徐君 施曉烽

（紹興市柯橋區(qū)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站 浙江紹興 312000）

GIS 綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)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(jì)算機(jī)軟硬件，將地理空間模型存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。它能及時(shí)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(cè)與管理工作，GIS技術(shù)也運(yùn)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(cè)信息系統(tǒng)概念特征

GIS 環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)綜合運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)手段，對(duì)空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行大范圍的采集、傳輸、分析及存儲(chǔ)，使這些數(shù)據(jù)能夠在環(huán)境保護(hù)及管理等重大事項(xiàng)決策中作為重要參考依據(jù)。具體而言，GIS 環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)特征主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

第一，GIS 環(huán)境監(jiān)測(cè)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(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)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(cè)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(cè)信息系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)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(cè)信息系統(tǒng)，進(jìn)一步增強(qiáng)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(duì)象的方式展開高效分配，使存在于環(huán)境保護(hù)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(hù)工作中遇到的問題。

2 GIS與環(huán)境監(jiān)測(cè)關(guān)聯(lián)

GIS作為一種綜合的空間GIS，與自然環(huán)境檢測(cè)有廣泛性的共性，其目標(biāo)是對(duì)影響自然環(huán)境的多種因素開展量化分析的統(tǒng)計(jì)分析和評(píng)價(jià)，并可根據(jù)GIS 對(duì)絕大多數(shù)因素情況開展量化分析的統(tǒng)計(jì)分析和評(píng)價(jià)。運(yùn)用GIS技術(shù)開展環(huán)境監(jiān)測(cè)，是GIS功能和環(huán)境監(jiān)測(cè)要求的結(jié)合和提升，也是GIS環(huán)境監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，可以全方位、精確地檢測(cè)整個(gè)地球，任何一個(gè)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(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步研究獲得的環(huán)境預(yù)測(cè)分析和控制的精確性［2］。因此，將GIS 運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)是必不可少的，也是必然的。

3 GIS運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

地理信息系統(tǒng)可以運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的各行各業(yè)，是與GIS自身優(yōu)點(diǎn)和由環(huán)境監(jiān)測(cè)特點(diǎn)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(jìn)一步豐富地形圖表達(dá)形式，從根本上提升環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量水平，使監(jiān)測(cè)行業(yè)獲得了顯著成效。其運(yùn)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要包含以下層面。

3.1 環(huán)境監(jiān)測(cè)資料管理研究

精確、及時(shí)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(shí)際運(yùn)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(chǔ)、管控、計(jì)算、研究和交互表明的信息處理與管控［3］，可對(duì)已存有的空間及屬性信息進(jìn)行嚴(yán)格加工管理，獲得可靠信息成果，使環(huán)境監(jiān)測(cè)工作可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效開展。

3.2 環(huán)境標(biāo)志預(yù)測(cè)分析方式

在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，大部分標(biāo)值天氣預(yù)報(bào)方式為空間方式。因?yàn)槎喾N要素的整體作用，環(huán)境因素空間突變的數(shù)值計(jì)算方法非常復(fù)雜。GIS實(shí)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(cè)分析整個(gè)區(qū)域系統(tǒng)變量的標(biāo)值遍布。

3.3 環(huán)境監(jiān)測(cè)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(yùn)行期間，主要肩負(fù)起環(huán)境管理、輔助決策等重要職責(zé)。在環(huán)境檢測(cè)信息管理系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，GIS 環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)發(fā)揮了良好的補(bǔ)充作用，EMIS環(huán)境檢測(cè)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(cè)圖形，加強(qiáng)環(huán)境管控效果。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)高質(zhì)高效環(huán)境管理目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4 環(huán)境GIS的建立

環(huán)境監(jiān)測(cè)需要大量收集、處理各種環(huán)境信息內(nèi)容。運(yùn)用GIS 可以創(chuàng)建各種各樣自然環(huán)境空間數(shù)據(jù)庫，運(yùn)用GIS 可將各種環(huán)境信息內(nèi)容結(jié)合起來，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)，對(duì)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(cè)警報(bào)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(duì)此事故分析結(jié)果制定專項(xiàng)可行管控對(duì)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(duì)措施。緊急狀況檢測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)的一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)，它檢測(cè)的目標(biāo)較多，目標(biāo)也較為多元化，各自為環(huán)境污染安全事故檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境糾紛案件訴訟檢測(cè)等。這類項(xiàng)目的檢測(cè)［5］，要精確掌握環(huán)境污染范疇、環(huán)境污染水平，精確評(píng)價(jià)其負(fù)環(huán)境污染值。

3.6 環(huán)境監(jiān)測(cè)材料搜集和研究

GIS 能對(duì)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(jì)和研究，對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息開展收集和研究是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的前提。環(huán)境要素的統(tǒng)計(jì)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(diǎn)，才可以收集持續(xù)變動(dòng)的環(huán)境數(shù)據(jù)信息。要收購并運(yùn)用這種數(shù)據(jù)信息，顯然要靠人力測(cè)算來進(jìn)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(duì)全部觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息開展新的統(tǒng)計(jì)分析和歸納，對(duì)數(shù)據(jù)信息與不同自然地理空間標(biāo)準(zhǔn)下推求出來的函數(shù)關(guān)系開展測(cè)算統(tǒng)計(jì)分析，以達(dá)到環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì)分析作用。隨后，依據(jù)其運(yùn)作結(jié)果，對(duì)生態(tài)環(huán)境的變化趨勢(shì)開展進(jìn)一步的研究，進(jìn)而預(yù)測(cè)分析區(qū)域生態(tài)環(huán)境的未來情況。

3.7 評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量

環(huán)境質(zhì)量要以GIS環(huán)境監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)中的監(jiān)測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，全面評(píng)價(jià)環(huán)境影響所需的資料，對(duì)空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)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(píng)價(jià)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(duì)環(huán)境評(píng)估工作開展事后核查［6］。

GIS 系統(tǒng)也被廣泛運(yùn)用于生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)。要開展生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)，最先要對(duì)空間內(nèi)的每個(gè)環(huán)境因素開展定量分析、統(tǒng)計(jì)分析，這也是GIS系統(tǒng)在開展環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和研究時(shí)需進(jìn)行的。GIS系統(tǒng)在生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中，必須根據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)規(guī)范，融合搜集到的基本資料和研究結(jié)果，對(duì)生態(tài)環(huán)境開展評(píng)價(jià)，這也是生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)管理平臺(tái)的工作基礎(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)。GIS對(duì)自然環(huán)境的評(píng)價(jià)范疇可大可小，既可部分小范疇評(píng)價(jià)，也可整體點(diǎn)評(píng)，根據(jù)生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)，能及時(shí)調(diào)節(jié)環(huán)境保護(hù)措施，同時(shí)，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(cè)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(jì)算機(jī)設(shè)施，收集檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)應(yīng)急救援政策，對(duì)污染源實(shí)施相應(yīng)的控制，降低環(huán)境污染事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，也能為社會(huì)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(duì)自然環(huán)境各要素的量化分析統(tǒng)計(jì)和研究來檢測(cè)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(jìn)方案，以實(shí)現(xiàn)最大限度地控制污染物擴(kuò)散的目標(biāo)，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(shí)，可根據(jù)測(cè)算、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，分辨空氣污染的類別和水平，并對(duì)污染物開展精確定位追蹤，進(jìn)而合理地發(fā)現(xiàn)和控制空氣污染。

4 GIS在環(huán)境監(jiān)測(cè)研究中的實(shí)際應(yīng)用

4.1 GIS技術(shù)在森林草坪環(huán)境監(jiān)測(cè)中的運(yùn)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(hù)研究中。選用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，以GIS 為主要方式，在短時(shí)間內(nèi)掌握該區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的本底情況和趨勢(shì)分析，解決了長期以來傳統(tǒng)式的調(diào)研檢測(cè)方式耗時(shí)費(fèi)力、費(fèi)用高、解譯精密度低的缺陷，為未來的環(huán)境監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)給予高新技術(shù)支撐。

4.2 運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)濕地公園開展環(huán)境監(jiān)測(cè)

對(duì)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(xiàng)目開展綠色生態(tài)檢測(cè)，能為濕地生態(tài)系統(tǒng)的精細(xì)化管理提供依據(jù)。GIS濕地公園環(huán)境監(jiān)測(cè)與信息管理系統(tǒng)在對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)開展創(chuàng)新管理時(shí)，就具有了開展?jié)竦毓珗@遙感技術(shù)分類的作用。運(yùn)用遙感技術(shù)，估計(jì)濕地公園植物群落的土壤含水量，進(jìn)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(píng)價(jià)、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(cè)

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(jì)分析制圖功能對(duì)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(jì)規(guī)律，為融入生態(tài)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)需求，為資源開發(fā)設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能管理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的升級(jí)、共享資源，并以圖形方法動(dòng)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(cè)、深海防災(zāi)減災(zāi)宣傳、維護(hù)我國海洋權(quán)益提供服務(wù)。

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

伴隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(cè)、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(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

4.4.1 檢測(cè)水源環(huán)境

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，水源被不同程度地污染，急需加強(qiáng)水源檢測(cè)與管理。運(yùn)用GIS 技術(shù)對(duì)水源數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)檢測(cè)和管理，主要是對(duì)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(jì)80時(shí)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(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)監(jiān)管內(nèi)容，開展水體的迅速預(yù)測(cè)分析、研究、氣象預(yù)報(bào)。

4.4.2 動(dòng)態(tài)性檢測(cè)和研究空氣污染

當(dāng)前，空氣污染也是較為嚴(yán)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(kuò)大，空氣污染問題更為嚴(yán)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(jìn)步，運(yùn)用GIS和地理信息系統(tǒng)，對(duì)空氣臭氧層的科學(xué)研究已經(jīng)有了較大的進(jìn)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(cè)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(cè)設(shè)施相比，設(shè)置GIS 噪聲監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠從根本上提升噪聲監(jiān)測(cè)工作的精準(zhǔn)度，準(zhǔn)確反映區(qū)域噪聲污染實(shí)際情況，更是體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)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(dòng)檢測(cè)關(guān)鍵體現(xiàn)在，在檢測(cè)過程中不需人工實(shí)際操作、值守，它通過不斷運(yùn)作，能實(shí)時(shí)獲得時(shí)空遍布的噪音數(shù)據(jù)信息，達(dá)到長期的檢測(cè)，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(chǔ)、顯示收集到的噪音信息，能對(duì)檢測(cè)地區(qū)做進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與研究，加強(qiáng)噪聲管控水平。

GIS 應(yīng)用噪聲評(píng)價(jià)的領(lǐng)域主要包含：第一，現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。利用GIS形象直觀圖形界面和時(shí)空數(shù)據(jù)分析處理能力，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，如可以通過疊置分析得到監(jiān)測(cè)區(qū)域的噪聲分析圖，如此便可以進(jìn)一步確定潛在污染源。第二，環(huán)境影響評(píng)價(jià)。GIS 還可以應(yīng)用噪聲預(yù)測(cè)，其強(qiáng)大的時(shí)空數(shù)據(jù)分析功能可有助于預(yù)測(cè)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(cuò)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(jìn)而為環(huán)境規(guī)劃控制提供有力支持。

5 結(jié)語

當(dāng)前，GIS 環(huán)境監(jiān)測(cè)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(shí)發(fā)現(xiàn)并處理存在于環(huán)境保護(hù)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(duì)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(shí)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(rèn)信息內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫實(shí)施期間的人力及物力資源浪費(fèi)嚴(yán)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(cè)和保護(hù)作出巨大的貢獻(xiàn)。