Sistemas de Información Geográfica y Ciencias Naturales
Palabras clave: sistema de información geográfica, ciencias ambientales, datos espaciales relacionales, sistema de gestión de datos espaciales
1 Introducción. Tecnología SIG
El Sistema de Información Geográfica (SIG) se basa en una base de datos geoespacial y utiliza métodos de análisis de modelos geográficos para proporcionar diversa información geográfica espacial y dinámica para la investigación y la toma de decisiones geográficas. Los sistemas de información geográfica (SIG) pueden proporcionar métodos convenientes y precisos de gestión y análisis espacial para el estudio de las leyes del movimiento de la materia y la energía en el espacio geográfico real. El sistema SIG se desarrolló sobre la base de dos tecnologías de software maduras, el sistema de gestión de bases de datos (DBMS) y el diseño asistido por computadora (CAD), y tiene funciones especiales para gestionar y analizar datos espaciales. Los SIG son únicos debido a su estructura de datos híbrida y capacidades únicas de análisis geoespacial. Las funciones especiales que proporciona se pueden utilizar para medición, conversión de coordenadas, dibujos de números y colores, selección jerárquica basada en datos espaciales editados, formación de varios mapas temáticos mediante superposición de capas y salida a través de trazadores e impresoras.
SIG es un sistema de información espacial que recoge, almacena, gestiona, analiza y describe datos relacionados con la distribución espacial y geográfica de toda o parte de la superficie terrestre (incluida la atmósfera). El motor GIS proporciona una gran cantidad de funciones de análisis empresarial, que incluyen alcance, transformación de proyección, estadísticas, superposición de topología, análisis de zona de influencia, operaciones de superficie del terreno, análisis de red, etc. Muchos productos SIG permiten a los usuarios ampliar el sistema a través de lenguajes de macros, incluidos menús y funciones personalizados, y algunos también admiten comunicación abierta con aplicaciones externas. Los SIG se pueden clasificar según varios principios, tales como: tareas completadas, propósito, tipo profesional, funciones del sistema, tipo de usuario, nivel administrativo, modelo de datos espaciales, estructura de datos, alcance geográfico, facilidad de operación del sistema, etc. Este artículo presenta que el software SIG se puede dividir en las siguientes categorías según diferentes modelos de datos espaciales SIG: cuadrícula, vector topológico bidimensional, modelo de elevación digital (DEM), red triangular irregular (T IN) y tridimensional. Los modelos de datos ráster existen en muchos productos, pero la tendencia es hacia topologías 2D más flexibles o mallas triangulares irregulares. Rara vez se utilizan verdaderos modelos tridimensionales y de series temporales, pero son direcciones de investigación futuras. Además, el SIG de imágenes utilizará imágenes de teledetección.
var script = documento. createelement(' script '); src = '/resource/baichuan/ns '; document.body.appendChild(script); La combinación de imágenes con el análisis vectorial SIG para realizar observaciones tridimensionales del terreno y realizar análisis en SIG también es una de las direcciones de investigación actuales.
2. Desarrollo en el campo de las ciencias ambientales
Los problemas ambientales son cuestiones globales en el siglo XXI La investigación y solución de los problemas ambientales implicarán inevitablemente sistemas de superficie complejos y abiertos. Los SIG pueden proporcionar métodos de análisis y gestión espacial convenientes y precisos para estudiar los patrones de movimiento de la materia y la energía en el espacio geográfico real. La investigación científica ambiental estudia la hidrosfera, la atmósfera, la pedosfera, la biosfera y otros elementos ambientales que constituyen el sistema de la superficie terrestre. Su objetivo es revelar el impacto de las actividades humanas sobre los elementos ambientales y las reglas de interacción entre ellos, y adoptar diversas medidas de ingeniería razonables. regularlos, para garantizar la sostenibilidad a largo plazo de la calidad ambiental. Dado que las ciencias ambientales involucran sistemas de superficie complejos y abiertos, los SIG proporcionan métodos de análisis y gestión espacial convenientes y precisos para estudiar las leyes de movimiento y transformación de la materia y la energía en el espacio geográfico real. Debido a la similitud y complementariedad de los objetos y métodos de investigación, la combinación de SIG y ciencias ambientales tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la gestión ambiental, la planificación ambiental, el monitoreo ambiental, la evaluación del impacto ambiental, la ingeniería ambiental y la geoquímica ambiental.
3. Aplicación del sistema de información geográfica en el seguimiento ambiental
El seguimiento ambiental es inseparable de la recopilación y procesamiento de información ambiental, y más del 85% de la información ambiental está relacionada con la ubicación espacial. , por lo que los sistemas de información geográfica se han convertido en una herramienta eficaz para el seguimiento ambiental. Con la ayuda de los sistemas de información geográfica, se puede obtener, almacenar, gestionar y analizar fácilmente diversa información ambiental, y se puede proporcionar información ambiental integral, oportuna, precisa, objetiva y efectiva para el monitoreo ambiental. El Sistema de Información Geográfica (SIG) tiene poderosas funciones de análisis espacial y procesamiento de datos. Aproveche al máximo los módulos funcionales de SIG combinados con el modelo de monitoreo ambiental seleccionado para procesar información ambiental de múltiples fuentes, encontrar las leyes dinámicas de la evolución ambiental, realizar un monitoreo dinámico del medio ambiente y expresar intuitivamente los cambios y leyes del medio ambiente con fotos. 3.1 Aplicación en el monitoreo dinámico del ambiente atmosférico
Con el desarrollo de la industria del suelo urbano, el número de empresas industriales y vehículos de motor en la ciudad ha aumentado considerablemente y se han vertido una gran cantidad de contaminantes tóxicos y nocivos. al aire urbano. Muchos países y regiones están trabajando arduamente para mejorar la calidad del medio ambiente atmosférico. El entorno atmosférico tiene las siguientes características: 1. Su escala espacial es grande y la atmósfera de la que dependen los humanos para sobrevivir tiene cientos de kilómetros de espesor. 2. El aire tiene la mejor movilidad en el entorno natural y el suelo es insuperable; límite sólido. Por lo tanto, el seguimiento dinámico del entorno atmosférico es más adecuado para el seguimiento y análisis utilizando tecnología SIG. Al introducir la tecnología SIG y la tecnología de gestión de bases de datos, podemos recopilar y organizar toda la información empresarial y de ubicación que tenga riesgos potenciales de contaminación para la atmósfera, los principales contaminantes, el rango de movimiento de los contaminantes y el terreno circundante, y establecer una base de datos de información geográfica. Utilizando las funciones de análisis espacial y visualización de datos de GIS, puede obtener el popular mapa de distribución de concentración de contaminantes y luego comprender la distribución espacial y el exceso de estándares de contaminantes. Ya existen ejemplos exitosos a este respecto: el modelo RAINS de Europa es un sistema informático de gestión transfronteriza de emisiones de SO2, y el Sistema Nacional de Información del Medio Ambiente Atmosférico de China, un proyecto de protección ambiental, utiliza tecnología SIG para monitoreo y análisis. 3.2 Aplicación de los SIG en el seguimiento medioambiental de los recursos hídricos
El agua es una condición material indispensable para la supervivencia y el desarrollo humanos, y un recurso importante para la industria y la agricultura. Sin embargo, la contaminación de las fuentes de agua es cada vez más grave y la mayor parte se manifiesta como contaminación compuesta, lo que hace que una gran proporción del agua no sea potable.
var script = documento. createelement(' script '); src = '/resource/baichuan/ns '; document.body.appendChild(script); Es necesario reforzar el seguimiento y la gestión de los recursos hídricos y del medio ambiente. El entorno de los recursos hídricos se caracteriza por una gran cantidad de información espacial. La gestión y el análisis de la información espacial es la ventaja de los SIG. Los SIG se utilizan para el monitoreo ambiental y de recursos hídricos. Organiza y administra principalmente datos de monitoreo de la calidad del agua y datos espaciales de manera científica y efectiva, lo que permite a los administradores consultar, modificar y editar fácilmente información espacial.
A través de las potentes funciones de análisis espacial y análisis de iconos de los SIG, se puede realizar el análisis de datos espaciales y de detección y la producción de mapas temáticos, proporcionando así un apoyo informativo eficaz para la formulación de planes de control de la contaminación. Por ejemplo, Adamus y Bergman utilizaron SIG y funciones de filtrado para analizar la distribución de cargas de contaminación de fuentes difusas en las aguas, Richard y Host utilizaron SIG y funciones relacionadas para analizar la relación entre los organismos fluviales, el uso de la tierra aguas arriba y la morfología del río, y Zheng Binghui, de la Academia China de Ciencias Ambientales, utilizó SIG para analizar cuantitativamente la contaminación de fuentes difusas en la cuenca del embalse de Songhuaba. Al utilizar la tecnología SIG para diseñar una red de monitoreo de aguas subterráneas, Hudak et al. realizaron un monitoreo y análisis detallados en el sitio del área de investigación seleccionada, lo que fue beneficioso para la gestión de desechos superficiales y subterráneos, el descubrimiento oportuno de posibles fuentes de contaminación y el fortalecimiento. la protección de pozos de fuentes de agua para Proporcionar apoyo a la toma de decisiones para la selección del sitio de vertedero.
4. Aplicación de SIG en una evaluación integral del impacto ambiental
La aplicación de SIG a una evaluación integral del impacto ambiental puede integrar estrechamente una gran cantidad de datos espaciales y de atributos con el entorno geográfico regional. genere resultados de evaluación gráfica, muestre intuitivamente la distribución de la contaminación ambiental regional, los contaminantes y sus datos de impacto ambiental para servir a los tomadores de decisiones o administradores ambientales, y luego use la poderosa función de análisis espacial de SIG para analizar datos en cualquier momento de acuerdo con diferentes alcances y Las restricciones se pueden utilizar para generar rápidamente diversos resultados de evaluación ambiental y mapas temáticos del área de evaluación. 4.1 Procesamiento de datos
La evaluación integral del impacto ambiental implica una gran cantidad de datos de planificación de proyectos de ingeniería, datos del entorno natural regional y del entorno socioeconómico, datos de emisiones contaminantes y valores ambientales de fondo. Estos datos son los datos básicos para la evaluación y pueden almacenarse en la base de datos de atributos en SIG y luego vincularse al mapa de ubicación geoespacial del área de evaluación, lo que proporciona una gran comodidad para la predicción y evaluación futura del impacto ambiental. Puede recuperar datos relevantes en cualquier región en cualquier momento y consultarlos y recuperarlos en función de los valores establecidos. Debido a que el SIG tiene la capacidad de procesar rápidamente datos masivos, puede cumplir con los requisitos para el análisis, predicción y evaluación de datos masivos en la evaluación de impacto ambiental. Los resultados de la evaluación se almacenan en la base de datos a través del diseño del programa, y luego se almacenan los resultados del área de evaluación. estratificado según el lenguaje de la base de datos relacional. La recuperación y generación de mapas temáticos proporciona un fuerte soporte técnico para el desarrollo digital de una evaluación integral del impacto ambiental, haciendo que el procesamiento de datos sea rápido, preciso y flexible.
4.2 Predicción de impacto y evaluación integral
El SIG tiene una gran capacidad para gestionar datos espaciales y utilizar datos espaciales para realizar análisis espaciales. Los datos originales, los datos pronosticados y la evaluación integral del impacto ambiental. Los resultados de la evaluación están estrechamente relacionados con la ubicación espacial del área geográfica. De esta manera, en la evaluación integral del impacto ambiental, los SIG se pueden utilizar para realizar análisis y evaluaciones integrales, combinando los datos básicos, los datos de predicción y los datos espaciales de la evaluación para obtener los resultados del análisis y la evaluación obtenidos por diferentes métodos y utilizar bases de datos. , gráficos y tablas para El formulario se guarda para su posterior análisis y aplicación. Además, se ha compilado un software de aplicación para integrar SIG con varios métodos de evaluación integral, y se ha diseñado un software de aplicación de evaluación de impacto ambiental integral, que puede analizar intencionalmente varios resultados de evaluación y mejorar la velocidad de procesamiento y la expresión espacial de la evaluación de impacto ambiental integral. Y proporcione resultados de análisis predictivos de manera oportuna de acuerdo con los diferentes requisitos.