徐君 施曉烽

（紹興市柯橋區(qū)環(huán)境保護監(jiān)測站 浙江紹興 312000）

GIS 綜合了計算機科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感、環(huán)境科學(xué)等多種學(xué)科，該方法是利用地理空間數(shù)據(jù)庫，通過配置計算機軟硬件，將地理空間模型存儲到計算機中。它能及時地提供大量的地理信息，并且還具備地理學(xué)探究、地理策略制定等作用。在環(huán)境監(jiān)測與管理工作，GIS技術(shù)也運用得愈來愈多，以更好地完成環(huán)境管理。

1 GIS環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)概念特征

GIS 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)綜合運用現(xiàn)代計算機信息技術(shù)手段，對空間地理數(shù)據(jù)進行大范圍的采集、傳輸、分析及存儲，使這些數(shù)據(jù)能夠在環(huán)境保護及管理等重大事項決策中作為重要參考依據(jù)。具體而言，GIS 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)特征主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，GIS 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)管理空間大，采集到的信息數(shù)據(jù)可以輸入至系統(tǒng)內(nèi)，由系統(tǒng)對這些數(shù)據(jù)進行整理分配，并高效傳輸給各部門及工作人員。

第二，借助監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，可提升整體數(shù)據(jù)資源應(yīng)用水平。GIS環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)在計算機信息技術(shù)操作下，全面展現(xiàn)出與環(huán)境相關(guān)的地理圖形，使管理人員可借助電子地圖，更為清晰地了解到環(huán)境變化情況［1］。

第三，結(jié)合GIS環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)，進一步增強數(shù)據(jù)分析水平。收集到的環(huán)境數(shù)據(jù)信息可以借助地理對象的方式展開高效分配，使存在于環(huán)境保護中的各類問題能夠更加直觀地展現(xiàn)出來，有效解決在環(huán)境保護工作中遇到的問題。

2 GIS與環(huán)境監(jiān)測關(guān)聯(lián)

GIS作為一種綜合的空間GIS，與自然環(huán)境檢測有廣泛性的共性，其目標是對影響自然環(huán)境的多種因素開展量化分析的統(tǒng)計分析和評價，并可根據(jù)GIS 對絕大多數(shù)因素情況開展量化分析的統(tǒng)計分析和評價。運用GIS技術(shù)開展環(huán)境監(jiān)測，是GIS功能和環(huán)境監(jiān)測要求的結(jié)合和提升，也是GIS環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵構(gòu)成部分，可以全方位、精確地檢測整個地球，任何一個地域，無論大小，都能精確地反映現(xiàn)階段的環(huán)境情況。此外，它還有利于提升對數(shù)據(jù)信息進一步研究獲得的環(huán)境預(yù)測分析和控制的精確性［2］。因此，將GIS 運用于環(huán)境監(jiān)測是必不可少的，也是必然的。

3 GIS運用于環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)可以運用于環(huán)境監(jiān)測的各行各業(yè)，是與GIS自身優(yōu)點和由環(huán)境監(jiān)測特點提出的要求緊密聯(lián)系的。GIS 系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)庫功能較為完善，可以進一步豐富地形圖表達形式，從根本上提升環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量水平，使監(jiān)測行業(yè)獲得了顯著成效。其運用于環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容主要包含以下層面。

3.1 環(huán)境監(jiān)測資料管理研究

精確、及時地體現(xiàn)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)況與發(fā)展趨向，為環(huán)境安全管理、生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、生態(tài)方案部署等提供理論幫助。GIS系統(tǒng)在實際運行過程中可以搜集地球表層（包含空氣）空間內(nèi)所有或部分的有關(guān)地域分布數(shù)據(jù)信息、存儲、管控、計算、研究和交互表明的信息處理與管控［3］，可對已存有的空間及屬性信息進行嚴格加工管理，獲得可靠信息成果，使環(huán)境監(jiān)測工作可實現(xiàn)高質(zhì)高效開展。

3.2 環(huán)境標志預(yù)測分析方式

在環(huán)境監(jiān)測中，大部分標值天氣預(yù)報方式為空間方式。因為多種要素的整體作用，環(huán)境因素空間突變的數(shù)值計算方法非常復(fù)雜。GIS實體模型給予了各自變量的區(qū)域內(nèi)插研究，并根據(jù)數(shù)值模擬預(yù)測分析整個區(qū)域系統(tǒng)變量的標值遍布。

3.3 環(huán)境監(jiān)測信息管理系統(tǒng)（EMIS)

目前，EMIS是現(xiàn)階段環(huán)境管理工作的重要系統(tǒng)之一，在具體運行期間，主要肩負起環(huán)境管理、輔助決策等重要職責(zé)。在環(huán)境檢測信息管理系統(tǒng)實際運行期間，GIS 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)發(fā)揮了良好的補充作用，EMIS環(huán)境檢測管理系統(tǒng)可借助GIS設(shè)備采集到的各類信息資源，繪制檢測圖形，加強環(huán)境管控效果。在此基礎(chǔ)上，進一步提高EMIS環(huán)境管理系統(tǒng)在環(huán)境管理方面的效率［4］。與此同時，在環(huán)境管理方面，GIS 技術(shù)也可被大范圍地應(yīng)用在噪聲控制、大氣環(huán)境控制、水資源以及生物資源控制工作中，為實現(xiàn)高質(zhì)高效環(huán)境管理目標奠定堅實基礎(chǔ)。

3.4 環(huán)境GIS的建立

環(huán)境監(jiān)測需要大量收集、處理各種環(huán)境信息內(nèi)容。運用GIS 可以創(chuàng)建各種各樣自然環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫，運用GIS 可將各種環(huán)境信息內(nèi)容結(jié)合起來，運用地理信息系統(tǒng)，對空間數(shù)據(jù)庫開展綜合分析和管控，完成空間數(shù)據(jù)庫的輸入、查看、研究、導(dǎo)出和管控。

3.5 緊急狀況檢測警報系統(tǒng)

基于GIS技術(shù)，分析現(xiàn)有環(huán)境污染安全事故，并針對此事故分析結(jié)果制定專項可行管控對策，使安全事故問題能夠得到充分解決，給予環(huán)境污染安全事故的模擬程序和應(yīng)對措施。緊急狀況檢測是環(huán)境監(jiān)測的一個關(guān)鍵目標，它檢測的目標較多，目標也較為多元化，各自為環(huán)境污染安全事故檢測、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境糾紛案件訴訟檢測等。這類項目的檢測［5］，要精確掌握環(huán)境污染范疇、環(huán)境污染水平，精確評價其負環(huán)境污染值。

3.6 環(huán)境監(jiān)測材料搜集和研究

GIS 能對包含空氣、環(huán)境濕度、地表植物群落、水資源、噪聲等各種地表因素開展量化統(tǒng)計和研究，對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息開展收集和研究是環(huán)境監(jiān)測工作的前提。環(huán)境要素的統(tǒng)計分析通常沒有規(guī)律性可依，僅有創(chuàng)建諸多分散化的監(jiān)控點，才可以收集持續(xù)變動的環(huán)境數(shù)據(jù)信息。要收購并運用這種數(shù)據(jù)信息，顯然要靠人力測算來進行，所以，GIS的數(shù)據(jù)采集研究作用早已成為必要條件。首先是對全部觀測點數(shù)據(jù)信息開展新的統(tǒng)計分析和歸納，對數(shù)據(jù)信息與不同自然地理空間標準下推求出來的函數(shù)關(guān)系開展測算統(tǒng)計分析，以達到環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計分析作用。隨后，依據(jù)其運作結(jié)果，對生態(tài)環(huán)境的變化趨勢開展進一步的研究，進而預(yù)測分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境的未來情況。

3.7 評價環(huán)境質(zhì)量

環(huán)境質(zhì)量要以GIS環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)中的監(jiān)測技術(shù)為基礎(chǔ)，全面評價環(huán)境影響所需的資料，對空間信息數(shù)據(jù)進行全面管控，使建立起的數(shù)據(jù)庫環(huán)境信息資料能夠在環(huán)境評價及環(huán)境工程建設(shè)企業(yè)責(zé)任分配過程中發(fā)揮出重要作用，對環(huán)境評估工作開展事后核查［6］。

GIS 系統(tǒng)也被廣泛運用于生態(tài)環(huán)境評價。要開展生態(tài)環(huán)境評價，最先要對空間內(nèi)的每個環(huán)境因素開展定量分析、統(tǒng)計分析，這也是GIS系統(tǒng)在開展環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和研究時需進行的。GIS系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境評價中，必須根據(jù)環(huán)境評價規(guī)范，融合搜集到的基本資料和研究結(jié)果，對生態(tài)環(huán)境開展評價，這也是生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)管理平臺的工作基礎(chǔ)與標準。GIS對自然環(huán)境的評價范疇可大可小，既可部分小范疇評價，也可整體點評，根據(jù)生態(tài)環(huán)境評價，能及時調(diào)節(jié)環(huán)境保護措施，同時，還能滿足人民生活的需要。

3.8 環(huán)境污染監(jiān)督

GIS 環(huán)境監(jiān)測信息系統(tǒng)能夠綜合利用空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，可借助計算機設(shè)施，收集檢測現(xiàn)場中的溫度及濕度、風(fēng)向及風(fēng)力等數(shù)值。如出現(xiàn)環(huán)境污染問題，則可立即向指揮中心預(yù)警，由指揮中心采取專項應(yīng)急救援政策，對污染源實施相應(yīng)的控制，降低環(huán)境污染事故造成的經(jīng)濟損失，也能為社會發(fā)展提供有益的支持，保障人民生命健康安全。

該環(huán)境內(nèi)容的污染源情況，可根據(jù)對自然環(huán)境各要素的量化分析統(tǒng)計和研究來檢測其污染物，在研究材料的基礎(chǔ)上，還可明確提出空氣污染預(yù)防改進方案，以實現(xiàn)最大限度地控制污染物擴散的目標，把空氣污染的危害控制到最低水平。GIS系統(tǒng)在執(zhí)行空氣污染監(jiān)管時，可根據(jù)測算、數(shù)據(jù)監(jiān)測，分辨空氣污染的類別和水平，并對污染物開展精確定位追蹤，進而合理地發(fā)現(xiàn)和控制空氣污染。

4 GIS在環(huán)境監(jiān)測研究中的實際應(yīng)用

4.1 GIS技術(shù)在森林草坪環(huán)境監(jiān)測中的運用

現(xiàn)階段，國內(nèi)GIS 技術(shù)主要應(yīng)用于山林等生態(tài)環(huán)境保護研究中。選用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以GIS 為主要方式，在短時間內(nèi)掌握該區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護的本底情況和趨勢分析，解決了長期以來傳統(tǒng)式的調(diào)研檢測方式耗時費力、費用高、解譯精密度低的缺陷，為未來的環(huán)境監(jiān)測與評價給予高新技術(shù)支撐。

4.2 運用GIS技術(shù)對濕地公園開展環(huán)境監(jiān)測

對氣候與環(huán)境空氣、生物體、土壤層、水質(zhì)、洪澇災(zāi)害等新項目開展綠色生態(tài)檢測，能為濕地生態(tài)系統(tǒng)的精細化管理提供依據(jù)。GIS濕地公園環(huán)境監(jiān)測與信息管理系統(tǒng)在對濕地生態(tài)系統(tǒng)開展創(chuàng)新管理時，就具有了開展?jié)竦毓珗@遙感技術(shù)分類的作用。運用遙感技術(shù)，估計濕地公園植物群落的土壤含水量，進行濕地公園園林景觀布局演變和濕地公園退化研究，在濕地公園評價、濕地公園景區(qū)建設(shè)等層面起到重要作用。

4.3 地理信息系統(tǒng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測

利用GIS 技術(shù)，可以管理、查看、研究空間環(huán)境數(shù)據(jù)信息，并應(yīng)用GIS 的統(tǒng)計分析制圖功能對各種環(huán)境主題完成形象展現(xiàn)，并基于自然環(huán)境數(shù)據(jù)信息的空間布局和數(shù)量統(tǒng)計規(guī)律，為融入生態(tài)環(huán)境保護的現(xiàn)實需求，為資源開發(fā)設(shè)計、環(huán)境保護提供比較健全的技術(shù)性支撐，有益于海洋生物資源和自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。憑借GIS 等技術(shù)，可以構(gòu)建現(xiàn)代深海立體式實時監(jiān)測智能管理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的升級、共享資源，并以圖形方法動態(tài)性模擬管理與管理決策前景，為海洋資源開發(fā)、海洋資源、氣候檢測、深海防災(zāi)減災(zāi)宣傳、維護我國海洋權(quán)益提供服務(wù)。

4.4 運用地理信息系統(tǒng)開展城市環(huán)境監(jiān)測

伴隨著我國經(jīng)濟社會發(fā)展的迅速發(fā)展，GIS 在城市規(guī)劃管理、城市環(huán)境監(jiān)測、防災(zāi)減災(zāi)宣傳等領(lǐng)域?qū)臻g數(shù)據(jù)庫的查詢與探討提出了更多要求，具備非常好的經(jīng)濟效益和社會價值。

4.4.1 檢測水源環(huán)境

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，水源被不同程度地污染，急需加強水源檢測與管理。運用GIS 技術(shù)對水源數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)檢測和管理，主要是對水體數(shù)據(jù)信息和遙感圖像開展監(jiān)管和研究等。從20世紀80時代末，上海市環(huán)境安全管理單位逐漸開展GIS 應(yīng)用研究，建立黃浦江水環(huán)境地理信息管理系統(tǒng)，動態(tài)顯示系統(tǒng)監(jiān)管內(nèi)容，開展水體的迅速預(yù)測分析、研究、氣象預(yù)報。

4.4.2 動態(tài)性檢測和研究空氣污染

當前，空氣污染也是較為嚴重的問題之一。隨著城市內(nèi)人口基數(shù)快速增長、各領(lǐng)域生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模日漸擴大，空氣污染問題更為嚴重。借助GIS 技術(shù)中的圖像收集、處理功能，能夠更為直觀地展示出城市環(huán)境空氣問題。利用GIS 空間圖像，明確污染源濃度變化規(guī)律，掌握不同污染源空間布局情況?，F(xiàn)有空氣污染研究專家在相關(guān)層面早已獲得了較大的進步，運用GIS和地理信息系統(tǒng)，對空氣臭氧層的科學(xué)研究已經(jīng)有了較大的進展。大家熟知的大氣層的臭氧層“黑洞”就是通過GIS和遙感技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。

4.4.3 環(huán)境噪聲的監(jiān)控和管理

GIS 在環(huán)境噪聲監(jiān)測和管理中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）與噪聲監(jiān)測設(shè)施相比，設(shè)置GIS 噪聲監(jiān)測點，能夠從根本上提升噪聲監(jiān)測工作的精準度，準確反映區(qū)域噪聲污染實際情況，更是體現(xiàn)出經(jīng)濟可行性、科學(xué)合理化，又保障了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

（2）噪音自動檢測關(guān)鍵體現(xiàn)在，在檢測過程中不需人工實際操作、值守，它通過不斷運作，能實時獲得時空遍布的噪音數(shù)據(jù)信息，達到長期的檢測，為噪音控制整體規(guī)劃管理決策提供依據(jù)。

（3）噪聲GIS 能存儲、顯示收集到的噪音信息，能對檢測地區(qū)做進一步的現(xiàn)場檢測與研究，加強噪聲管控水平。

GIS 應(yīng)用噪聲評價的領(lǐng)域主要包含：第一，現(xiàn)狀評價。利用GIS形象直觀圖形界面和時空數(shù)據(jù)分析處理能力，可以對數(shù)據(jù)進行直觀、準確的評價，如可以通過疊置分析得到監(jiān)測區(qū)域的噪聲分析圖，如此便可以進一步確定潛在污染源。第二，環(huán)境影響評價。GIS 還可以應(yīng)用噪聲預(yù)測，其強大的時空數(shù)據(jù)分析功能可有助于預(yù)測出噪聲的衰減性、地面吸引性等各種復(fù)雜特征。第三，噪聲功能區(qū)劃分。以GIS 所提供的地圖和數(shù)據(jù)為功能區(qū)劃分，可以避免人為錯誤和方法的局限性，更能夠反映出區(qū)域內(nèi)噪聲環(huán)境污染的分布狀況，并且還可以提供劃分精度，進而為環(huán)境規(guī)劃控制提供有力支持。

5 結(jié)語

當前，GIS 環(huán)境監(jiān)測存在很多問題，其中，環(huán)境數(shù)據(jù)庫查詢適用能力不足是很大的問題。將GIS系統(tǒng)應(yīng)用到自然生態(tài)環(huán)境管理工作中，建設(shè)功能完善的自然環(huán)境數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以大范圍收集環(huán)境信息，從根本上提升環(huán)境信息資源利用率，及時發(fā)現(xiàn)并處理存在于環(huán)境保護中的各類問題。但是目前來看，環(huán)境數(shù)據(jù)庫查詢功能欠缺，如缺乏對數(shù)據(jù)庫建立工作的高度重視，難以發(fā)揮出GIS 這類優(yōu)秀工具的實際功能。不僅如此，各參與單位提供信息存在誤差，需要反復(fù)確認信息內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫實施期間的人力及物力資源浪費嚴重。這一問題的解決還有待于政府部門在宏觀上的規(guī)劃和協(xié)調(diào)。盡管GIS 在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還不夠深入，但是成效是顯著的，而且隨著新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，GIS必將為我國的環(huán)境監(jiān)測和保護作出巨大的貢獻。