Sistemas de Información Geográfica y Ciencias Naturales
Con el desarrollo de la economía social y la ciencia y la tecnología, se han aplicado cada vez más tecnologías nuevas en la ciencia de la protección ambiental. La interacción entre la ciencia de los sistemas de información geográfica y la ciencia ambiental ha hecho que el desarrollo de la ciencia ambiental sea cualitativo. El salto ha hecho que el seguimiento, la gestión y la planificación de la protección ambiental sean más convenientes. Entre ellos, el uso de ArcGIS, un software desarrollado y aplicado en sistemas de información geográfica, puede resolver los problemas de dibujar gráficos geográficos en protección ambiental, monitoreo ambiental, ecología ambiental y toxicología ambiental. Puede eliminar la inexactitud del manual. cartografía y mejora de la calidad ambiental del trabajo en el ámbito científico. El sistema de información geográfica es un sistema de información espacial específico. Los objetos que procesa son una variedad de entidades geográficas, datos de fenómenos geográficos y sus datos de relaciones espaciales. En resumen, el sistema de información geográfica recopila, edita, almacena, analiza y genera datos espaciales. El sistema informático, con su potente sistema de gestión de datos espaciales y capacidades de análisis espacial, logra el propósito de una gestión y análisis precisos. Por lo tanto, la aplicación combinada de los SIG y las ciencias ambientales tiene un enorme potencial de desarrollo. objetos de investigación e investigación La similitud y complementariedad de los métodos hacen que la combinación de los dos tenga un enorme potencial de desarrollo. Se espera que tenga buenas perspectivas de aplicación en los campos de la gestión ambiental, el monitoreo ambiental, la planificación ambiental, la evaluación del impacto ambiental, la ingeniería ambiental y la ingeniería ambiental. geoquímica ambiental.
Palabras clave: sistema de información geográfica, ciencias ambientales, datos relacionales espaciales, sistema de gestión de datos espaciales
1. Introducción a la tecnología SIG
Sistema de información geográfica (Información geográfica) sistema) El sistema de información (GIS para abreviar) se basa en una base de datos geoespacial y utiliza métodos de análisis de modelos geográficos para proporcionar una variedad de información geográfica espacial y dinámica de manera oportuna para servir a la investigación geográfica y la toma de decisiones. Los sistemas de información geográfica pueden proporcionar métodos convenientes y precisos de gestión y análisis espacial para el estudio de las leyes de movimiento de la materia y la energía en el espacio geográfico real. El sistema SIG se desarrolla sobre la base de dos tecnologías de software relativamente maduras, el sistema de gestión de bases de datos (DBMS) y el diseño asistido por computadora (CAD), y tiene funciones especiales adicionales para la gestión y el análisis de datos espaciales. GIS es único con su estructura de datos híbrida y capacidades únicas de análisis geoespacial. Las funciones especiales que proporciona se pueden utilizar para medición, transformación de coordenadas, número de mapa y color. Con base en la selección jerárquica de datos espaciales editados, se pueden formar varios mapas temáticos mediante superposición capa por capa y generarlos a través de trazadores, impresoras, etc. .
SIG es un sistema de información espacial que recoge, almacena, gestiona, analiza y describe datos relacionados con el espacio y la distribución geográfica de toda o parte de la superficie terrestre (incluida la atmósfera). El motor SIG proporciona una gran cantidad de funciones de análisis operativo, que incluyen: alcance, transformación de proyección, estadísticas, superposición topológica, análisis de zonas de influencia, operación de la superficie del terreno, análisis de redes, etc. Muchos productos SIG permiten a los usuarios utilizar lenguajes macro para ampliar el sistema, incluida la personalización Menús y funciones, etc. 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 y facilidad de operación del sistema, etc. Aquí presentamos el SIG. Según los diferentes modelos de datos espaciales, el software SIG se divide en las siguientes categorías: ráster, vector topológico bidimensional, modelo de elevación digital (DEM), red triangular irregular (T IN), modelo tridimensional, modelo de serie temporal, etc. Los modelos de datos ráster existen en muchos productos, pero la tendencia es hacia topologías 2D más flexibles o mallas triangulares irregulares.
Los verdaderos modelos tridimensionales y de series de tiempo rara vez se utilizan, pero son direcciones de investigación futuras. Además, los SIG de imágenes utilizarán mapas de teledetección
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La imagen está estrechamente integrada con el análisis vectorial SIG para realizar observaciones tridimensionales y análisis SIG del terreno. que es también la actual Una de las direcciones de investigación.
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 implicará inevitablemente sistemas de superficie complejos y abiertos. Los SIG pueden proporcionar métodos convenientes y precisos de gestión y análisis espacial para el estudio de las leyes de movimiento de la materia y la energía en el espacio geográfico real. La investigación en ciencias ambientales estudia los elementos ambientales que componen el sistema de la superficie terrestre, como la hidrosfera, la atmósfera, la pedosfera y la biosfera. 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 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 se ha utilizado ampliamente en los campos de la gestión ambiental, la planificación ambiental, el monitoreo ambiental, la evaluación del impacto ambiental, la ingeniería ambiental y la perspectiva geoquímica ambiental.
3. Aplicación de los SIG 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 están convirtiendo 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 tiene potentes funciones de análisis espacial y procesamiento de datos. Puede hacer pleno uso de los módulos funcionales del SIG combinados con el modelo de monitoreo ambiental seleccionado para procesar información ambiental de múltiples fuentes y descubrir las leyes dinámicas de la evolución ambiental, realizando así. Monitoreo dinámico del medio ambiente y hacer imágenes para expresar los cambios y las leyes del medio ambiente de forma intuitiva. 3.1 Aplicación en el monitoreo dinámico del ambiente atmosférico
Con el desarrollo de la industrialización urbana, el número de empresas industriales urbanas y vehículos de motor ha aumentado considerablemente, y una gran cantidad de contaminantes tóxicos y nocivos se han vertido en las zonas urbanas. aire. Muchos países y regiones están haciendo esfuerzos para mejorar la calidad del medio ambiente. El entorno atmosférico tiene las siguientes características: 1. Su escala espacial es grande y la atmósfera en la que viven los humanos tiene cientos de kilómetros de espesor. 2. El aire tiene la mejor movilidad en el entorno natural y el suelo es su cuerpo sólido insuperable; límite. Por lo tanto, el seguimiento dinámico del entorno atmosférico es más adecuado para el seguimiento y análisis utilizando tecnología SIG. Al citar la tecnología de sistemas de información geográfica y la tecnología de gestión de bases de datos, se pueden recopilar y organizar todas las empresas y la información de ubicación que plantean riesgos potenciales de contaminación para la atmósfera, los principales contaminantes, los rangos de movimiento de los contaminantes y el terreno circundante, y se puede establecer una base de datos de información geográfica. Utilizando el análisis espacial SIG y las funciones de visualización de datos, se puede obtener el mapa de distribución de concentraciones de contaminantes en la atmósfera, y luego se puede entender la distribución espacial y el exceso de los estándares de los contaminantes. Ya existen ejemplos exitosos a este respecto: el modelo RAINS de Europa es un sistema informático de gestión de emisiones transfronterizas de SO2, y el "Sistema Nacional de Información del Medio Ambiente Atmosférico" de los proyectos de protección ambiental de mi país se monitorea y analiza mediante tecnología SIG.
3.2 Aplicación de SIG en el monitoreo ambiental 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 se está volviendo más grave y es principalmente causada. por la contaminación compuesta, lo que hace que una gran proporción de agua no sea apta para beber, por lo tanto
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Es necesario fortalecer el monitoreo y gestión de los recursos hídricos ambientales. El entorno de los recursos hídricos se caracteriza por una gran cantidad de información espacial, y la gestión y análisis de la información espacial son las ventajas de los SIG. El SIG se utiliza para el monitoreo ambiental de los recursos hídricos, principalmente para la organización y gestión científica y efectiva de los datos de monitoreo de la calidad del agua y los datos espaciales, lo que permite a los administradores consultar, modificar y editar fácilmente diversa información espacial a través del poderoso análisis espacial del SIG y las funciones de análisis de iconos; realizar el análisis de datos espaciales y de detección y la producción de mapas temáticos, proporcionando así un soporte informativo eficaz para la formulación de planes de control de la contaminación. Por ejemplo, Adamus y Bergman utilizaron SIG y funciones de detección para analizar la distribución de la carga de fuentes de contaminación no puntuales en las aguas. Richard y Host utilizaron SIG y funciones de correlación para analizar la relación entre los organismos fluviales, el uso de la tierra aguas arriba y la forma del río. de la Academia China de Ciencias Ambientales y otros utilizaron SIG para analizar cuantitativamente Kunming. En cuanto a la contaminación de fuentes difusas en la cuenca del embalse de Songhuaba en la ciudad, Hudak et al. monitoreo y análisis del sitio del área de investigación seleccionada, lo que es beneficioso para la gestión de desechos superficiales y subterráneos y la detección oportuna de posibles fuentes de contaminación, fortalece la protección de los pozos de fuentes de agua y brinda apoyo a las decisiones para la selección del sitio de vertedero.
4. Aplicación de SIG en una evaluación integral del impacto ambiental
La aplicación de SIG para una evaluación integral del impacto ambiental puede combinar estrechamente una gran cantidad de datos espaciales y de atributos con el entorno geográfico regional, y Cree rápidamente resultados de evaluación gráfica para mostrar intuitivamente la distribución de la contaminación ambiental regional, los datos de contaminantes y los impactos ambientales para servir a los tomadores de decisiones o administradores ambientales, y luego use la poderosa función de análisis espacial de SIG en cualquier momento para analizar datos de acuerdo con diferentes condiciones. Según el alcance y las limitaciones, se generan 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. Puede 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. Se pueden solicitar datos relevantes en cualquier área en cualquier momento. establecerse de acuerdo con la configuración Valores para consulta y recuperación de datos. Debido a que el SIG tiene la capacidad de procesar rápidamente datos masivos, puede cumplir con los requisitos para el análisis, la predicción y la evaluación de datos a gran escala en la evaluación de impacto ambiental. Los resultados de la evaluación se pueden almacenar en la base de datos a través del diseño del programa, y luego el área de evaluación. ser analizados de acuerdo con el lenguaje de bases de datos relacionales La recuperación jerárquica de resultados y la generación de mapas temáticos brindan un poderoso soporte técnico para el desarrollo digital de la evaluación integral del impacto ambiental, haciendo que el procesamiento de datos sea rápido, preciso y flexible.
4.2 Predicción de impacto y evaluación integral
Los SIG tienen una gran capacidad para gestionar datos espaciales y utilizar datos espaciales para realizar análisis espaciales de los datos originales y los datos pronosticados de una evaluación integral del impacto ambiental. los resultados de la evaluación están estrechamente relacionados con la ubicación espacial del área geográfica. De esta manera, al realizar una evaluación integral del impacto ambiental, el SIG se puede utilizar para un análisis y evaluación integral. Los datos básicos y los datos de predicción de la evaluación se pueden combinar con datos espaciales para obtener los resultados del análisis y la evaluación obtenidos por diferentes métodos y utilizarlos. bases de datos y gráficos, guardados como un gráfico para facilitar el análisis y la aplicación futuros.
Además, la preparación de software de aplicación integra SIG con varios métodos de evaluación integral, y el diseño de software de aplicación de evaluación de impacto ambiental integral puede realizar intencionalmente análisis espaciales de varios resultados de evaluación, mejorar la velocidad de procesamiento y la expresividad espacial de la evaluación de impacto ambiental integral, y proporcionar resultados de análisis de predicción de manera oportuna de acuerdo con los diferentes requisitos, en el área de evaluación