地理信息系统应用：第十一讲 GIS在环境科学中的应用课件

第十一讲GIS在环境科学中的应用第十一讲GIS在环境科学中的应用1一、GIS在环境科学中应用的优势1.GIS具有编辑加工和管理长时段、大范围空间数据并进行评估工作的能力。满足环境科学时空尺度上的宏观特性。环境科学研究者可以借助GIS的地图表达和空间分析模型，更好地把握宏观区域内社会、经济和环境现状，明确要素关系，分析可能的影响源分布及其原因，为环境科学研究项目的全面展开提供基础数据。2.GIS的空间分析功能可以极大提高环境影响评价过程的定量化水平和说服力。3.GIS可将区域内环境影响和社会、经济影响进行分层表达、计算、评价以及叠加，综合评价政策实施可能造成的累积影响效应。一、GIS在环境科学中应用的优势1.GIS具有编辑加工和管理24.GIS有助于赋予环境科学更强的空间辅助决策的功能。GIS可以提供易于接受的图形表达、三维乃至多维空间显示，便捷的查询功能，可以从多个角度为决策者展示环境政策的评价结果，使决策者更容易理解和接受政策存在的不利影响。5.GIS的数据库分析功能和可视化工具结合不同的预测模型可以很好地支持环境科学的预测分析工作。6.GIS为环境科学研究提供了很好的公众参与平台。借助GIS将环境项目的有关内容以及环境科学研究的评价结果从简单文字表格转化为数据可视化的图形表达，通过网络传播方式可以更好地引起相关部门工作人员和专家的兴趣与注意力，也更容易为一般公众所接受4.GIS有助于赋予环境科学更强的空间辅助决策的功能。GIS3二、GIS在环境科学中的应用方向1.GIS在环境管理中的应用环境信息是环境管理的重要内容。环境信息的科学化、系统化是实现环境管理科学化的前提和基础。环境管理信息系统（EMIS)能够实现对环境信息的管理、查询、统计、优化处理和输出、或者能够结合各种模型和模式进行预测、规划、评价和决策服务。GIS把环境信息进行科学直观化，将管理者置身于自然和社会环境中，使管理工作变得直观、生动和全面。GIS与EMIS结合可实现的功能包括环境制图、专题分析、统计分析表现、空间趋势分析、模拟结果表现、信息查询等。二、GIS在环境科学中的应用方向1.GIS在环境管理中的应用42.GIS在环境规划中的应用环境规划是指对一个区域进行环境现状调查、监测、评价、规划，预测由于经济社会发展可以引起的环境变化，并根据生态学原理提出调整生产部门结构、生产布局以及各种防治污染的途径，进行保护和改善环境的战略性部署。环境规划管理要求能够快速应对错综复杂的环境问题，能够从时空的角度预测环境质量的变化趋势，为决策者提供专家经验，合理制定环境管理措施和方案。GIS正好可以发挥其对数据及时更新、地理空间信息和属性数据实时查询、宏观把握的微观分析的决策支持功能优势。2.GIS在环境规划中的应用53.GIS在环境监测与评价中的应用3.1大气环境动态监测空气在自然环境中有着最好的流动性，地面是其不可逾越的的固体边界，因此大气环境动态监测最适合用GIS技术进行监测和分析。利用GIS技术可以将所有对大气又污染隐患的企业及其位置信息、主要污染物、污染物移动范围、周围地形环境等信息进行收集整理，形成空间数据库，利用GIS空间分析功能和数据显示功能，可获得污染物在大气中的浓度分布图，进而可以了解污染物的空间分布和超标情况。我国“七五”环保项目“国家大气环境信息系统”就是通过GIS技术进行监测和分析的。3.GIS在环境监测与评价中的应用63.2水资源环境监测GIS用于水资源环境监测主要是对水质监测数据和空间数据进行科学有效地组织和管理，能够让管理人员方便地对各种空间信息进行查询、修改和编辑等；通过GIS强大的空间分析和图表分析功能，实现对空间和检测数据的分析和专题图的制作，进而为污染治理方案的制定提供有效的信息支持。3.3生态环境监测与评价生态环境系统是一个随时变化的复杂巨系统，而对生态环境评价的时效性要求较高，传统的环境评价技术在数据获取和分析计算方面远远不能满足当前的要求，利用GIS、遥感技术则可以大大节省数据获取时间、提高分析评价结果的时效性。3.2水资源环境监测73.4污染源监督监测污染源监督监测是为了掌握污染源状况，监视和监测主要污染源在时间和空间上的变化所采取的定期定点的常规性的监督监测。主要对污染物浓度、排放总量和污染趋势监测。GIS与污染源监督监测结合，根据污染源的污染类型和现有地理数据的变化程度，从而选择合适的环境模型，如扩散模型、影响模型等，进行预测，将预测结果与不同时期的环境污染数据进行比较，计算给定污染物在不同时期内的扩散程度，确定其污染扩散范围，得出污染排放与环境污染之间的规律，预测环境污染的发展趋势，为污染源规划决策和环境质量控制提供科学依据。3.4污染源监督监测84.GIS在环境影响评价中的应用环境影响评价是指对拟议中的建设项目、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产生的影响进行的系统性识别、预测和评估。目的是鼓励在规划和决策中考虑环境因素，最终达到更具环境相容性的人类活动。4.1项目环境影响评价项目环境影响评价需要先期掌握区域自然与社会经济、区域环境质量、污染源、工程项目、环境标准和环境法规等环境信息。可以利用GIS集成与场地或项目有关的各种数据及用于环境评价的各种模型，进行综合分析、模拟和预测，为环境质量现状进行分析。同时对数据进行管理、更新和跟踪，协助检查和监督环境影响评价单位和工程建设单位的履行职责。4.GIS在环境影响评价中的应用94.2区域环境影响评价区域环境影响评价是指应用科学技术的原理和方法，揭示区域环境中正在发生的和即将发生的与发展过程相关的自然作用和人类活动及其相互关系的规律。GIS在区域环境影响评价中的作用体现在：能有效地管理区域污染源信息、环境质量信息及其他有关方面的信息，统计分析区域环境影响因素的变化情况其主要污染源和污染物的空间特征和属性；能对不同时段的多个环境影响因素及其特征进行叠加，分析区域环境质量演变与其他因素之间的相互关系，从而对区域的环境质量进行预测；将区域的污染源数据库和环境特征数据库与各种环境预测模型相关联，采用模型预测法对区域的环境质量进行预测。4.2区域环境影响评价104.3累积环境影响评价累积环境影响评价是指系统分析和评价累积环境变化的过程，即分析和调查累积影响源、累积过程，并对各影响在时间、空间上的累积做出解释，估计和预测过去的、现有的或计划的人类活动的累积影响及其对社会经济发展的反馈效应，选择与可持续发展目标相一致的潜在发展行为的方向、内容、规模、速度和方式。GIS具备编辑加工和评价长时段、大区域范围数据的能力及卓越的建模和影响预测能力，能够识别和分析环境影响在时间和空间上的累积特征，为累积影响评价提供有力的技术支持。4.3累积环境影响评价115.GIS在环境突发事故应急处理中的应用为有效防范环境污染事故，特别是重大、特大环境污染事故的发生，及时、合理处置可能发生的各类重大突发性环境污染事故，有效控制和消除污染，减少损失，维护自然生态环境，保障政策的生产或生活，必须建立统一高效的指挥协调系统。应用GIS、GPS技术和专家系统建立区域环境污染事故应急系统，通过对固定和移动污染源的实时监测，将发生污染事故危险降到最低限度，对于已经发生的污染事故，能够立即启动环境突发事故应急处理辅助预案，针对事故的污染物种类、地点、周围居民情况等各类信息，利用专家系统提出合理、准确的事故应急预案，并能够显示环境应急车辆到达事发地点的最短路径、及时调度应急车辆前往事发地点，为突发事故的预警、处理提供数字化、智能化、网络化、可视化的技术手段。5.GIS在环境突发事故应急处理中的应用12数据管理数据管理13地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件14地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件15生态保护生态保护16地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件17地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件18环境影响评价环境影响评价19地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件20地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件21地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件22地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件23地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件24地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件25地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件26地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件27环境监测环境监测28地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件29地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件30地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件31城市环境安全及环境污染事故应急城市环境安全及环境污染事故应急32地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件33地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件34地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件35地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件36海洋环境保护海洋环境保护37地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件38地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件39地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件40案例：工业污染源大气污染扩散模拟及大气影响评价地形污染源确定评价工作级别污染物浓度模拟及评价范围污染物扩散模式及相关参数确定计算点的确定计算点污染物浓度计算评价区污染浓度模拟研究区大气环境质量评价污染源对研究区大气环境质量影响评价专题图的制作与输出案例：工业污染源大气污染扩散模拟及大气影响评价地形污染源确定41评价工作级别等标排放量（m3/h）P>=2.5*10^92.5*10^9>P>=2.5*10^8P<2.5*10^8复杂地形一二三平原二三三评价工作级别等标排放量（m3/h）P>=2.5*10^92.42SO2污染物扩散模式选择研究区属于平原地区，流场比较接近于平稳和均匀，三维空间除地表外可看作无边界的，物质在大气中的扩散首先是沿盛行风向运动，然后向各个方向扩散，扩散微粒位移的概率服从正态高斯分布，可以采用高斯烟羽扩散模型来进行模拟。

SO2污染物扩散模式选择

43坐标系的转换XEO’OYNAEONONAXAYAEAθ

坐标系的转换XEO’OYNAEONONAXAYAEAθ

44第十一讲GIS在环境科学中的应用第十一讲GIS在环境科学中的应用45一、GIS在环境科学中应用的优势1.GIS具有编辑加工和管理长时段、大范围空间数据并进行评估工作的能力。满足环境科学时空尺度上的宏观特性。环境科学研究者可以借助GIS的地图表达和空间分析模型，更好地把握宏观区域内社会、经济和环境现状，明确要素关系，分析可能的影响源分布及其原因，为环境科学研究项目的全面展开提供基础数据。2.GIS的空间分析功能可以极大提高环境影响评价过程的定量化水平和说服力。3.GIS可将区域内环境影响和社会、经济影响进行分层表达、计算、评价以及叠加，综合评价政策实施可能造成的累积影响效应。一、GIS在环境科学中应用的优势1.GIS具有编辑加工和管理464.GIS有助于赋予环境科学更强的空间辅助决策的功能。GIS可以提供易于接受的图形表达、三维乃至多维空间显示，便捷的查询功能，可以从多个角度为决策者展示环境政策的评价结果，使决策者更容易理解和接受政策存在的不利影响。5.GIS的数据库分析功能和可视化工具结合不同的预测模型可以很好地支持环境科学的预测分析工作。6.GIS为环境科学研究提供了很好的公众参与平台。借助GIS将环境项目的有关内容以及环境科学研究的评价结果从简单文字表格转化为数据可视化的图形表达，通过网络传播方式可以更好地引起相关部门工作人员和专家的兴趣与注意力，也更容易为一般公众所接受4.GIS有助于赋予环境科学更强的空间辅助决策的功能。GIS47二、GIS在环境科学中的应用方向1.GIS在环境管理中的应用环境信息是环境管理的重要内容。环境信息的科学化、系统化是实现环境管理科学化的前提和基础。环境管理信息系统（EMIS)能够实现对环境信息的管理、查询、统计、优化处理和输出、或者能够结合各种模型和模式进行预测、规划、评价和决策服务。GIS把环境信息进行科学直观化，将管理者置身于自然和社会环境中，使管理工作变得直观、生动和全面。GIS与EMIS结合可实现的功能包括环境制图、专题分析、统计分析表现、空间趋势分析、模拟结果表现、信息查询等。二、GIS在环境科学中的应用方向1.GIS在环境管理中的应用482.GIS在环境规划中的应用环境规划是指对一个区域进行环境现状调查、监测、评价、规划，预测由于经济社会发展可以引起的环境变化，并根据生态学原理提出调整生产部门结构、生产布局以及各种防治污染的途径，进行保护和改善环境的战略性部署。环境规划管理要求能够快速应对错综复杂的环境问题，能够从时空的角度预测环境质量的变化趋势，为决策者提供专家经验，合理制定环境管理措施和方案。GIS正好可以发挥其对数据及时更新、地理空间信息和属性数据实时查询、宏观把握的微观分析的决策支持功能优势。2.GIS在环境规划中的应用493.GIS在环境监测与评价中的应用3.1大气环境动态监测空气在自然环境中有着最好的流动性，地面是其不可逾越的的固体边界，因此大气环境动态监测最适合用GIS技术进行监测和分析。利用GIS技术可以将所有对大气又污染隐患的企业及其位置信息、主要污染物、污染物移动范围、周围地形环境等信息进行收集整理，形成空间数据库，利用GIS空间分析功能和数据显示功能，可获得污染物在大气中的浓度分布图，进而可以了解污染物的空间分布和超标情况。我国“七五”环保项目“国家大气环境信息系统”就是通过GIS技术进行监测和分析的。3.GIS在环境监测与评价中的应用503.2水资源环境监测GIS用于水资源环境监测主要是对水质监测数据和空间数据进行科学有效地组织和管理，能够让管理人员方便地对各种空间信息进行查询、修改和编辑等；通过GIS强大的空间分析和图表分析功能，实现对空间和检测数据的分析和专题图的制作，进而为污染治理方案的制定提供有效的信息支持。3.3生态环境监测与评价生态环境系统是一个随时变化的复杂巨系统，而对生态环境评价的时效性要求较高，传统的环境评价技术在数据获取和分析计算方面远远不能满足当前的要求，利用GIS、遥感技术则可以大大节省数据获取时间、提高分析评价结果的时效性。3.2水资源环境监测513.4污染源监督监测污染源监督监测是为了掌握污染源状况，监视和监测主要污染源在时间和空间上的变化所采取的定期定点的常规性的监督监测。主要对污染物浓度、排放总量和污染趋势监测。GIS与污染源监督监测结合，根据污染源的污染类型和现有地理数据的变化程度，从而选择合适的环境模型，如扩散模型、影响模型等，进行预测，将预测结果与不同时期的环境污染数据进行比较，计算给定污染物在不同时期内的扩散程度，确定其污染扩散范围，得出污染排放与环境污染之间的规律，预测环境污染的发展趋势，为污染源规划决策和环境质量控制提供科学依据。3.4污染源监督监测524.GIS在环境影响评价中的应用环境影响评价是指对拟议中的建设项目、区域开发计划和国家政策实施后可能对环境产生的影响进行的系统性识别、预测和评估。目的是鼓励在规划和决策中考虑环境因素，最终达到更具环境相容性的人类活动。4.1项目环境影响评价项目环境影响评价需要先期掌握区域自然与社会经济、区域环境质量、污染源、工程项目、环境标准和环境法规等环境信息。可以利用GIS集成与场地或项目有关的各种数据及用于环境评价的各种模型，进行综合分析、模拟和预测，为环境质量现状进行分析。同时对数据进行管理、更新和跟踪，协助检查和监督环境影响评价单位和工程建设单位的履行职责。4.GIS在环境影响评价中的应用534.2区域环境影响评价区域环境影响评价是指应用科学技术的原理和方法，揭示区域环境中正在发生的和即将发生的与发展过程相关的自然作用和人类活动及其相互关系的规律。GIS在区域环境影响评价中的作用体现在：能有效地管理区域污染源信息、环境质量信息及其他有关方面的信息，统计分析区域环境影响因素的变化情况其主要污染源和污染物的空间特征和属性；能对不同时段的多个环境影响因素及其特征进行叠加，分析区域环境质量演变与其他因素之间的相互关系，从而对区域的环境质量进行预测；将区域的污染源数据库和环境特征数据库与各种环境预测模型相关联，采用模型预测法对区域的环境质量进行预测。4.2区域环境影响评价544.3累积环境影响评价累积环境影响评价是指系统分析和评价累积环境变化的过程，即分析和调查累积影响源、累积过程，并对各影响在时间、空间上的累积做出解释，估计和预测过去的、现有的或计划的人类活动的累积影响及其对社会经济发展的反馈效应，选择与可持续发展目标相一致的潜在发展行为的方向、内容、规模、速度和方式。GIS具备编辑加工和评价长时段、大区域范围数据的能力及卓越的建模和影响预测能力，能够识别和分析环境影响在时间和空间上的累积特征，为累积影响评价提供有力的技术支持。4.3累积环境影响评价555.GIS在环境突发事故应急处理中的应用为有效防范环境污染事故，特别是重大、特大环境污染事故的发生，及时、合理处置可能发生的各类重大突发性环境污染事故，有效控制和消除污染，减少损失，维护自然生态环境，保障政策的生产或生活，必须建立统一高效的指挥协调系统。应用GIS、GPS技术和专家系统建立区域环境污染事故应急系统，通过对固定和移动污染源的实时监测，将发生污染事故危险降到最低限度，对于已经发生的污染事故，能够立即启动环境突发事故应急处理辅助预案，针对事故的污染物种类、地点、周围居民情况等各类信息，利用专家系统提出合理、准确的事故应急预案，并能够显示环境应急车辆到达事发地点的最短路径、及时调度应急车辆前往事发地点，为突发事故的预警、处理提供数字化、智能化、网络化、可视化的技术手段。5.GIS在环境突发事故应急处理中的应用56数据管理数据管理57地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件58地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件59生态保护生态保护60地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件61地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件62环境影响评价环境影响评价63地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件64地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件65地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件66地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件67地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件68地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件69地理信息系统应用：第十一讲GIS在环境科学中的应用课件70地理信