,而传统的系统只能在风向上建立模型,导致在进行评价时存在明显的不全面性,而GIS技术的应用,则能够针对污染物进行全方位的分析,通过精准的分析后,能够了解污染物的扩散模型,帮助工作人员做好环境治理工作的理论基础计划,建设环境治理工作,更为顺利地开展。

二、GIS技术在环境科学领域中的应用

(一)在环境管理信息系统方面的应用

自20世纪80年代中后期以来,部分发达国家就针对GIS技术进行了充分的研究,在一部分工业相对来说较为发达的国家,在进行早期的环境监测评估,以及各个领域的环境系统建设时,都会建立属于自己的信息管理系统。例如美国最早所确定的AIRS系统和STORET系统就是在对GIS技术进行充分应用后,所建立的系统。由于我国在发展过程中起步较晚,在进行研究时对于GIS技术的研究还处于初级阶段。自20世纪90年代后,我国相关工作人员通过大量的研究和分析,初步确定了环境管理信息系统,例如我国的水质管理信息系统和国家环境统计信息系统以及国家污染控制管理信息系统等这些系统,都是合理应用GIS技术后所建立的系统模型。随着现代经济的不断发展,我国针对GIS技术方面的研究也越来越深入,并且建立了更为专业的研究团队。相关工作人员不断完善地方和全国性的空间型信息系统,并且针对我国特色化的空间环境,工作人员还建立了类似于黄土高原信息系统以及我国对应的黄河流域洪水灾害预防地理信息系统等,而我国各大一线城市也建立了城市信息管理系统,尤其是在环境保护方面,江苏省是我国第1个省级环境管理信息系统的试点,并且在发展过程中也逐渐推行到各个城市。我国在环境空间信息和共享方面的开发,能够满足现代环境空间信息数据共享的需求,能够使数据更好的为我国现代管理人员服务,使我国现代化的环境信息管理工作更为顺利的开展。

(二)在环境规划和决策专家系统方面的应用

在20世纪90年代以后,我国针对GIS技术方面的研究有了深入的发展,其中一部分的信息数据库像商业化生产的阶段,逐渐转变许多GIS技术,被应用于自然生态环境的研究中,并且这一系统还应用于我国现代化的城市定量考核工作,我国不同城市,根据城市环境特点,建立了专项的城市环境保护系统。例如,美国将这一系统应用于环境数据的管理方面,并建立了更加专业化的专家系统,制定了完整的法律法规,不仅针对投资成本风险进行了管理,同时也将这项系统应用于区域开发和城市管网设计以及大气污染等多个行业,极大的发挥了GIS技术的价值和作用。除此之外,GIS技术也能够应用于模型驱动方面的相关知识工作,这也是现代环境科学研究方面的一个重要话题,GIS技术与环境模型本身是两个完全不同的研究对象,但将两者之间的数据进行共通的融合,则能够有效解决目前环境管理工作中存在的各种问题,能够有助于提高算法的整体准确性,并且还具有很多的空间特性,例如一部分三维和二维的水质模型,或者地下水中运移模型等这一系列模型的合理应用,能够帮助工作人员了解环境问题的特点,并合理利用这些模型,对环境模型的对象进行全方位的认知,使工作人员能够动态的掌握环境的变化。

(三)在环境评价和预测方面的具体应用

通过对以上内容进行分析,基本可以了解GIS技术具有较强的空间分析能力,并且还能对相应的空间数据和属性数据进行多方面的分析,工作人员甚至可以利用RS对整个行业的数据进行及时更新。相关工作人员还可以根据环境质量资料以及污染源流域边界等数据建立相应的模型,对于环境规划和决策工作能够起到良好的辅助性作用。依旧以美国的GIS技术为例,美国的地质勘察局能够利用水文数据库对国家地表水资源进行充分的认知,除此之外环境管理人员能够将传递模型和数据库进行充分的连接,侦查水资源中的营养物质和污染物两者之间的关联性和含量比。近年来,人们对GIS技术进行深入研究,建立了地下水杀虫剂模型和污染物迁移模型等多方面的内容,这一系列的内容都成为了研究人员的研究重点,而有关人员在早期对相应的假设稳定条件进行了回归性的分析并结合指数模型,更好的描绘了地下水环境的脆弱性,使工作人员能够了解地下水的污染风险,有助于研究人员合理对地下水环境进行分析。

我国现代工作人员通过实测数据以及应用相应的拟合方法,能够全方位的认识浓度分布图并充分了解污染物的整体空间分布状况,并对污染物的超标情况进行深刻的认知。通过对这一部分内容的了解,能够帮助工作人员更好的反映全区的环境质量,例如目前我国的上海环保局将GIS技术应用于环境质量的检测中获得了良好的效果。同时这项系统在建设时还可以录入查询和双向解锁的功能,更好的保障生态环境,在相关工作人员的掌握中。

三、总结

在传统的GIS技术研究过程中,每个部门的开发和研究都是独立的,缺乏统一和标准的技术要求,并且在信息交流和表达的内容中也存在着极大的阻碍,而随着现代信息系统的不断完善,GIS技术在各个领域间的优势也变得越来越明显,不同部门之间的融合发展成为了必要性,所以相关工作人员为了保障环境科学的研究质量,需要强化这方面的研究工作,以保障GIS技术能够真正为我国的环境科学发展服务。

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