北方环境第２３卷第９期２０１ １年９月 地理信息系统在污染源普查中的应用 马俊峰，吴丽萍 （许昌市环境监测站，河南４６１０００） 摘要：建立污染源普查与ＧＩＳ相结合的污染源普查ＧＩＳ系统， 不仅是对污染源普查成果的重要开发，也是对环保信息化进程 的极大推动。 关键词：污染源普查；地理信息系统 中图分类号：Ｘ２４ 文献标识码：Ａ 前言 地理信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ简称ＧＩＳ）是随 着遥感技术、地理科学、计算机技术的发展而发展起来的一门新 兴技术，是一个能够对空间相关数据进行采集、管理、分析和可 视化输出的计算机信息系统。它产生于２０世纪６０年代，经过了 ４０年的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，尤其是 近些年，ＧＩＳ更以其强大的收集、存储、分析、显示地理空间信息 的功能，在资源管理、资源配置、空间规划、应急响应等发挥着 越来越重要的作用。西方发达国家已成功地应用到了城市规划建 设、环境保护、灾害预测、投资评价、人口和商业管理、资源管理、 交通运输等众多领域。在我国，ＧＩＳ逐步在农业、林业、防灾减灾、 交通运输等领域得到应用，取得了良好的经济效益和社会效益。 １ ＧＩＳ系统的发展 ＧＩＳ系统最初为解决地理问题而起，应用范围仅限于某些专 业。随着信息技术的发展、遥感技术的推广、计算机软硬件水平 的提高，ＧＩＳ的应用范围扩大到社会信息服务领域。根据ＧＩＳ应用 领域的不同，将ＧＩＳ分为各类应用系统，例如生态信息系统、环 境信息系统、城市信息系统、规划信息系统、空间决策支持系统等。 在不同的专业领域内ＧＩＳ发挥着不同的作用。 环保部在对我国西部几省的生态环境现状进行调查后，通过 ＧＩＳ技术与遥感技术的结合，得到了西部地区生态环境质量状况 和生态环境变化的空间规律特点、生态环境的空间分布与空间统 计状况，为该地区资源环境的可持续利用与经济的可持续发展提 供了科学依据。重大污染事故应急预警系统：应用ＧＩＳ能够对事 故风险源的地理位置及其属性、事故敏感区域位置及其属性进行 检索，提供污染事故的大气、河流污染扩散的模拟过程和应急方案。 实现以上功能，需要借助于ＧＩＳ系统五个基本的功能：数据输入、 数据编辑、数据存贮与管理、空间查询与空间分析、可视化表达 与输出。 １．１通过遥感技术采集空间信息 对地面卫星接收站传回的遥感数据进行处理、入库，或接受 和处理ＧＰＳ数据及人＿Ｔ报送数据，建立地理空间信息数据库。数 据库是ＧＩＳ应用系统的最基础的组成部分。数据来源包括地图数 据、遥感数据、统计数据和文字报告等基础信息。数据输入是将 上述多种信息输人转换成计算机可处理的数字形式的各种功能。 数据编辑是将输入系统的数据进校验、检查、修改、重新编排、 处理、净化、组织成便于内部处理的格式。在地理信息系统中， 因处理对象为空间实体，故图形编辑是数据编辑的主要方式。利 用建立起的地理空间信息库，ＧＩＳ通过数据的存储和管理对数据 进行编辑和处理。ＧＩＳ系统应用成功与否的关键就在于数据的有 效组织和管理。空间查询与综合分析是ＧＩＳ的核心，是ＧＩＳ最重 要的和最具有魅力的功能。空间信息的综合分析方法即常说的应 用模型，它是专业领域的具体研究中总结出的规律的体现，如基 ９２ ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＥＮＶｆＲｏＮＭＥＮＴ 文章编号：１００７—０３７０（２（１１ １）０９—００９２—０２ 于ＧＩＳ的土地利用评价模型、生态环境评价模型等。 １．２ ＧＩＳ可利用遥感技术获取地面信息 解决ＧＩＳ基础底图动态更新问题，然后把空间图形与多媒体 手段相结合进行信息显示，使空间信息以三维立体模型的形式直 观的表现出来，给人以身临其境的感觉，真实、直观、动态地再 现目标源分布情况，使决策者对全局有一个明朗而精确地认识， 有助于实现管理的科学决策。当ＧＩＳ系统与环保信息相结合时就 形成了环境地理信息系统。在环境地理信息系统的帮助下，不仅 可以方便的获取、存贮、管理和显示各种环境信息，而且可以对 环境进行有效的监测、模拟、分析和评价，从而为环境保护提供 全面、及时、准确和客观的信息服务和技术支持。 ２ ＧＩＳ系统对于获取污染信息的成果及意义 （１）有利于有效实施主要污染物排放总量控制目标，切实改 善环境质量。 （２）有利于加强和改善宏观调控，促进经济结构调整，推进 资源节约型、环境友好型社会建设。 （３）普查时间长，普查范围广泛。包含了工业源、农业源、 生活源、集中式污染治理设施等污染源的污染信息。普查研究范 围涉及到各个单位的基本信息及其污染信息。在各单位的基本信 息中，还包含了经纬度，即其地理信息，这为今后建立地理信息 系统提供了可能。在填报的各企业污染信息中，不仅有企业用水 和原辅材料的消耗量，能源消耗量，各类污染物的产生量、排放 量，治理消减量，还有产生污染的设施的种类、数量和规模；污 染治理设施的建设规模、运行及投入资金情况等；各类污染物的 消减情况和废物利用状况。这些信息经过第一次污染源普查查询 软件录入以后，就建立起国家与地方各类重点污染源档案和各级 污染源信息数据库，通过数据库软件的查询功能可以根据需要生 成各类汇总表格：按行业汇总各类污染源的污染状况，按流域汇 总各类污染源的污染状况，按行政区划汇总污染源的污染状况。 这些表格从各个方面清晰地反映了该地区的能源消耗、污染排放、 污染治理等情况，不仅为环保部门掌握污染源的总体样本，为建 立科学的环境统计制度、改革环境统计调查体系、提高统计数据 质量创造条件，同时促进了污染源信息共享机制的建立，为污染 源的管理奠定基础。如果把这些普查资料与ＧＩＳ结合起来，构建 污染源普查ＧＩＳ数据库平台，那么将充分的发挥普查数据的使用 价值和社会价值。 （４）它可以根据管理者的需要生成各类专题图，不仅方便管 理者全面、直观地掌握环境污染状况，同时也可以利用各类环境 分析模型。如环境预测模型、污染扩散模型、最佳路径分析等， 为总量减排的制定、环境规划、环境影响评价，环境污染应急方 案提供方便。首先需要根据ＧＩＳ的五大功能，把普查得来的海量 基本信息与电子地图结合起来，进行数据输入。而后进行数据编辑， 通过数据的存储和管理，建立起污染源空间信息数据库（包括污 地理信息系统在污染源普查中的应用染源数量、属性、位置和污染发生的量等）。 ’ 马俊峰吴丽萍 环境信息与污染发生的地理位置结合起来进行综合分析与管理。 通过扩散模型，对事故污染源的地理位置及其属性、事故敏感区 ３ ＧＩＳ系统的独特技术性 由于ＧＩＳ拥有两种最基本的信息：空间信息和描述性信息， 域位置及其属性进行管理，计算、演化出未来一段时期污染影响 如地图上的一个企业，其坐标、街道、建筑物等属于空间信息， 的范围及强度，提供污染事故的大气、河流污染扩散的模拟过程， 而企业的基本信息、环境污染状况等属于描述性信息。在特征属 在电子地图上将结果反映出来，并最终形成一套可行的应急方案， 性表中，空间信息数据文件和描述性信息数据文件有一个共同的 为政府决策及对污染事件的处理处置提供最直观的技术支持。 字段，即特征代号，这个代号是唯一的， ＣＩＳ通过这个代号存取 ６ ＧＩＳ系统可以实现污染源空问定位问题 和交换信息，在空间信息数据和环境污染描述性信息数据之间建 在污染源普查ＧＩＳ系统中，如果把污染源基本信息与ＧＰＳ结 立连接。其次在污染源空间信息数据库的原始数据模型的基础上 合可以实现污染源空间定位问题。利用ＧＰＳ导航仪进行导航，可 进行空间信息分析。覆盖叠置分析是ＧＩＳ系统中一项很强的空间 以很快的查询到从所在地到达污染源的最佳路径。同时利用数据 信息分析功能，它是将两层或多层地图要素进行叠加产生一个新 无线传输技术，把重点污染源的在线监测数据进行回传，即可进 要素层的操作。新要素层综合了原来两层或多层要素所具有的属 行重点污染源的实时监测实时报警，实现污染源的动态管理。如 性，生成了新的空间关系，同时还将输人数据层的属性联系起来 果与遥感技术ＲＳ结合，在遥感地图上辩识出该企业的周边环境， 产生了新的属性关系。对新要素层的属性按一定的数学模型进行 还可进行企业的环境影响评价。 计算分析后，进而产生用户需要的结果或回答用户提出的问题。 利用水环境信息具有明显的空间属性和层次属性，污染源普 这次普查调查数据广泛，分类清晰，可以按照行业、流域、行政 查ＧＩＳ系统可以明确地揭示不同区域的水环境状况，反映水体环 区划任意组合，生成不同的汇总表。把这些数据与空间信息结合 境质量在空间上的变化趋势。可以直观地反映如污染源、排污口、 起来可以更方便的看到整个地区各类污染物的分布情况，或者看 监测断面等环境要素的空间分布。利用ＧＩＳ还可以进行污染源预 到某个污染源所处在的位置，以及这个污染源对周围环境的污染 测、水质预测、水环境容量计算、污染物削减量的分配等，以表 程度；或者看到某行业在全市范围内的分布状况，了解到某行业 格和图形的方式为水环境管理决策提供多方位、多形式的支持。 对某流域的污染贡献量，从而根据污染程度进行产业调整或者行 ７总结 业治理。 综上所述，建立污染源普查与ＧＩＳ相结合的污染源普查ＧＩＳ ４ ＧＩＳ系统可输出环境污染的全要素地形图 系统，不仅是对污染源普查成果的重要开发，也是对环保信息化 利用ＧＩＳ的这种功能，通过叠置就可以为这次普查输出环境 进程的极大推动。 污染全要素地形图，也可以根据管理需要分层输出各种普查专题 图：如各类污染源普查总量查询、污染源普查行业分布图、污染 参考文献 源普查区域分布图、污染源普查单项信息查询（如工业用水、工 【１］陈述彭，鲁学军等．地理信息系统导论［Ｊ１．北京：科学出版 业废水、工业能耗、工业固废、工业治理设施）等。 社，２０００． ５ ＧＩＳ系统可将污染源普查信息显示在屏幕上 【２］王桥，严守邑，赵健．地理信息系统中的区域规划模型及其 ＧＩＳ系统还可将污染源普查信息以报表、统计图表等形式显 管理ｆＪ］．北京：宇航出版社，１９９８． 示在屏幕上，利用开窗缩放工具可以对所显示的地图中的任意点 ［３】张明泉．水资源评价［Ｍ］．兰州：兰州大学出版社，１９９５． 和范围进行无级开窗缩放，也可以按照某一比例尺显示，进行分 析对比，使对各类数据的查询变得更直观更清晰。借助于此次普 收稿日期：２０１ｌ一０８一ｌ０ 查建立起来的污染源普查空间信息数据库（污染源数量、属性、 作者简介：马俊峰（１９７３一），男，本科，工程师，研究方向 位置和污染基本情况），一旦发生污染事故，ＧＩＳ系统能够把各种 环境监测及数据分析． （上接第５３页） 学研究，这样不仅能够保护环境，而且还能够有效缓解石油紧缺 参考文献 的局势。 【１】卢清峰．环境影响评价在煤炭开采生态环境保护中的作用ｆＪ］． 火电厂燃烧后的粉煤灰加入一定的化学物质，使得燃烧后的 科技情报开发与经济，２００６，ｆ１５）， 粉煤灰直接变成水泥的骨料，或者作为它用，综合利用粉煤灰， ［２】王卓理，耿鹏旭，刘嘉俊．平顶山市煤矿塌陷区复垦土壤理 不浪费，同时也保护环境。要能够利用矿井的水资源，煤的生产 化性质研究［Ｊ］．河南理工大学学报（自然科学版），２００９，（０５）． 过程当中会排出一些矿井水，这些水经过简单的沉淀的处理以后 ［３】吴见，曹代勇，张继坤，魏迎春，李晶，杨柳．煤炭开采的 就可以灌溉田地，可以缓解北方天气干旱的局面；而且还可以对 生态环境承载力评价 以山西省为例ｆＪ】．安全与环境工程，２００９， 矿井水深层次处理，达到生产生活的用水标准。煤矸石可以生产 ｆ０３１． 彩色的陶瓷，还可以制造成砖，也可以作为水泥的原料。过火的 【４】侯世宁，程建远，朱英丽．深部煤炭资源地质勘查中几个问 煤矸石可以作为路基。煤矿的煤泥水要实现循环使用，没你可以 题的思考ｌＪＪ．中国煤炭地质，２０１０，（０２）． 制作成为化肥或者是型煤。煤泥在经过脱水处理以后，加入一些 ［５】张增奎，相莹．关于在北方地区推广型煤及洁净煤技术发 添加剂可以直接用于锅炉的燃烧。 展前景的调查研究ｆＪＪ．中小企业管理与科技（下旬刊），２０１０，（０７）． 煤炭行业是我国国民经济建设的主要行业，但是煤炭行业所 造成的环境污染也算是最严重的，所以煤炭行业要改变落后的局 收稿日期：２０１１－０８—１０ 面，获取国家的支持，走环保型的道路，为我国经济建设提供洁 作者简介：白璐（１９８４一），女，助理工程师，研究方向：矿 净的能源，让煤炭企业走上健康发展的道路。 山环境保护． ＮＯＲＴＨＥＲＮ ＥＮｖｌＲＯＮＭＥＮＴ ９３