1、第二章資源環(huán)境信息系統(tǒng)分析,2.1 概 述,以遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)為手段，進(jìn)行環(huán)境空間信息的獲取、分析處理、存儲和表達(dá)并為環(huán)境保護(hù)工作提供環(huán)境空間信息支持和管理決策依據(jù)的計算機系統(tǒng)。,2.1.1 環(huán)境地理信息系統(tǒng)定義,2.1.2 環(huán)境地理信息系統(tǒng)的特點,多技術(shù)集成特性 環(huán)境空間特性 動態(tài)變化特性 廣泛實用特性 可視化特性,2.2 環(huán)境GIS的應(yīng)用模式,其應(yīng)用模式可以分為：作為環(huán)境科學(xué)研究工具的應(yīng)用模式；作為環(huán)境管理的應(yīng)用模式；作為公眾服務(wù)的應(yīng)用模式。,2.3 環(huán)境地理信息系統(tǒng)的總體框架,進(jìn)行環(huán)境GIS建設(shè)和應(yīng)用的過程，實際就是對環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲、管理、加工和顯示的過程。所

2、以有必要對環(huán)境數(shù)據(jù)源進(jìn)行簡單的分類介紹。按照習(xí)慣分類，常見的環(huán)境數(shù)據(jù)有5種。,2.3.1 空氣監(jiān)測數(shù)據(jù)采集,空氣數(shù)據(jù)采集,廢水?dāng)?shù)據(jù)采集,汽車尾氣采集,噪聲數(shù)據(jù)采集,2.4 環(huán)境GIS業(yè)務(wù)需求分析,環(huán)境GIS的主要用戶是各級環(huán)保部門，所以232.4要對環(huán)保部門的設(shè)置和主要職能有一個基本了解。我國的環(huán)保機構(gòu)分為四級管理機制：國家環(huán)?？偩?、省級環(huán)保局、市級環(huán)保局和縣級環(huán)保局。相應(yīng)地信息系統(tǒng)也分為四個層次：國家級，省級，市級，縣級。,2.4.1 環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系,環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)是環(huán)境GIS的主要數(shù)據(jù)源，而其獲得的主要途徑是通 過環(huán)境監(jiān)測體系。目前環(huán)境監(jiān)測大體分為三個類型：,要素型 管理型 混合型,四級環(huán)

3、境保護(hù)管理機制使得國家和省級環(huán)保部門主要擔(dān)負(fù)宏觀管理、綜合分析和決策規(guī)劃職能，這種層次化，向上集中的機 構(gòu)特點決定了決策任務(wù)向下傳達(dá)，下級執(zhí)行后環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)向上傳輸和匯總。,2.4.2 業(yè)務(wù)工作流程,2.4.3 環(huán)境空間數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)錄入流程,環(huán)境GIS涉及的空間信息主要有三大類：污染源空間信息、環(huán)境質(zhì)量空間信息和自然生態(tài)空間信息。對這些空間信息進(jìn)行查詢和處理是環(huán)境GIS應(yīng)用的最基本的功能。,2.4.4 環(huán)境GIS涉及的空間信息的分類,根據(jù)污染源空間信息可以分為： 點狀污染源 非點狀污染源 非點源污染源信息特點 分散性和隱蔽性 隨即性和不確定性 不易監(jiān)測性,2.4.5 面源模型與GIS集成的方

4、法,GIS與面源模型集成的方法總的來說有兩種，松散集成和緊密集成。,松散集成 依賴于GIS與外部模型程序之間數(shù)據(jù)文件的傳輸與交換。GIS 與面源模型都有自己的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理能力，并沒有結(jié)合為統(tǒng)一的系統(tǒng)。,緊密集成 GIS和面源模型的數(shù)據(jù)管理統(tǒng)一起來，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用系統(tǒng)。通常在一個商業(yè)GIS軟件包中集成一個或幾個面源模型，這一過程通過GIS的宏語 言或其他常用的高級程序語言實現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。,兩種集成方式的比較,2.5 環(huán)境質(zhì)量空間信息查詢與處理,2.5.1 空氣質(zhì)量監(jiān)測信息查詢與處理,空氣質(zhì)量監(jiān)測信息系統(tǒng)的基本功能： 污染調(diào)查 模型計算 制圖表達(dá),1)空氣質(zhì)量監(jiān)測信息系統(tǒng)工作流程

5、,2）數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)來源有兩類：固定污染源（排放污染物的煙囪，生活廢水）和移動污染源（汽車）。,2.5.2 與GIS的無縫接合,1）概述 城市空氣質(zhì)量以及各種相關(guān)城市空間數(shù)據(jù)的采集錄入和實時更新，提高了工作的速度與精度；城市的不斷發(fā)展，使得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要及時更新，GIS提供了對各種城市大氣環(huán)境相關(guān)信息，包括污染源、污染影響因子的集源中化的管理，并能夠結(jié)合大氣污染物擴(kuò)散模型，進(jìn)行污染物濃度計算。 2）數(shù)據(jù)的采集與管理 原來面源數(shù)據(jù)統(tǒng)計用人工計數(shù)、估計，現(xiàn)在自動計算。數(shù)據(jù)更新，原有新增加或更改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如道路，整個源強數(shù)據(jù)全部重新統(tǒng)計，現(xiàn)在只在基礎(chǔ)道路圖層更新需要更新的數(shù)據(jù)，其他自動更新,3）直觀生

6、動的表現(xiàn)形式 以前數(shù)據(jù)采用表格表現(xiàn)，現(xiàn)在用可以用地圖、數(shù)據(jù)表、動畫、聲音錄像等多種媒體表現(xiàn)，生動直觀。, 趨勢面分析 某種地理屬性在空間的連續(xù)變化，可以用一個平滑的數(shù)學(xué)平面加以描述。思路是先用已知采樣點數(shù)據(jù)擬合出一個平滑的數(shù)學(xué)平面方程，再根據(jù)該方程計算無測量值的點上的數(shù)據(jù)。這種只根據(jù)采樣點的屬性數(shù)據(jù)與地理坐標(biāo)的關(guān)系，進(jìn)行多元回歸分析得到平滑數(shù)學(xué)平面方程的方法，稱為趨勢面分 析。它的理論假設(shè)是地理坐標(biāo)（x,y）是獨立變量，屬性值Z也是獨立變量且是正態(tài)分布的，同樣回歸誤差也是與位置無關(guān)的獨立變量。多項式回歸分析是描述長距離漸變特征的最簡單方法。 局部內(nèi)插 利用局部范圍內(nèi)的已知采樣點的數(shù)據(jù)內(nèi)插出未知

7、點的數(shù)據(jù)。線性內(nèi)插將內(nèi)插點周圍的3個數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)值帶入多項式，即可解算出系數(shù)a0、a1、a2。,2.6 環(huán)境GIS應(yīng)用需求分析,污染源分布情況,排污企業(yè)基本情況、污染物排放情況企業(yè)的污染處理進(jìn)度等情況的GIS表達(dá)與處理；主要通過地圖的抓取或選擇方法匯總分析區(qū)域或流域內(nèi)企業(yè)的排污總量，使用戶能動態(tài)查詢轄區(qū)內(nèi)或流域內(nèi)納污狀況。,2.6.1 污染控制應(yīng)用,在環(huán)境監(jiān)測過程中，利用GIS技術(shù)可對實時采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理、顯示、分析，實現(xiàn)為環(huán)境決策提供輔助手段的目的。如廣東省以東深流域自然環(huán)境地理信息為基礎(chǔ)，對東深流域的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲處理，利用GIS技術(shù)開發(fā)了東深流域水環(huán)境管理信息系統(tǒng)。,2.6.2

8、 環(huán)境監(jiān)測應(yīng)用,2.6.3 建設(shè)項目管理的應(yīng)用,建設(shè)項目的相關(guān)空間信息查詢和管理 輔助進(jìn)行建設(shè)項目審核與環(huán)境污染控制 確定建設(shè)項目影響范圍 尋找廢物處理最短路徑 審核工業(yè)污染達(dá)標(biāo)排放,2.6.4 環(huán)境規(guī)劃應(yīng)用,環(huán)境區(qū)域規(guī)劃 生態(tài)示范規(guī)劃 水環(huán)境規(guī)劃 自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃 為環(huán)境規(guī)劃提供技術(shù)手段,2.6.5 環(huán)境質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)控,識別和計算環(huán)保黑匣子所測數(shù)據(jù) 對監(jiān)控污染源進(jìn)行跟蹤表述 制作監(jiān)控點污染指標(biāo)專題圖,2.6.6 環(huán)境質(zhì)量評價,由于GIS能夠集成管理與場地密切相關(guān)的環(huán)境數(shù)據(jù)，因而也是綜合分析評價的有力工具。環(huán)境影響評價是對所有的改、擴(kuò)、建項目可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行預(yù)測評價，并提出防止和減緩這種影響

9、的對策與措施。利用GIS的空間分析功能，可以綜合性地分析建設(shè)項目各種數(shù)據(jù)，幫助確立環(huán)境影響評價模型。由于GIS系統(tǒng)具有層的結(jié)構(gòu)，可將不同的環(huán)境影響進(jìn)行計算并疊加。,在區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價工作中，可將地理信息與大氣、土壤、水、噪聲等環(huán)境要素的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，利用GIS軟件的空間分析模塊，對整個區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行客觀、全面的評價，以反映出區(qū)域中受污染的程度以及空間分布情況。如通過疊加分析，可以提取該區(qū)域內(nèi)大氣污染布圖、噪聲分布圖；通過緩沖區(qū)分析，可顯示污染源影響范圍等。,2.6.7 環(huán)境變化調(diào)查分析應(yīng)用,土地利用/土地覆蓋 自然生態(tài)景觀格局 水土流失調(diào)查與分析 沙漠化和草場退化 森林資源調(diào)

10、查,2.6.8 城市定量考核,城市環(huán)境綜合整治考核指標(biāo)的信息查詢和專題制圖 如地面水質(zhì)監(jiān)測狀況、大氣環(huán)境質(zhì)量、區(qū)域環(huán)境噪聲、飲用水源水質(zhì)狀況、城市綠地、工業(yè)污染源分布等專題地圖。,2.6.9 應(yīng)急預(yù)警預(yù)報應(yīng)用,建立重大環(huán)境污染事故區(qū)域預(yù)警系統(tǒng)， 能夠?qū)κ鹿曙L(fēng)險源的地理位置及其屬性、 事故敏感區(qū)域位置及其屬性進(jìn)行管理， 提供污染事故的大氣、河流污染擴(kuò)散的 模擬過程和應(yīng)急方案。,2.6.10 流域管理應(yīng)用,流域空間信息進(jìn)行綜合管理 對流域水質(zhì)污染狀況進(jìn)行分析評價 評價河流的水質(zhì)狀況 分析排放到河流中工業(yè)污染源的貢獻(xiàn)率,2.7 環(huán)境GIS功能需求分析,從總體上，環(huán)境GIS應(yīng)具備環(huán)境空間信息的采集、管理、分析、處理、制圖和發(fā)布等基礎(chǔ)功能。最常用的包括：環(huán)境空間數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)維護(hù)功能。,環(huán)境空間數(shù)據(jù)處理功能 環(huán)境空間數(shù)據(jù)分析功能 環(huán)境空間數(shù)據(jù)維護(hù)功能 環(huán)境應(yīng)用功能,2.7.1 空間數(shù)據(jù)處理功能,利用和管理數(shù)據(jù)資源是環(huán)境GIS系統(tǒng)總體設(shè)計必須重視和解決的問題 具備空間數(shù)據(jù)組織和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的功能 考慮環(huán)境空間數(shù)據(jù)與環(huán)保業(yè)務(wù)屬性數(shù)據(jù)的同意存儲策略,1.7.2 環(huán)境空間數(shù)據(jù)分析功能,查詢分析功能 基本空間分析功能