地理信息系统在环境保护中的应用

地理信息系统在环境保护中的应用

摘录：计算机信息技术和GIS的发展完善，使大气，水和土壤污染控制与GIS技术相结合成为可能。本文分别从大气，水，土壤三个方面结合了一些污染控制规划的案例概述了GIS在环境保护中污染调查、控制、规划方面的运用。

关键词：地理信息系统大气污染可视化处理水污染控制规划土壤侵蚀

简介

进入本世纪60年代，随着计算机科学的发展，一门新的技术一地理信息系统(Geographic Formation System，简称GIS)开始出现。80年代国内开始兴起GIS应用研究，90年代得到了很大发展并逐渐普及。GIS是在计算机软硬件的支持下运用系统工程和信息科学的理论方法，科学地管理和分析具有空问内涵的地理信息，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。在对空问对象的可视化处理时，GIS更具有其得天独厚的优势。

一、地理信息系统在大气污染中的应用

GIS具有强大的空间分析功能可视化效果，大气污染的分析也正需要这样的软件来更好的支持。故而可以使污染源，大气环境质量评价借助GIS平台来进行。在具体的某一项目区进行大气污染扩散研究时，利用数字技术，在电脑平台上对具有空问内涵的对象作可视化处理，能够很直观地在屏幕上反应污染源分布及大气污染扩散结果。在可视化时，首先要求统一坐标系，这样才能直观地反映真实，也便于进行空问分析，获取所需的地理信息，如距离、面积等。

1.1污染源可视化

大气污染源包括点源、线源和面源。污染源的可视化就是根据各污染源的具体坐标位置，利用电脑数字一图形技术，把点源位置、线源具体方位走向和面源的分布范围直观地以图形方式在显示屏幕上表示出来，当然也可打印成图。根据在屏幕上看到的图形结果可以很容易地检验污染源的位置数据是否正确。

1.2结果浓度数据可视化——等浓度线

传统的模型计算结果记录的是一些离散点的浓度值数据(或者是根据这些离散点手工描绘的一些等浓度线)。利用GIS技术和计算机图形原理可以通过这些离散点白动生成等浓度线，把大气污染浓度分布状况直观地展示出来。

1.3大气环境质量评价结果可视化-浓度分级图的生成

根据各污染物浓度分级标准，利用等浓度线的生成方法生成分级边界浓度值对应的等浓度线。在记录等浓度线各结点的同时，记录下其起始点和终止点坐标及等浓度线左、右边的级别属性，再结合研究区域边界(离散点网格边界)，可按步骤和原则生成各污染物浓度分级图

二、地理信息系统在水污染中的应用

水污染控制规划中涉及到水文数据(如河流位置)、污染源参数(如排放口位置、控制断面)、污染负荷数据(如污染物浓度分布)、环境容量数据等，这些数据大多属空问信息并且较为繁琐.利用地理信息系统(Geographic InformationSystem，以下简称:UIS)技术，建立水环境信息数据库，可以将空问数据及属性数据、原始数据及新生成的数据进行合理规范的管理;水环境信息可以随时更新，水环境数据实现了在整个水污染过程中的共享，为水污染控制规划决策者提供了直观可视的工作界面，大大提高了工作效率.以下以江汉平原调查为例说明其应用。

2. 1江汉平原河网区污染源调查

通过现场调研所获得的资料，并利用GIS技术，可以将这些数据分为两大类:一类是空间数据，一类是属性数据.空问数据主要包括基础地理信息、地图影像及各种专题图数据.属性数据主要包括污染源数据、排污口数据、监测断面数据及控制单元(潜江市内各河流)数据。

2.2江汉平原河网区水环境信息数据库的建立

3.2.1基础地图数据介绍:本次采用湖北省测绘局编制的1 :10000

的CAD格式的数字地图，QJ市共103幅，地形数据层共有10层.QJ 市

水环境规划数据库的建立需处理的图层主要包括4大图层:行政区(市界、镇界、管理区界)、居民点(镇办事处、村)、铁路和公路(显示到市镇道)、水系(河流、湖泊).

3.2.2底图数据处理

a. CAD格式文件转换:本数据库是利用美国环境系统研究所(Environmental Systems Research Institute, ESRI)研发的ArcUIS软件而建立，原始数据大多为CAD格式的文件.基于GIS建立水环境信息数据库不能直接利用CAD格式的文件，因此，建库前，必须把CAD

格式的文件转换为ArcGIS9. 3能直接编辑使用的Shapefile格式的文件.一个Shape文件一般包括三个文件:一个主文件(*. shp)、一个索引文件(*. shx)和一个dBASE( *. dbf)表.主文件包含几何形状;索引文件包含数据的索引;数据库文件包含形的属性，包含字段的义.Shapefile 文件将空问和属性数据有机地结合起来，并从这两方面进行管理.

CAD格式的文件属矢量数据，一个文件可以包含多个图层，如

点图层(文字注记)、线图层(水系、公路)、多边形图层(行政区划)，这些不同类型的图素可以共同构成一个CAD文件，且CAD文件涉及的属性数据较少.而在Shapefile文件中，不同类型的图素需分层存放，并且分别存放于Shapefile文件中，即须将同一专题的点数据(如居

民点)存放于一个点文件，同一专题的线数据(如水系)存放于一个线文件，同一个专题的多边形文件(如行政区)存放于一个多边形文件，并且每一个视图只能包含一个专题.所有Shapefile文件可以叠加构成一幅完整的地图叫.具体转换步骤如下:ArcGIS 9. 3中，打开ArcToolbox →到Shapfile→双击Feature Class To Shapefile→在“Inputfeature"输入要转换的CAD文件→选择CAD注记要素类→在“Output feature"输入一个新建的用于保存成果的文件夹，即将CAD注记要素类转换为了Shapefile格式的点文件.具体如图1所示.以上步骤中依次将“选择CAD注记要素类”换为“选择CAD点要素类”、“选择CAD线要素类”、“选择CAD多边形要素类”，其他步骤同上，并分别保存在不同的文件夹内.经以上操作，就分别将CAD点要素类、CAD线要素类、CAD多边形要素类转换为了Shapefile格式的点文件、线文件及多边形文件.在ArcMap中通过添加数据，分别添加点文件、线文件、多边形文件，这样就可以看到一幅完整的地图.

b.图层拼接:根据3. 2. 2(a)介绍的力一法，分别将103幅CAD ( *. dwg)格式的文件转换为Shapefile (* . shap)格式的文件，再利用ArcToolbox中的追加(Append)命令，分别将103幅点文件、线文件、多边形文件拼接为一幅点文件、线文件、多边形文件.