强化信息技术在环境科学专业教学中的应用

强化信息技术在环境科学专业教

学中的应用

人口、资源问题已成为制约人类经济、社会可持续发展的重要因素，而环境则是连接自然与社会的桥梁。环境科学专业培养的学生，应能运用自然科学和社会科学有关学科的理论、技术和方法研究环境问题，无论在宏观尺度还是在微观尺度上能够了解人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系，能理解环境影响及其作用机理，并寻求解决环境问题的多种方案。

环境科学专业的培养目标是让学生掌握环境科学的基本理论、基本知识和基本技能，了解学科发展的现状和动态，培育具有创造性思维、理论联系实际、独立从事科学研究和实际应用能力的人才。

随着信息化技术的发展，越来越多的国家和地区在监测系统中将3S(3S具体指地理信息系统-GIS、全球定位系统-GPS、遥感-RS) 等信息技术与传统监测技术方法联合运用，扩展了获取环境质量信息和污染源排放信息的手段。日本在全国各地建立了包括水质、大气、噪音、振动、地表沉降等项目的自动观测网络，在各种观测数据的基础之上建立了基于GIS 的环境信息系统，从而可以完成各种监测统计表格、监测统计图形及污染源分布图的输出，同时还具有环境预测和管理决策的各种功能。

美国应用遥感与GIS 技术对密西西比河流域的地形、岩性、土壤类型、气候条件、植被类型、城市布局、两岸工厂和排污口分布等多种因素进行分析，根据环境模型可以计算出流域的

水质变化，进而判断出密西西比河的水质受流域自然环境背景和人工排污量影响的程度。

信息技术在环境科学的相关领域如环境监测、科学研究、决策制订、环境规划与预测等各个领域发挥了重要的作用，在环境科学以及环境决策与管理方面扮演着越来越重要的角色。

一信息技术在环境科学领域的具体应用

1.环境信息挖掘

环境科学所涉及的大量环境信息具有时间性和动态性特点，另外还具有空间分布的特点。信息系统的最大特点在于把社会生活中的各种信息都能落实在地理位置中，并可根据用户需要对这些信息进行分析，与反映地理位置的图形信息有机地结合在一起。

随着经济社会的发展及人口的增加，环境污染问题日益突出，迫切要求大范围、经常性和连续地监测环境参数。如何科学合理并有效地利用这些数据就显得尤为重要。多种途径得到的数据自身有一定的相关性，而且分布上有独特的空间差异，由观测到的环境变量衍生出新的环境数据是环境信息挖掘的重要方面。信息系统可以对环境实况数据采集与分析，结合强大的空间分析功能，对获取的环境信息进行深入的信息挖掘，对数据进行环境参数的定量、定性分析及环境动态变化的预测分析。

2.环境信息监测

环境科学是研究人类所处的自然环境的一门学科，而自然环境是由大气、水体、土壤等组成的复杂系统，信息技术中以遥感为代表的检测技术具有大范围、多时相、高分辨率、多光谱的特点，因此遥感信息技术在全球气候变化、局地水体监测、大气臭氧耗损监测以及多尺度范围的环境变化等全球环境变化研

究中发挥着不可替代的作用。大范围的环境演变的周期较长，规律不容易被发现，但是由于其特殊性，一旦失衡，就难以复原。

因此，综合应用信息技术监测环境的变化规律、模拟环境演化，做到防患于未然就具有非常现实的意义。通过地理信息系统技术对多时相、多数据源的遥感数据分析，可以对全球的环境演变进行动态的监测。通过对多源、多时相遥感图像的分析，能对过去一段时间的环境变化过程进行反演与模拟，并可以根据模拟的结果对未来一段时间内的环境演变进行仿真的模拟和演示。

3.环境信息建模

环境模型是进行环境评价和环境预测的有力手段，是环境学研究中较为成熟的一个领域。由于许多环境问题和环境过程都具有非线性、空间分布特性、随机性以及随机变化特性，因此环境模型大都比较复杂，而信息系统如地理信息系统是专门针对地理数据及相关数据进行采集、存储管理、分析处理与实时显现的操作系统。

在地理信息系统中，基本概念是时空分布的拓扑关系，而研究的主题内容被抽象成点、线、面的空间实体及其相关属性。而在环境模型中，基本概念是物质、能量及其运动转化，而这些基本研究对象诸如水的扩展、土壤有机质层次结构、大气运动、污染源在区域的分布等明显具有空间分布特性的环境要素。地理信息系统的属性结构和环境模型在概念和研究对象上具有很好的耦合性，这使得二者的结合是自然、合理又具有潜力的。

传统的环境模型空间数据的操作尤其是在结果显示方面仍捉襟见肘。而空间分析和空间数据管理正是信息技术的优势，GIS 可以为环境模型提供一整套基于地理信息系统逻辑原理的

空间科学范式，用以反映具有空间分布特性的环境模型研究对象的在地理空间上的移动、扩散，以及在时间范围内的动态变化及相互作用。环境模型对各种环境问题和环境过程描述准确、算法精练，能够体现环境问题的空间特性，比如现在常用的水质模型、大气扩散模型、污染物在地下水中运移模型等都可以在二维和三维中得到很好的应用。

二强化信息技术在环境科学专业应用的意义

信息技术是对各类信息系统的分析、设计和应用。在环境领域也存在并需要各种各样的信息系统，环境信息就是通过加工的、能够用于环境保护工作的数据和符号，它反映了环境系统各个环节的时间、空间和状态特征，因而掌握这些基础知识十分必要。人类进入21世纪后，环境与人的关系得到了前所未有的重视，在我国亦是如此，特别是在发展中的典型区域环境与发展之间的矛盾日益突出。信息技术手段是近年来在各学科都得到长足发展的新生力量。

随着现代化技术手段的发展，人类对于环境科学的认识不断提高，传统意义的技术手段已不能满足人类对于环境的科学探索，因此需要强化信息技术在环境科学中的应用，所以在环境科学专业培养方案的制订中，应突出强调信息技术在环境科学中的重要作用。

对于信息技术在环境科学应用中的研究，可以对学校环境科学专业以后的教学相关内容做尝试性的分析。重点分析信息技术在环境科学中的具体应用;学校的环境科学专业在信息技术应用方面的理论课程和实验课程如何开设;为适应就业市场对人才的特殊需求，如何强化学校环境科学在信息技术应用方面的技术特长，为学校环境科学专业的发展壮大提供依据。

三强化信息技术在环境科学专业中的应用途径