基于GIS技术在环境监测中的运用研究

徐君 施晓烽

（绍兴市柯桥区环境保护监测站 浙江绍兴 312000）

GIS 综合了计算机科学、地理学、测绘遥感、环境科学等多种学科，该方法是利用地理空间数据库，通过配置计算机软硬件，将地理空间模型存储到计算机中。它能及时地提供大量的地理信息，并且还具备地理学探究、地理策略制定等作用。在环境监测与管理工作，GIS技术也运用得愈来愈多，以更好地完成环境管理。

1 GIS环境监测信息系统概念特征

GIS 环境监测信息系统综合运用现代计算机信息技术手段，对空间地理数据进行大范围的采集、传输、分析及存储，使这些数据能够在环境保护及管理等重大事项决策中作为重要参考依据。具体而言，GIS 环境监测信息系统特征主要体现在以下几个方面。

第一，GIS 环境监测系统内部数据管理空间大，采集到的信息数据可以输入至系统内，由系统对这些数据进行整理分配，并高效传输给各部门及工作人员。

第二，借助监测信息管理系统，可提升整体数据资源应用水平。GIS环境监测信息系统在计算机信息技术操作下，全面展现出与环境相关的地理图形，使管理人员可借助电子地图，更为清晰地了解到环境变化情况［1］。

第三，结合GIS环境监测信息系统，进一步增强数据分析水平。收集到的环境数据信息可以借助地理对象的方式展开高效分配，使存在于环境保护中的各类问题能够更加直观地展现出来，有效解决在环境保护工作中遇到的问题。

2 GIS与环境监测关联

GIS作为一种综合的空间GIS，与自然环境检测有广泛性的共性，其目标是对影响自然环境的多种因素开展量化分析的统计分析和评价，并可根据GIS 对绝大多数因素情况开展量化分析的统计分析和评价。运用GIS技术开展环境监测，是GIS功能和环境监测要求的结合和提升，也是GIS环境监测的关键构成部分，可以全方位、精确地检测整个地球，任何一个地域，无论大小，都能精确地反映现阶段的环境情况。此外，它还有利于提升对数据信息进一步研究获得的环境预测分析和控制的精确性［2］。因此，将GIS 运用于环境监测是必不可少的，也是必然的。

3 GIS运用于环境监测的内容

地理信息系统可以运用于环境监测的各行各业，是与GIS自身优点和由环境监测特点提出的要求紧密联系的。GIS 系统中的空间数据库功能较为完善，可以进一步丰富地形图表达形式，从根本上提升环境监测质量水平，使监测行业获得了显著成效。其运用于环境监测的内容主要包含以下层面。

3.1 环境监测资料管理研究

精确、及时地体现生态环境现况与发展趋向，为环境安全管理、生态环境规划、生态方案部署等提供理论帮助。GIS系统在实际运行过程中可以搜集地球表层（包含空气）空间内所有或部分的有关地域分布数据信息、存储、管控、计算、研究和交互表明的信息处理与管控［3］，可对已存有的空间及属性信息进行严格加工管理，获得可靠信息成果，使环境监测工作可实现高质高效开展。

3.2 环境标志预测分析方式

在环境监测中，大部分标值天气预报方式为空间方式。因为多种要素的整体作用，环境因素空间突变的数值计算方法非常复杂。GIS实体模型给予了各自变量的区域内插研究，并根据数值模拟预测分析整个区域系统变量的标值遍布。

3.3 环境监测信息管理系统（EMIS)

目前，EMIS是现阶段环境管理工作的重要系统之一，在具体运行期间，主要肩负起环境管理、辅助决策等重要职责。在环境检测信息管理系统实际运行期间，GIS 环境监测信息系统发挥了良好的补充作用，EMIS环境检测管理系统可借助GIS设备采集到的各类信息资源，绘制检测图形，加强环境管控效果。在此基础上，进一步提高EMIS环境管理系统在环境管理方面的效率［4］。与此同时，在环境管理方面，GIS 技术也可被大范围地应用在噪声控制、大气环境控制、水资源以及生物资源控制工作中，为实现高质高效环境管理目标奠定坚实基础。

3.4 环境GIS的建立

环境监测需要大量收集、处理各种环境信息内容。运用GIS 可以创建各种各样自然环境空间数据库，运用GIS 可将各种环境信息内容结合起来，运用地理信息系统，对空间数据库开展综合分析和管控，完成空间数据库的输入、查看、研究、导出和管控。

3.5 紧急状况检测警报系统

基于GIS技术，分析现有环境污染安全事故，并针对此事故分析结果制定专项可行管控对策，使安全事故问题能够得到充分解决，给予环境污染安全事故的模拟程序和应对措施。紧急状况检测是环境监测的一个关键目标，它检测的目标较多，目标也较为多元化，各自为环境污染安全事故检测、环境监测、环境纠纷案件诉讼检测等。这类项目的检测［5］，要精确掌握环境污染范畴、环境污染水平，精确评价其负环境污染值。

3.6 环境监测材料搜集和研究

GIS 能对包含空气、环境湿度、地表植物群落、水资源、噪声等各种地表因素开展量化统计和研究，对环境监测数据信息开展收集和研究是环境监测工作的前提。环境要素的统计分析通常没有规律性可依，仅有创建诸多分散化的监控点，才可以收集持续变动的环境数据信息。要收购并运用这种数据信息，显然要靠人力测算来进行，所以，GIS的数据采集研究作用早已成为必要条件。首先是对全部观测点数据信息开展新的统计分析和归纳，对数据信息与不同自然地理空间标准下推求出来的函数关系开展测算统计分析，以达到环境监测数据信息的统计分析作用。随后，依据其运作结果，对生态环境的变化趋势开展进一步的研究，进而预测分析区域生态环境的未来情况。

3.7 评价环境质量

环境质量要以GIS环境监测信息系统中的监测技术为基础，全面评价环境影响所需的资料，对空间信息数据进行全面管控，使建立起的数据库环境信息资料能够在环境评价及环境工程建设企业责任分配过程中发挥出重要作用，对环境评估工作开展事后核查［6］。

GIS 系统也被广泛运用于生态环境评价。要开展生态环境评价，最先要对空间内的每个环境因素开展定量分析、统计分析，这也是GIS系统在开展环境监测数据采集和研究时需进行的。GIS系统在生态环境评价中，必须根据环境评价规范，融合搜集到的基本资料和研究结果，对生态环境开展评价，这也是生态环境数据管理平台的工作基础与标准。GIS对自然环境的评价范畴可大可小，既可部分小范畴评价，也可整体点评，根据生态环境评价，能及时调节环境保护措施，同时，还能满足人民生活的需要。

3.8 环境污染监督

GIS 环境监测信息系统能够综合利用空间数据和属性数据，可借助计算机设施，收集检测现场中的温度及湿度、风向及风力等数值。如出现环境污染问题，则可立即向指挥中心预警，由指挥中心采取专项应急救援政策，对污染源实施相应的控制，降低环境污染事故造成的经济损失，也能为社会发展提供有益的支持，保障人民生命健康安全。

该环境内容的污染源情况，可根据对自然环境各要素的量化分析统计和研究来检测其污染物，在研究材料的基础上，还可明确提出空气污染预防改进方案，以实现最大限度地控制污染物扩散的目标，把空气污染的危害控制到最低水平。GIS系统在执行空气污染监管时，可根据测算、数据监测，分辨空气污染的类别和水平，并对污染物开展精确定位追踪，进而合理地发现和控制空气污染。

4 GIS在环境监测研究中的实际应用

4.1 GIS技术在森林草坪环境监测中的运用

现阶段，国内GIS 技术主要应用于山林等生态环境保护研究中。选用现代科学技术，以GIS 为主要方式，在短时间内掌握该区域生态环境保护的本底情况和趋势分析，解决了长期以来传统式的调研检测方式耗时费力、费用高、解译精密度低的缺陷，为未来的环境监测与评价给予高新技术支撑。

4.2 运用GIS技术对湿地公园开展环境监测

对气候与环境空气、生物体、土壤层、水质、洪涝灾害等新项目开展绿色生态检测，能为湿地生态系统的精细化管理提供依据。GIS湿地公园环境监测与信息管理系统在对湿地生态系统开展创新管理时，就具有了开展湿地公园遥感技术分类的作用。运用遥感技术，估计湿地公园植物群落的土壤含水量，进行湿地公园园林景观布局演变和湿地公园退化研究，在湿地公园评价、湿地公园景区建设等层面起到重要作用。

4.3 地理信息系统用于海洋环境监测

利用GIS 技术，可以管理、查看、研究空间环境数据信息，并应用GIS 的统计分析制图功能对各种环境主题完成形象展现，并基于自然环境数据信息的空间布局和数量统计规律，为融入生态环境保护的现实需求，为资源开发设计、环境保护提供比较健全的技术性支撑，有益于海洋生物资源和自然环境可持续发展。凭借GIS 等技术，可以构建现代深海立体式实时监测智能管理系统，完成数据的升级、共享资源，并以图形方法动态性模拟管理与管理决策前景，为海洋资源开发、海洋资源、气候检测、深海防灾减灾宣传、维护我国海洋权益提供服务。

4.4 运用地理信息系统开展城市环境监测

伴随着我国经济社会发展的迅速发展，GIS 在城市规划管理、城市环境监测、防灾减灾宣传等领域对空间数据库的查询与探讨提出了更多要求，具备非常好的经济效益和社会价值。

4.4.1 检测水源环境

随着工业生产的发展趋势，水源被不同程度地污染，急需加强水源检测与管理。运用GIS 技术对水源数据信息实现检测和管理，主要是对水体数据信息和遥感图像开展监管和研究等。从20世纪80时代末，上海市环境安全管理单位逐渐开展GIS 应用研究，建立黄浦江水环境地理信息管理系统，动态显示系统监管内容，开展水体的迅速预测分析、研究、气象预报。

4.4.2 动态性检测和研究空气污染

当前，空气污染也是较为严重的问题之一。随着城市内人口基数快速增长、各领域生产建设规模日渐扩大，空气污染问题更为严重。借助GIS 技术中的图像收集、处理功能，能够更为直观地展示出城市环境空气问题。利用GIS 空间图像，明确污染源浓度变化规律，掌握不同污染源空间布局情况。现有空气污染研究专家在相关层面早已获得了较大的进步，运用GIS和地理信息系统，对空气臭氧层的科学研究已经有了较大的进展。大家熟知的大气层的臭氧层“黑洞”就是通过GIS和遥感技术发现的。

4.4.3 环境噪声的监控和管理

GIS 在环境噪声监测和管理中的应用主要体现在以下方面。

（1）与噪声监测设施相比，设置GIS 噪声监测点，能够从根本上提升噪声监测工作的精准度，准确反映区域噪声污染实际情况，更是体现出经济可行性、科学合理化，又保障了数据的稳定性。

（2）噪音自动检测关键体现在，在检测过程中不需人工实际操作、值守，它通过不断运作，能实时获得时空遍布的噪音数据信息，达到长期的检测，为噪音控制整体规划管理决策提供依据。

（3）噪声GIS 能存储、显示收集到的噪音信息，能对检测地区做进一步的现场检测与研究，加强噪声管控水平。

GIS 应用噪声评价的领域主要包含：第一，现状评价。利用GIS形象直观图形界面和时空数据分析处理能力，可以对数据进行直观、准确的评价，如可以通过叠置分析得到监测区域的噪声分析图，如此便可以进一步确定潜在污染源。第二，环境影响评价。GIS 还可以应用噪声预测，其强大的时空数据分析功能可有助于预测出噪声的衰减性、地面吸引性等各种复杂特征。第三，噪声功能区划分。以GIS 所提供的地图和数据为功能区划分，可以避免人为错误和方法的局限性，更能够反映出区域内噪声环境污染的分布状况，并且还可以提供划分精度，进而为环境规划控制提供有力支持。

5 结语

当前，GIS 环境监测存在很多问题，其中，环境数据库查询适用能力不足是很大的问题。将GIS系统应用到自然生态环境管理工作中，建设功能完善的自然环境数据库系统，可以大范围收集环境信息，从根本上提升环境信息资源利用率，及时发现并处理存在于环境保护中的各类问题。但是目前来看，环境数据库查询功能欠缺，如缺乏对数据库建立工作的高度重视，难以发挥出GIS 这类优秀工具的实际功能。不仅如此，各参与单位提供信息存在误差，需要反复确认信息内容，导致数据库实施期间的人力及物力资源浪费严重。这一问题的解决还有待于政府部门在宏观上的规划和协调。尽管GIS 在环境科学领域的应用还不够深入，但是成效是显著的，而且随着新技术的发展应用，GIS必将为我国的环境监测和保护作出巨大的贡献。