地理信息系统在我国环境保护中的应用

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1、测 绘通报年第 期 地理信息系统在我国环境保护中的应用 王桥魏斌 国家环境保护 总局信 息技术办公室国家环境保护 总局信 息 中心 摘要】环境地理信息系统 的建设对我 国环境保护事业发展具有重大的作用和影响 。 本文从环境信息化工作的角度 , 介 绍了我国环境保护工作 中的环境信息的获取与处理 , 并对我国环境地理信息系统 的建设和应用情况作了总结 。 一 、 引言 人 口 、 资源和环境是 当今人类社会所共 同面临 的最严峻 的问题 。 随着全球性环境的日益恶化 , 人们 已越来越认识到环境保护 的重要性 。 同时 , 也越来越 认识到科学技术 , 特别是信息技术对环境保护所起 的重大作用

2、。 环境保护离不 开环境信息 的采集和处 理 , 而环境信息以上 与空间位置 有关 , 所以 , 地 理信息 系统就 自然 成 为环境保护 工作的有 力 工具 。 在地理信息 系统的帮助下 , 不仅可以方便的获取 、 存 贮 、 管理和显示各种环境信息 , 而且可以对环境进行 有效 的监测 、 模拟 、 分析和评价 , 从而 为环境保护提 供全面 、 及 时 、 准确和客观 的信息服务和技术支持 。 二 、 我国环境保护工作 中环境信 息的获 取与处 理 面对我国环境污染和生态破坏 的严峻形势和环 境保护工作的艰巨任务 , 我 国各级 环保部 门已逐渐 认识到及 时 、 准确 、 高效的获取与

3、处理环境信息的重 要性 , 认识到在环境保护工作 中应 用信息技术的重 要性 。 因此 , 作为环境保护工作基础 的环境信息获取 和处理得到普遍 的重视 , 环 境保护离不 开信息技术 的支持已成为人们的共识 。 目前 , 全国环境保护系统 已有 省 、 地 、 市 、 县个环境监测 站 , 初步形成 了 以国控网络 监 测 站 为 骨 干 的环境地 面 监 测 网络体 系 , 进行水环境 、 大气环境 、 生 态 环境全面监测 。 同 时 , 建立 了以国家环境信息中心 , 个省级和个 地市级环境信息 中心为依托 的信息网络 系统 , 进行 环境信息 的分析 、 预报和处理 。特别是“ 七

4、五 ”期间国 家投资多万元的 国家环境信息 系统开发科技攻 关项目 、 亚洲银行赠款多万美元的援建中国个 城市环 境信息 系统项 目 、 世界 银 行援建的多万 美元的全国省级环境信息系统建设项目及正在进行 的世界银行援建的中国重点城市环境信息 系统建设 项 目等项目的实施 , 大大提高了我 国环境信息处理 的能力 , 促进了我 国环境管理水平和科技 水平的进 步 。 但是 , 应该看到 , 我国环境信息获取和处理 的技 术水平还比较低 , 环境监测技术手段基本还停留在 常规 阶段 , 对环境 污染 和生态破坏还不能实现大面 积 、 全天候 、 全天时 的连续动态监测 。 也很难对 国家 急需

5、 的 大气环境污染 , 水 域 流域污染 、 生 态环 境破 坏 、 生物多样性状况 , 重大环 境事故 、 全球环境变化 等信息进行及时 、 科学 的分析和处理 。 环境信息获取与处理一般具有如下特点空 间性 , 以上 的环境信息都与空间位置有关 复杂性 , 环境信息处理背景复杂 , 任务繁多 , 涉及面 极 为广泛分析性 , 环境信息处理需要进行 大量 的分析性工作 , 不仅需要定性和静态 的分析 , 而且需 要定量 、 定位和动态 的综合分析和评价时效性 , 环境信息量通常是海量 的 , 需要高效 、 迅速和准确的 处理 , 特别是需要进行实时处理多源性 , 环境信 息来源多 , 要求包

6、括监测数据 、 统计数据 、 图形数据 、 遥 感数据等不同源数据的复合直观性 , 环境信 息处理结果应具有较高的可视化程度和 良好的显示 度 。 显然 , 地理信息 系统十分适合环境信息获取和 处理 的这些特点 。 利用地理信息系统数据采集功能 , 可以提高环境信息获取 的效率 , 方便将多种数据源 、 多种类型的环境信息输入 到数据库系统 中利用地 理信息系统 的数据编辑功能 , 可以通过友好的用户 界面对 图形 和属性数据进行增 、 删 、 改等操作 、 复杂 目标的编辑 、 图形动态拖动 、 旋转 、 拷贝 、 自动建立拓 扑关系和维护 图形与属性 的对应关系利用地理信 息系统的信息查

7、询功能 , 可以迅速提供用户所需 的 各种环境信息 包括空 间信息 、 属性信息 、 统计信息 等 , 且查询方式可以是多种多样 的 , 如表达式方式 、 图形方式 、 坐标方式 、 拓扑方式等等利用地理信息 系统 的数据库管理功能 , 可自动管理海量环境数据 , 并进行环境数据库创建 、 数据库操作 、 数据库维护等 工作 , 还可以调用任何连续空间的环境数据利用地 理信息 系统的统计制图功能 , 可将大量抽象的环境 数据变成直观的环境专题地图或统计地图 , 形象地 年第期测绘通报 展示 出各种环境专题 内容 、 环境数据空 间分布与数 量统计规律 利用地理信息系统 的空间分析功能 如 拓扑

8、空间检索 、 缓 冲区分析 、 叠置分析 、栅 格分析 、 空 间集合分析 、 数字高程分析 、 地形分析 、 网络分析 、 维显示分析等 , 可以从环境目标之 间的空间关系中 获取派 生 的信息和新 知识 , 以满足环 境信息分析 的 各种实际需 要 利 用地理信息 系统 的专 业 模型应 用 功 能 , 可进行环 境 预测 、 评 价 、 规划 、 模拟和决策 利 用地理信息 系统 的演示输出功 能 , 可支持多媒体演 示及基于多种介 质 的环境信息输出 , 还 可 用可视化 方法生成各种风格 的菜单 、 对话框等 。 总之 , 地理信 息 系统的确是对具有 明显空间特征 的环境信息进行

9、有效的分析 、 利用 和管理的有效工具 。 环境信息获取 与处理是最适合 , 也是 最需要 应用地理信息 系统 的 领域之一 。 三 、 环境地理信息系统建设 的技术实践 随着技术 的发展 , 环境地 理信息 系统 的建 设水平 也 在不断发展 , 最初 的应用 主要 是制作 环境专题地图 , 如水质功能区划 图 、 大气功能区划图 等 。 后来 , 应用逐渐为环境管理服务图 。 利 用的空间分析 功 能建立 大气 、 水污染 扩散 模 型 , 模拟大气 、 水 的扩散过程 。 这些应用都是建立在 桌面系统上 。 桌面系统 的优势在于减少用 户 开发的工作量 , 缺点是 限制专业 开 发人员

10、的 自由 发 挥 。 随着软件技术的发展 , 新 的技术不 断推 出 。 当前发展 的个 重要 方 向是组件 技 术 、 空间数据库管理系统 、 。 组件是一段可重 复使用的编程代码和数据 , 它 由一个或多个对象组成 。 组件对象技术是一种新型 的软件开发技术 。 采用组件开发软件就像搭积木一 样容易 , 组件是具有某种特定功能 的软件模块 , 它几 乎可以完成任何任务 。 软件厂商已由原来向用 户提供系统转为提供控件或 。 用户则 可根据控件自选组装成一个 系统 , 还可以根据需要 开发部分控件 。 与软件商所提供的控件一起使 用 。 用户可以很容易的使用 、 或等开 发工具开发 自己的应

11、用系统 。 从多年 的实践 中认识 到 , 环境地理信息 系统的建设不应该建立 在某个 桌 面平 台上 , 应用专业开发工具和组件技术 开发 。 在空间数据库管理方面 , 体系结 构仍是软件追求的目标 。 属性数据使用支持 体系结构 的大型关系数据库管理系统已经不成 问题 。 以前 的应用 , 空间数据 是用文件方式 管 理 。 由于空间数据量非常大 , 一个大 的应用系统需要 的空间数据是海量数据 , 用 文件方 式管理这些数 据 会影 响系统 的效率 。 人们希望采用系统或面 向对象的数据库管理系统 。 于是空间数据库管理系 统 出现 。 目前有软件厂商自行开发面向对象 数据库管理系统在关

12、系数据库管理系统基础上 开发 的空间数据管理模块直接在之上 扩展空间数据管理功能三种模式 。 环境地理信息系 套套套 戮戮 鬓鬓 撷撷撷撷撷撷撷撷撷 扣妇月月 记笼 笼 心训娜 娜 妇了了 歇歇 芥芥乍绍门门口叮口口爪八长 欲什公韶 月之 绍七, 更更更闷一鸽 杆沼川韵曰出川 获 一一 熊熊黯 黯 川 川邵 未寸 节节弓卜 豁 翻翻刹邢澎澎 歌盗玲 数毛毛牢拼件 ,生 盔盔 二 盟遍 二月 月 亏亏亏打下月 一 二沂忿 二点 扣班 班 份份份鲤内 卫 “ ,娜已睁 汗汗 涌访 一狱初 一一 忍忍忍 ,产晌 子子 卜劫 鸽鸽 , , ,侧 别别民脚 夕夕 图图图隆 亚于珍理湘明 月粤 粤 几 卜

13、卜卜 图淮河从上游到下游各监测断面年水质监测结果 测绘通报年第期 统 的建 设 涉及 大 量 的 空间 数 据 为 了 提 高 系统 的 效的 主 要 城 市 都通 过 报 纸 的 形 式 向公 众 发 布 环 境信 率系统 的 空 间数 据 应用 空 间 数据 库 来 管理息但是 报 纸 发布 形 式 存在 着 更 新不 及 时 与公 布信 随 着的 普 及在上息 有 限 等 缺 点 随 着步 人 家 庭 所 以 利用 的发 布 成为 可 能 于 是 各软件 商 纷 纷 推 出 自己发 布 环 境信 息 已 成 为环 境 管 理 部门 一 项重 的基 于的产品随着 人 们 的 生 活要 工

14、作环 境 地理 信 息 系统 的 建 设一 定 要具 有 网上 水平 的 提高公众 开 始 更 加关 心 他 们 所 生活 的 环 境发 布 和查 询 功 能将 公 众 比较 关 注 的 环境 问 题 及时 的状 况他 们 需要 环 境 管 理部 门 向 他 们 提供 环 境 信在上发 布 图 息服 务同 时为 了 进一 步 提 高公 众 的 环 境意 识我 国 翻 图城市环 境信息 网络 发布和 查询 系统 四我 国 环境 地 理信 息 系统 的 建设 与 应机 关办 公 自 动 化网 系 统 已形 成 能 力年 已 投入 用使 用联 合 国环 境 署 信 使项 目的 卫 星 地球 站 已正

15、 七 五 期间我 国开 始 环 境 信 息标 准 化 和 环 境式 开通 为 国 家 环保 局 与 全球 环 境 绿色 通 道 数 据库 的 开 发研 究 经 过 十 几年 的 努力国家 环 境 信网 络 系 统 的 联 系建 立 了 渠 道 世 界 银 行 贷款 项 息 化 进展 较 快 取 得 了 一定 成 效 国 家 环保 局九目扩 项 目 正 在实 施个 城 市环 境 信 息 网络 五计 划 和年 远 景 目 标 将 环 境信 息 化 作 为 环正 在建 设 中日本 援 助项目。个 城 市环 境 信息 建 境 管 理能 力 建 设 的重 要 内 容 之一并提 出 了 九 五设 提到 日

16、 程我 国 环境 信 息 高 速公 路 初具 规 模利 国 家环 境 信 息化 的 目 标 规定 实 现 环境 信 息 化 提 高用世 界 银 行 贷 款项目项 目中 国 省 级环 境 信 环 境管 理 和 决策 水 平 是一 项 战 略任 务在九五计息 系统 建 设的实 施全 国个 省 购 置 了公 划 和年 远 景 目 标 中特 别 强 调 了环 境 地 理 信息司 的地 理 信 息 系统 平 台 软件 和 系 统的 应 用信 息 化建 设 离 不 开网 络 的 建设目前图 形工 作 站 数 字 化仪绘 图 仪 等硬 件 设 施为 我 国环 境 信 息网 络 已具 有 一 定 的规 模利用 世 界银我 国环 境 地 理 信 息 系 统 的建 设 和 发 展 起 了 良好 开 行 贷款 项 目项 目中 国 省级 环 境 信 息 系 统建端 设的 实施国家 环 境 保 护局 信 息 中 心通 过与随 着 我 国 环境 信 息 化决速 发 展 新 的技术 个 省 联 网通 过与 国 家 环保 总 局 机关 联 网在环 保 领 域得 到 广 泛应 用环境 信 息