摘要：隨著全球氣候變暖的趨勢(shì)進(jìn)一步加快，全球生態(tài)環(huán)境正迅速的在惡化。生態(tài)問題成了21世紀(jì)人類面臨的重大問題之一，而收集、存儲(chǔ)、管理和利用生態(tài)環(huán)境信息，是人類解決生態(tài)環(huán)境問題的重點(diǎn)。生態(tài)環(huán)境研究中會(huì)涉及到大量的空間數(shù)據(jù)，但由于生態(tài)環(huán)境研究的周期長(zhǎng)，范圍廣，數(shù)據(jù)繁多，加上生態(tài)環(huán)境本身的多樣性和復(fù)雜性，會(huì)造成形成生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的空間、結(jié)構(gòu)和語義產(chǎn)生差異。因此，利用GIS技術(shù)建立生態(tài)環(huán)境信息系統(tǒng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境信息進(jìn)行有效地管理并合理利用，加快生態(tài)環(huán)境問題研究的信息化進(jìn)程勢(shì)在必行。

　　關(guān)鍵詞：GIS,環(huán)境檢測(cè),應(yīng)用

　　一、 GIS技術(shù)支持下的生態(tài)環(huán)境管理系統(tǒng)

　　生態(tài)環(huán)境管理信息系統(tǒng)以系統(tǒng)論為指導(dǎo)思想，以人機(jī)結(jié)合的方式收集生態(tài)環(huán)境信息，并通過模型對(duì)生態(tài)環(huán)境信息進(jìn)行加工轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)和控制，最后以計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境管理的模擬系統(tǒng)。決策者根據(jù)所提供的可靠數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的主持下，依據(jù)決策理論的方法，對(duì)結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的問題進(jìn)行處理，進(jìn)而協(xié)助人們完成管理決策，組成生態(tài)環(huán)境決策支持系統(tǒng)。支持系統(tǒng)是在生態(tài)環(huán)境管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)決策者的人機(jī)對(duì)話，為決策者提供一定的輔助支持，實(shí)現(xiàn)決策的高效率和科學(xué)性。具體模擬圖如下：、

　　二、GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境研究中應(yīng)用原因

　　在生態(tài)環(huán)境研究中使用GIS技術(shù)，可以對(duì)環(huán)境、資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行綜合分析;可以將區(qū)域和時(shí)間序列的生態(tài)環(huán)境問題具體化，利用GIS的獨(dú)特分析功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域完整空間的分析，這樣就可以對(duì)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況做出科學(xué)有效的綜合分析和評(píng)價(jià)。具體的實(shí)現(xiàn)手段是以“3s”集成的形式來完成的。“3s”技術(shù)，即遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、

　　全球定位系統(tǒng)(GPS)。RS和GPS的信號(hào)傳接是通過衛(wèi)星來完成的。RS技術(shù)在空間分辨率、波譜分辨率、時(shí)間分辨率等方面都取得了一定的成就，應(yīng)用于多領(lǐng)域的RS及RS技術(shù)系統(tǒng)也正在不斷地得到應(yīng)用。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)可以完成測(cè)量工作，而GIS的強(qiáng)大空間與屬性信息一體化管理及空間分析能力，也在各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可。，而且服務(wù)器體系的GIS、組建式GIS、多媒體GIS等也在不斷的得到發(fā)展和應(yīng)用，這樣，“3s”技術(shù)已經(jīng)基本具備了在生態(tài)環(huán)境研究中發(fā)揮檢測(cè)與分析的能力和條件。

　　三、 GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境研究中的信息處理

　　(1)生態(tài)環(huán)境信息的采集。生態(tài)環(huán)境信息的采集是進(jìn)行生態(tài)環(huán)境研究首先要解決的問題。而有效的數(shù)據(jù)是信息的載體，因此必須收集不同類型的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之間以及生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)各要素的特征和關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)。一是進(jìn)行生態(tài)環(huán)境背景調(diào)查;二是用遙感信息與地面站點(diǎn)監(jiān)測(cè)信息相結(jié)合，對(duì)環(huán)境進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè);三是利用"3S"技術(shù)支持自然生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)與評(píng)估;四是面源污染的監(jiān)測(cè)、分析與評(píng)價(jià)。通過這些工作大量的收集生態(tài)環(huán)境的信息數(shù)據(jù)，建立一個(gè)信息管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為接下來的信息管理和處理奠定了基礎(chǔ)。

　　(2)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的管理。因?yàn)殡S著科技的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境研究的范圍越來越大，手段也是更加的多樣化，GIS技術(shù)下采集的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)也越來越多，越來越復(fù)雜。而且隨著不同生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)間研究的加強(qiáng)，就需要建立多學(xué)科間的協(xié)作，需要建立一個(gè)強(qiáng)大的信息數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。因此需要對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)合理的管理，以保證生態(tài)環(huán)境信息模擬和傳播的順利進(jìn)行。GIS中的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及元數(shù)據(jù)技術(shù)可以對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理。首先GIS中的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)運(yùn)用可以保證數(shù)據(jù)的管理有序有效。具體由兩方面的工作完成，一是數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)與組織：通過科學(xué)的數(shù)據(jù)與組織，可以減少野外采樣的難度，而且也可以相應(yīng)的降低時(shí)間序列分析難度，進(jìn)一步提高GIS對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)用與組織的效率，便于生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)查詢與發(fā)布的系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化。二是數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制。GIS技術(shù)可以通過設(shè)定各種容量值、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)誤差校正等方法保證生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免把采集到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)引入數(shù)據(jù)庫(kù)中，提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。其次，GIS中的元素?cái)?shù)據(jù)技術(shù)也可以對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理。元數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)管理技術(shù)的核心，常被用于數(shù)據(jù)文檔的建立、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等，是數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)之一。具體來說，元素?cái)?shù)據(jù)技術(shù)可以進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)管理與存取。生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的可存取性決定生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的價(jià)值大小。數(shù)據(jù)越容易被存取、利用的頻率越高，數(shù)據(jù)的價(jià)值也就越大。而GIS中的元素?cái)?shù)據(jù)技術(shù)，不僅考慮其存儲(chǔ)的方式，還考慮到數(shù)據(jù)的可存取性。實(shí)現(xiàn)GIS技術(shù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)的有機(jī)結(jié)合，適用于生態(tài)環(huán)境海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。

　　(3)生態(tài)環(huán)境信息的模擬與分析。GIS的生態(tài)環(huán)境信息模擬分析是對(duì)生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)深層次的處理。它是以GIS技術(shù)與其他信息技術(shù)的結(jié)合為基礎(chǔ)，完成對(duì)生態(tài)環(huán)境信息的加工、再生而獲取某一生態(tài)環(huán)境問題的最終解決方案和相關(guān)的策略信息。是GIS應(yīng)用生態(tài)環(huán)境研究中最重要的部分，也是生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)演變?yōu)樯鷳B(tài)環(huán)境信息乃至生態(tài)環(huán)境知識(shí)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　(4)同時(shí)GIS軟件可通過對(duì)多源、多時(shí)相遙感圖像的分析，對(duì)歷史進(jìn)行再現(xiàn)與模擬，并對(duì)未來的生態(tài)環(huán)境演變進(jìn)行模擬和演示。監(jiān)測(cè)生態(tài)環(huán)境的演變、模擬生態(tài)環(huán)境演變帶來的后果、預(yù)警生態(tài)環(huán)境災(zāi)難的發(fā)生具有現(xiàn)實(shí)的意義。

　　(5)GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境信息模擬分析可分為以下兩個(gè)方面：首先是數(shù)量分析法，其引入實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境研究從定性描述走向定量分析的重大突破。目前數(shù)據(jù)定量分析理淪正不斷的在發(fā)展，在GIS中采用分析的手段也日益多樣化。例如，圖形分析方法廣泛應(yīng)用于生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)進(jìn)化、探索性數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)管理。其次是模型分析法，其為生態(tài)環(huán)境的結(jié)構(gòu)與過程以及對(duì)系統(tǒng)未來預(yù)測(cè)提供了有效方法。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)模型可以分為勻質(zhì)斑塊系統(tǒng)模型和空間異質(zhì)系統(tǒng)模型，這兩者各有長(zhǎng)處。當(dāng)前應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行基于模型的分析方法已成為生態(tài)環(huán)境研究的熱點(diǎn)。

　　四、GIS的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型

　　(一)評(píng)價(jià)模型的概述。GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，是以生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型為基礎(chǔ)，進(jìn)一步發(fā)展起來的一種可視化的綜合評(píng)價(jià)模型。GIS軟件為其操作平臺(tái)，根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子空間分布情況，以數(shù)學(xué)模式關(guān)系計(jì)算生態(tài)環(huán)境影響的綜合指數(shù)，進(jìn)而完成對(duì)所研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響狀況的評(píng)價(jià)。GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，在GIS的強(qiáng)大空間分析和顯示功能下，可以對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行科學(xué)的定量評(píng)價(jià)，也可以展示生態(tài)環(huán)境影響程度在空間上的分布規(guī)律。

　　(二)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，主要包括收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，整理數(shù)據(jù)創(chuàng)建評(píng)價(jià)因子數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建評(píng)價(jià)模型等步驟。首先是收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主要是根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，收集地形地貌、氣候環(huán)境，土壤保持度和植被覆蓋面積、社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)要素?cái)?shù)據(jù)等。為研究區(qū)域的各評(píng)價(jià)指標(biāo)提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其次是整理數(shù)據(jù)創(chuàng)建評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。GIS技術(shù)下收集的數(shù)據(jù)較為廣泛，包括遙感數(shù)據(jù)、紙質(zhì)地圖、電子地圖、實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)等各種類型，這就要通過統(tǒng)計(jì)整理實(shí)地調(diào)查資料數(shù)據(jù)、紙質(zhì)地圖的數(shù)字化，數(shù)據(jù)的精糾正、轉(zhuǎn)投影，分散的點(diǎn)圖層插值為連續(xù)的面數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)化等方式進(jìn)行處理，把相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為投影相同，格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)，以便建立評(píng)價(jià)模型。再次是構(gòu)建評(píng)價(jià)模型。GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型一般有兩種數(shù)據(jù)格式，一種是矢量數(shù)據(jù)，一種是柵格數(shù)據(jù)。使用矢量數(shù)據(jù)建立評(píng)價(jià)模型，是在Arc/info的analysistools模塊下，利用疊加工具集(overlay)的聯(lián)合工具(Union)，把各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子專題矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，得到一個(gè)綜合各個(gè)專題數(shù)據(jù)信息的矢量數(shù)據(jù)圖層。在綜合矢量數(shù)據(jù)圖層中，各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子分別對(duì)應(yīng)屬性表中的一個(gè)字段，用字段的不同屬性值來表示評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的不同等級(jí)參數(shù)。然后在屬性表中用添加字段命令(Addfield)添加一個(gè)新字段，用來表示生態(tài)環(huán)境影響綜合指數(shù)，再運(yùn)用屬性運(yùn)算工具(Calculatevalues)，采用多目標(biāo)加權(quán)函數(shù)法，根據(jù)各指標(biāo)因子的權(quán)重系數(shù)，對(duì)代表指數(shù)因子的字段值加權(quán)疊加運(yùn)算，計(jì)算生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)綜合指數(shù)，創(chuàng)建生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型。在當(dāng)前，與柵格數(shù)據(jù)相比使用矢量數(shù)據(jù)有很大優(yōu)勢(shì)，一是，使用矢量數(shù)據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型評(píng)價(jià)結(jié)果精確度較高，柵格數(shù)據(jù)則在精確度上較低;二是使用矢量數(shù)據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型數(shù)據(jù)修改方便，便于數(shù)據(jù)的更新和糾正，而柵格數(shù)據(jù)很難做出更改。三是使用矢量數(shù)據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型可以直接統(tǒng)計(jì)結(jié)果，而使用柵格數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)模型，則必需先轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù)后才能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。四是使用矢量數(shù)據(jù)建立的評(píng)價(jià)模型占用的磁盤空間小，模型運(yùn)行時(shí)間短，但是效率高。

　　五、 結(jié)束語

　　GIS在生態(tài)環(huán)境研究中的應(yīng)用，主要是通過生態(tài)環(huán)境信息的海量收集、系統(tǒng)管理和科學(xué)使用上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生態(tài)環(huán)境的全面檢測(cè)，為各種研究奠定了數(shù)據(jù)和你技術(shù)基礎(chǔ)，同時(shí)還可以構(gòu)建科學(xué)的生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，為相關(guān)部門解決存在的生態(tài)環(huán)境問題，提供了有效的信息。