GIS在环境地质研究中的应用

GIS在环境地质研究中的应用

闫立凯

内蒙古地矿地质工程勘察有限责任公司内蒙古呼和浩特市010050

摘要：针对生态环境地质调查与评价的特点，建立了应用GIS技术进行生态环境地质评价的基本思路和技术流程，提出了相关图形，属性数据库建立的要点，阐述了生态环境地质评价的基本步骤，并对有关指标体系的选取、分析评价模型等做了重点分析。

关键词：GIS；生态环境；地质评价

随着全球信息化进程的深入，地理信息系统（GIS）正日益显露出不可替代的优越性。由于它可以将地理空间数据与各类信息有机地集成在一起，提供直观、精确的决策信息，在资源、农业、国防、通信、交通、金融以及政府部门等各个领域都有着广泛的应用前景。目前国内已经有不少城市或地区利用GIS技术建立起了地质和生态方面的信息系统，如城市和区域岩溶塌陷评价、崩滑流地质灾害区域评价、地裂缝和地面沉降评价等。在生态评价和环境保护领域，GIS也得到了一些初步应用，主要包括区域林业、农牧业、水环境等因子的现状和趋势评价，土壤、气候、环境的生态适应性评价，土地利用现状和趋势、对策研究，生物群落聚集规律、消亡趋势分析，环境污染区域评价等。

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应用GIS技术进行生态环境地质评价的基本思路

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生态环境地质调查是为合理开发利用矿产资源、土地资源、水资源等自然资源，为区域经济的可持续发展、生态环境建设和保护提供基础地质资料而进行的一项新的基础性地质调查工作。开展生态环境地质调查的主要目的之一就是要调查评价区域地质环境和生态环境的发展变化规律。动态性包括地下水、地表水资源的区域性动态（生态水位、资源的质与量）变化、地面沉降量变化等。这些动态变化要用GIS可视化表示，要突出揭示生态区域变化与地质环境变化之间的内在关系，为生态环境治理和保护提出切实可行的方案。根据这一要求，我们拟定了应用GIS技术进行生态环境地质评价的基本思路。由这一思路可以得出应用GIS技术进行生态环境地质评价是在生态环境地质空间属性数据库的基础上进行的。基于GIS技术建立生态环境地质空间属性数据库，主要包括图形、属性数据的输入、编辑、查询管理、空间分析、属性分析等步骤。建立空间、属性数据库的目的是更加有效地利用多元地学信息，并为后续分析提供数据接口和挂接平台，同时也是为了适应现代信息社会数字化的需要。应用GIS技术进行生态环境地质评价主要包括评价单元的生成、评价指标体系的确定、评价指标值的提取、评价模型分析，通过评价模型分析，首先分别就地质灾害的易发性和生态脆弱性两个方面进行评价，在此基础上综合评价区域生态环境地质质量。当环境因素不断发生变更的时候，我们可以得到各个专题数据的时间系列数据，将之代入评价模型进行多次评价，即可达到动态分析生态环境地质系统在其自身平衡附近的动态变化趋势。以上两个部分的工作都是在GIS的基础上进行的，所以需要重点考虑哪些数据是建立系统所必需的。其中数据在数据库中的存储结构和方式、参与评价和决策的数据项及其量化表达方式，必然涉及到图形数据图层规划、属性数据库结构和评价指标体系的问题。

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GIS技术支撑下的生态地质环境图形和属性数据库

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生态环境地质评价，首先需要将收集获得的图形和属性数据数字化录入计算机。然后对图形和属性数据进行有效的管理和空间分析、拓展空间分析处理。与传统的管理信息系统不同，生态环境地质信息系统不仅要包含大量与环境有关的描述性数据，即属性数据，同时还包括全区不同比例尺的系列专题图形。所以在数据的数字化时，需要分别对图形数据和属性数据进行录入；在进行数据管理时，需要能分别对图形数据和属性数据进行查询、增删、修改等操作管理；同时为了提高数据处理和利用的效率和灵活性，需要将属性数据和相应的图形元素相连接，实现图形属性的联动查询和其他互操作。下面分别就图形和属性数据的输入、编辑管理、连接、空间分析等方面的内容予以讨论。（1）数据的输入、编辑：数据输入和编辑应该遵照近年来国家有关部门陆续制定完善的有关标准和规范来进行，同时兼顾考虑生态环境地质评价的特殊性。（2）图形、属性数据的连接：一种连接方式是直接将与生态环境地质调查点相对应的数据表作为其属性，但是这样仅仅能够满足显示数据的要求，只完成了第一步，对于提取数据进行分析而言很不方便，所以还需要将与各个图层相关的数据直接作为图形文件中图元的属性进行存储。这部分工作涉及到的技术细节较多，在整个数据管理过程中也甚为关键，需要将计算机和专业领域的知识较好地融会贯通，方能较为有效地完成。

3.应用GIS技术进行生态环境地质评价的基本步骤

（1）评价目标集的选定。生态环境地质调查涉及到的数据和信息比以往单一的生态环境评价和地质环境评价都要宽广和丰富，且目前没有很好的经验可以借鉴。一个区域的生态地质环境状况是一个复杂的巨系统，考虑到生态环境地质评价问题的复杂性，囿于目前的认识能力和研究水平，很难总结出一个能统领整个系统核心的、物理意义明确的、便于管理决策使用的综合性指标。所以现阶段来说，生态环境地质评价还是采取多目标评价的策略为宜。具体地讲，可以从以下几个方面进行评价。地质环境质量评价：主要评价区域地质环境基本状况和地质灾害易发性程度。地质环境质量评价是工程环境地质领域一项重要的研究内容，主要是综合考虑影响地质环境诸多方面的要素，借助恰当的数学模型和专家经验，对研究区的地质环境进行分区。同时，考察地质灾害这一地质环境恶化引起的直接结果，对其发生发展规律进行时间和空间上的研究，进行地质灾害区域评价和时间预测。生态地质环境容量评价：不同的生态地质小环境对来自系统内部和外部的干扰和破坏因子的容忍度不一样，认识清楚生态地质环境的承载能力，对于土地利用和资源开发决策具有很重要的指导意义，在分析生态环境和地质环境的相互作用的基础上，评价地质环境现状和趋势对生态环境的恢复的适应性，主要研究地质环境对生态环境的制约作用。生态环境地质调查的目的决定了生态环境恢复的地质适应性评价是各项评价的最终落脚点，但是具体评价如何操作，目前仍是一个亟需与之相关多学科的专家学者们相互协作、共同探讨的一个问题。（2）评价单元的生成。反映单个要素的专题图受本身性质的制约，其内部图元的边界因要素的不同而不同。在进行区域评价时，选择评价单元一般有两种方式：一是按照行政区划、地形地貌、土地利用类型等一定的标准将整个评价区分划成有限数量的自然评价单元；二是抛开自然边界不谈，将之分划成数量众多但形状和大小都相同的网格单元。在GIS中进行空间分析和操作，栅格数据模式较矢量数据模式快速有效，事实上现今国内外很多优秀GIS软件的空间分析功能也正是基于栅格数据模式的。综上所述，在地理信息系统技术的支撑下建立生态环境地质图形和属性数据库，进行生态环境地质条件评价可以较为有效地管理和利用基础数据，同时为评价和分析提供了一个共同的友好的平台，其优越性是不言而喻的。需要指出的是，目前生态环境地质调查和评价才刚刚起步，文中述及的评价目标集和评价模型尚需在具体调查和评价实践中不断完善和修正，很多具体分析和评价细节也有待进一步深入研究。

结语

综上所述，在地理信息系统的数据采集支持下，不同的生态环境地质评价技术可以和GIS技术相结合，在生态环境地质评价的不同内容中发挥不同的作用。GIS技术可以有效地采集和管理生态环境地质评价数据，提高数据的精确性、直观性以及全面性，为决策者对于地区环境评价中的土地利用以及建设开发等决策提供了有效的数据支持。

参考文献

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[2]姬杰辉.GIS在土壤重金属污染防治制度设计中的作用[J].沈阳工业大学学报(社会科学版).

[3]宋仁波,崔璐阳,陶叶青,贺巧宁,殷彪,张朋飞,李文慧,王月香,王细元.基于GIS空间分析的虚拟钻孔确定与实现方法[J].煤田地质与勘探，2018(06)