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GIS技术及其在环境保护领域中的应用
作者:管理员    发布于:2016-07-30 11:18:18    文字:【】【】【

  代中期开始发展起来的新技术。它初为解决地理问题而起,至今已成为一门涉及测绘学科、环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科,通俗地讲,它是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机环境的缩影。严格地讲,它是反映人类赖以生存的现实世界(资源与环境)的现状与变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性,在计算机软件和硬件的支持下,以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。

  GIS把地图的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。这种能力使GIS与其他信息系统相区别,从而使其在为广泛的公众和个人企事业单位解释事件、预测结果、规划战略等中具有很强的实用。我们当今面临的主要的挑战是环境污染、森林破坏、自然疾病等,这些都与地理因素有关。据报道,中国有四分之一的人口在饮用不符合卫生标准的水,“水污染”已经成为中国主要的水环境问题。中国水利部全国700余条河流约10万公里河长的水资源质量评价结果中指出,目前已憎爱分明46.5的河长受到污染(相当于四、五类)10.6的河长严重污染(已超五类)水体已丧失使用;90以上的城市水域污染严重。因此,GIS在环境保护领域中有广阔的适用和发展空间,将给环境管理、环境监测、环境规划等提供强有力的技术支持。

  2GIS的研究应用内容现在国内外地理信息系统软件的研究应用归纳概括起来有两种主要情况:一是利用GS系统来管理用户的数据;二是在GIS的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理信息系统软件。因此,GIS―般可分为以下五个过程:地理数据如何有效地输入到GS中是一项琐碎、费时、代价昂贵的任务,大多数的地理数据是从低质地图输入GK.从图纸数据转换成计算机文件的过程叫做数字化。对于大型的项目现代GS技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化,对于较小的项目需要手工数字化(使用数字化桌)目前GIS的输入正在越来越多地借助非地图形式,遥感就是其中的一种形式。遥感数据已经成为GIS的重要数据来源。地理数据采集的另一项主要进展是GPS技术。GPS可以准确、快速地定位在地球表面的任何地点。因而,除了作为原始地理信息的来源外,GPS在紧急事件处理、环境和资源监测、管理等方面有着很大的潜力。

  对于一个特殊的用户专用GIS项目来说,有可能需要将数据处理成某种形式以适应你的系统。例如,地理信息适用于不同的比例尺(街道中心线文件的比例尺也许是1:100 000人口边界是1:500000邮政编码是1:10 000.在这些信息被集成以前,必须转变成同一比例尺。这可以是为了显示的目的而做的临时变换。也可是为了分析所做的变换。GK技术提供了许多工具来处理空间数据和去除不必要的数据。

  GIS中的数据分为栅格数据和矢量数据两大类,如何在计算机中有效存储和管理这两类数据是GS的基本问题。在计算机高速发展的今天,尽管微机的硬盘容量已达GB级,但计算机的存储器对灵活、高效地处理地图这类对象仍是不够的。GK的数据存储却有其之处。大多数的GIS系统中采用了分层技术,即根据地图的某些特征,把它分成若干层,整张地图地所有层叠加的结果。在与用户的交换过程中只处理涉及到的层,而不是整幅地图,因而能够对用户的要求作出快速反应。

  GIS中图形数据与属性数据据紧密结合在一起,形成对地物的描述,对其中一类数据的操作势必影响到与之相关的另一类数据,因而操作带来的数据一致性和操作效率问题是GIS数据操作的主要问题。应用中普遍的解决方法是:根据数据的性质分类,性质相同或相近的归并一起,形成一个数据层。这样GIS对单副或多副图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入,而查询和分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示,在空间定位上仍与原始图一致。因而,也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠罗分析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析(逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑差运算)结果输出是GIS应用系统中后一步重要的程序。将用户查询的结果或是数据分析的结果以图件的方式显示是较好的方式。图件对于存储和传递地理信息是非常有效的。地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象和多媒体的其他输出中。

  3GIS的应用近年来,随着我国经济建设的迅速发展,加速了地理信息系统应用的进程,在环境保护、城市规划管理、交通运输、测绘、农业、制图等领域发挥了重要的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。

  应用一:淮河流域水资源保护地理信息系统为实现国务院颁布的淮河流域水污染防治暂行条例中规定的‘淮河水体2000年变清“的目标,以及加强对淮河流域水资源的高效管理和规划,开发了淮河流域水资源保护地理信息系统。

  ArcViewGIS是ESRK美国环境系统研究所)新推出的普及型桌面GIS软件。它具有扩展模块功能齐全、容易学习使用、支持地理信息查询、显示和卓面制图等特点。它适用于中小规模的GIS项目。ArcView随带一个功能强大的面向对象的编程工具Avenue,这就给用户提供了一个很好的二次开发环境。利用Avenue用户可以重新组织AicView的界面和功能,开发出各种各样具有特定功能的普及型GIS应用系统。ArcView以项目(proect)作为基本应用单元。一个项目就是一个扩展名为。apr的文件,它包含各种工作视图(view)、表格(table)、统计图(chart)、表现图(layout)以及程序段(script)。实际上,这些图、表、程序同时也是分析处理数据的手段或工具。淮河流域地图集和淮河流域地图集管理系统就是使用ArcViewGK作为开发平台。

  淮河流域地理要素复杂、各类专题地图数量众多,为将各专题地图录入数据据库,在初始阶段,按照点、线、多边形三种组合原则将各专题图划分成简单的图层,并采用数据化仪和ArcView的DigitalExtension在ArcView界面中进行图层的绘制工作,并将各地理要素的属性数据录入,后将所有图层编辑入库并一一对应放置在相应的文件位置。

  淮河流域地理要素复杂,综合、专题地图就有40多张,各种图层300多个,在制作地理信息系统时常常会遇到大量不同专题图层同时在一个视图中出现的情况,既增加了工作量,使用起来也不方便,因此必须使用二次开发语言建立一个方便、快捷的应用平台。在应用平台的设计思路中关键是如何将用户界面和各图层连结起来。为此,在设计中采用下面的结构,如所示:应用二:城市环境地理信息网络发布系统潘环境也网络友腿境保护总局信息中心和北京国环信息技术有限公司合作的基于MapObects及IMS(InternetMapServer)开发的一套用于在Internet上发布地理信息的系统,是针对城市级环境信息的特点而开发的基于浏览器的地理信息系统。它结合地理特点,直观、清晰地表达环境监测、污染源管理、环境质量、环境规划等信息。该系统以便捷、完善、直观的属性数据和空间数据相结合的方式为环保信息的管理提供更好的服务和支持;CGG1S系统对数据进行集中的网络化管理,实现了信息资源的充分共享,提高了工作效率;网上实时、高效的信息发布,使联系交流更为密切,提高了管理的响应能力。

  该系统米用三层结构,服务器端使用VB+MapObects开发,客户端浏览器使用ava开发。客户端通过HTTP协议发出查询请示,到达Web服务器后,1Web扩展启动CGI或ISAPI或NSAPI程序,分析客户的请示并把客户请示命令传给CEGIS应用系统,CEGIS应用系统具有侦听功能,接收到来自Web扩展启动的CGI程序的命运后,进行分析并执行相应的功能,CEGK应用系统通过ODBC访问数据库,后的把结果返回给客户。

  4结束语地理信息系统近年来发展迅速,其内涵和外延正在不断变化。其在各领域的应用极大的推动了社会生产力的发展,成为各国激烈竞争的高科技热点之一,我国也把它列为九五重中之重科技攻关项目。现在世界的环境问题也越来越突出,成为人类面临的主要挑战之一。地理信息系统可将表格式的信息和地图式的信息结合起来,在计算机内组织成一个既反映数量特征又反映拓朴特征的地理信息数据库。在相应软件工具作用下,GIS既对数值又对图形作各种分析处理。在GK中,信息处理的方式主要是图形方式。它直观醒目,各地理要素的分布态势及彼此之间的拓扑关系一目了然,往往是“一幅图胜过千言万语”,使人能从宏观上迅速把握全局。因此,地理信息系统在环境保护领域中的应用,将有力的促进环境保护工作,与人类共同迎接环境污染的挑战。

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