GIS技术在大气环境评价中的应用研究概况

赵英霞

摘要：环境影响评价离不开环境信息的采集和处理，而环境信息与空间位置密切相关。使用 地理信息系统（GIS）可将环境信息与空间位置、空间分布及其空间关系有机结合，适合于大气环境评价问题的研究。本文概述了 GIS技术在大气环境监测及大气环境评价中的应用情况，GIS技术的运用为更好地预测、评价和治理大气污染提供可靠的数据支撑。

关键词：大气环境评价；GIS；环境监测

环境质量关系到人类的生存发展和生活质量，粗放型的生产生活方式已造成了许多环境污染问题，尤其是大气污染问题。当前，大气环境污染问题己成为一项十分严峻的问题。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标，机动车尾气污染物排放总量迅速增加，氮氧化物污染呈加重趋势，我国大中城市的大气污染尤为严重。因此，如何科学、准确、定量地描述城市大气质量和污染物分布，为实施科学有效的环境治理措施提供正确的依据是当前大气环境评价的关键问题。

环境影响评价离不开环境信息的采集和处理，而环境信息与空间位置密切相关。环境信息还具有复杂性和动态性的特点，且涉及多部门、多地区、多领域，需要处理的数据量非常大。如何及时、准确、全面地了解和掌握大量的环境信息资源，并为多个相关部门所应用，已成为环境保护工作者的一项重要课题。

1. 地理信息系统介绍

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术是集地理学、几何学、计算机科学、空间科学和信息科学为一体的新兴交叉学科。GIS的强大功能之一是空间数据的采集、编辑、处理功能和对空间数据的管理能力。使用GIS可以建立各种环境的空间数据库。它能将自然过程和人类社会活动的各种信息与空间位置、空间分布及其空间关系通过数字化有机结合在一起，适合于环境科学领域相关问题的研究[1，2]。与其他软件相比，GIS的独特性在于以混合数据结构和独特的地理空间分析功能，可以为用户提供数据输入和处理、坐标变换、图像生成、属性修改、空间数据和属性数据的查询、统计分析、拓扑叠加和网络分析等操作。

2. GIS 在大气环境监测中的应用

在环境监测过程中，利用GIS技术可以对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，为环境决策提供辅助手段，配合环境监测采集系统还可以在GIS系统中清晰地显示、分析监测点的环境变化和趋势，进行监测点信息查询、点位分析、等值线分析、区域噪声、环境噪声分析等。

刘平[3]以惠州市环境监测数据为基础，研究并实现了基于WebGIS的环境监测的基本功能，环境工作者或者普通用户可通过浏览器实现对惠州相关环境信息的浏览、操作和分析，实现了信息共享。不仅提髙了环境监测工作的效率，而且带动了普通市民对环境工作的积极性，提高其环保意识。刘亮亮[4]通过对大连市环境监测信息的调研，结合大连市实际情况，对大连市环境在线监测系统进行了研究与开发，尝试在环境质量监测中结合GIS技术、自动控制技术、数据库技术、网络技术等信息技术，设计了一套既具有科学先进性，又切实可行的环境在线监测系统。董倩[5]利用传感器监测采集矿区环境参数，利用GPS定位技术对监测终端进行实时定位，并在终端利用ARM技术开发嵌入式系统，对采集数据信息和 GPS 信息进行储存、处理和管理，对监测终端的工作运行进行控制，通过GPRS技术将数据自动传送后台数据管理系统，并对执行的功能任务进行优先选择，优先执行紧急任务。后台管理系统在GIS技术支持下实现整个矿区大气环境监测系统的地图化、可视化。

3. GIS 在大气环境评价中的应用

大气环境评价包括大气环境影响评价和大气环境质量现状评价。大气环境影响评价是大气环境评价的重要组成部分，目的是以保护环境为出发点，通过预测、调查等手段，分析和预测项目施工期或项目建成后排放的大气污染物对周围环境的影响程度及范围，为工厂选址、污染源设置、大气污染防治及相关工程设计提供依据和指导。大气环境现状评价是大气环境影响评价的基础，大气环境影响评价需要大气现状评价的结果作为数据支持，因此大气环境现状评价对大气环境评价具有重大意义[6]。

赵萍等[7]以淮南市为例，探讨基于GIS技术进行城市大气环境质量评价的分析方法。利用GIS空间数据管理、分析、图形显示、输出功能，对大气环境进行多因素复合分析，建立了基于“变权”思想的污染指数模型和大气环境质量等级标准，并以图表形式输出了评价结果。结果表明：所建立的大气环境评价模型和等级划分标准简单、客观、合理，具有实际应用意义。周杰等[8]根据如皋市环境监测站近年环境空气质量监测数据，选取SO2、NOx、PM10等污染物指标，基于EXCEL统计分析方法与GIS技术，分析如皋市大气污染物的年变化、月变化、区域分布等污染特征及变化规律，运用秩相关分析法、污染负荷系数法分析大气环境污染物水平及趋势。结果表明：各类污染物表现为冬夏季高，春秋季低的季节性变化规律；SO2、NO2在大生机电监测区域污染严重，PM10和降尘污染整体较严重，总体状况是东南部大气质量明显优于西北部，如皋市大气环境质量整体状况良好。李凯[9]在环境地理信息系统（EGIS）设计思想的指导下完成了GIS与大气模型的耦合，开发了应用于大气环境评价的环境地理信息系统。使用开发的大气环评系统对南京北部的重点大气污染企业对主城区的大气环境影响进行评价，选取SO2、NO2、PM10、PM2.5等大气污染物扩散情况进行了模拟。实验证明：南京北部重点大气污染企业排放的大气污染物对主城区影响范围很大。其中PM10、PM2.5污染物影响程度很小，对雾霾中一次颗粒物貢献率低。SO2、NO2大气污染物可能在短期内造成主城区部分地区空气质量超标。

4.结语

随着计算机技术的日新月异及GIS技术发展和应用的进步，GIS技术应用于大气环境领域的系统开发和应用，为大气环境的管理和评价工作带来了全新高效的技术手段。该技术的运用不仅可以节省大量的人力和财力，还使得获得的数据结果精度更高。随着GIS技术在环境领域的不断融合，其应用必将为我国环境科学问题的研究做出巨大贡献。

参考文献：

[1]郭东恩，沈燕，张峰. GIS技术在大气环境模拟与评价系统中的应用探讨[J]. 测绘科学，2011，36（5）：100-102.

[2]肖艳阳. GIS技术在环境保护中的应用[J]. 环境与发展，2018（3）：31-32.

[3]刘平. 基于WebGIS的惠州市环境监测系统研究与实现[D]. 中南大学，2012.

[4]刘亮亮. 基于大连市环境在线监测系统研究与开发[D]. 大连理工大学，2010.

[5]董倩. 基于GPS的矿区大气环境监测系统研究[D]. 青岛理工大学，2013.

[6]肖奇. GIS支持下的大气环境质量评价研究[D]. 中南大学，2011.

[7]赵萍，胡友彪，桂和荣. 基于GIS技术的城市大气环境质量评价—以淮南市为例[J]. 环境科学与技术，2002，25（4）：21-23.

[8]周杰，康国定. 如皋市大气环境污染物时空分布研究[J]. 江苏科技信息，2013（22）：69-73.

[9]李凯. 基于组件式GIS的大气环境评价系统的开发及应用[D]. 南京信息工程大学，2016.