GIS技术在生态环境监测中的应用及前沿展望
摘要
关键词
GIS 技术;生态环境环境监测;应用及展望
正文
0 引言
GIS技术是一项融合地理学、环境科学、遥感科学、计算机科学的现代化技术手段,将此项技术应用在生态环境监测领域当中,需要着重关注森林环境、海洋环境、空气污染环境的具体应用路径,同时还需积极探索此项技术在未来生态环境监测领域当中的发展,这样才能顺应社会潮流发展的变化、全面提升生态环境监测的质量,积极挖掘环境异常或潜在风险、全面提升生态环境治理工作的成效。
1 GIS环境监测技术概述
GIS环境监测技术(Geographic Information System,简称GIS)集成了环境科学、计算机科学、地理科学以及遥感技术,此项技术能够全面、高效、精准的管理分析环境监测数据,并通过对森林环境、海洋环境、空气环境的监测分析,生成地图图表,方便相关工作者掌握环境监测的结果、分析空间分布以及地理要素的关系,进一步为生态环境治理工作的有序开展提供相关的参考和帮助。
2 将GIS技术应用在生态环境监测中的价值意义
第一,显著提升环境监测的效率和准确性。GIS技术凭借着强大的数据采集能力和管理能力,能够融合传感器以及多种环境监测设备,定期采集环境数据,提升环境监测数据的完整性、准确性,此种高效的数据采集分析能力为环境监测工作的有序开展提供了精准的参考;
第二,增强环境问题的空间分析能力。GIS技术的核心优势是精准的空间分析,GIS技术通过运用叠加分析、缓冲区分析、空间查询等手段,揭示环境问题的演变趋势,以及环境空间分布规律,方便环境治理工作者精准的识别环境污染的热点区域;
第三,促进环境数据可视化展示。GS技术能够直观的展示复杂环境数据。例如:复杂的森林环境、海洋环境,并生成三维模型、图表以及地图,方便环境治理工作人员直接迅速掌握环境发展情况。此种可视化展示的方式确保环境数据的可读性,帮助环境治理工作者快速掌握环境污染的发展趋势。
3 GIS在环境监测研究中的实际应用
3.1 GIS技术在森林环境监测中的运用
第一,确定监测区域,以及森林环境监测的目标。例如:森林病害监测、森林火灾预警以及生物多样性保护等等,同时要明确具体的监测区域,以便后续环境保护工作的有序开展;
第二,数据的采集和整合需要利用遥感技术、无人机航拍技术、地面传感器等现代化科技手段,采集森林环境的地形、植被、水文、气候等相关信息。同时利用GIS平台整合数据,以便为后续的分析提供相关帮助;
第三,数据的预处理和标准化处理。对于数据的预处理,包括数据的去噪、格式转换、数据清洗等等,这样可以保证数据准确性、一致性优良。同时结合GIS监测规范,对数据进行标准化处理,方便数据的比较以及分析;
第四,空间分析和趋势预测。利用GIS技术的空间查询、缓冲区分析、叠加分析等功能,深度的分析预处理后的数据,以便揭示森林环境污染演变趋势和空间分布规律预测,为后续的环境污染治理提供有效的参考;
第五,结果可视化与报告生成。结合GIS技术分析的结果,将数据生成三维模型、图表和地图等格式,便于管理者和环境治理工作者直观观看相关数据,掌握森林环境基本状态。同时,应生成监测的报告、监测建议等等,这样可以为环境保护工作提供相关的技术帮助。
3.2 GIS技术在海洋环境监测中的运用
第一,构建深海立体式实时监测系统。利用GIS技术整合水下无人机、浮标观测卫星遥感传感器网络监测等多种手段,实时的监测海洋环境,并构建深海立体式监测网络,这样能够全面实时的采集海洋环境数据;
第二,实现数据的智能化管理和共享。利用GIS平台统一管理和存储所采集到的海洋环境数据。同时,需要智能化的分析和高效处理相关数据,以及构建数据共享机制,方便多个部门掌握海洋数据以及实现海洋环境的协同治理;
第三,利用统计分析制图功能展现海洋环境的基本状况。利用GIS技术的统计分析制图功能,深度的挖掘和分析海洋数据,自作海洋环境的统计图表和地图,以便直观地展现海洋环境的资源状态、污染情况,以及空间分布规律;
第四,提供动态模拟和决策支持。基于GIS技术的动态模拟功能,模拟和预测海洋环境变化趋势,分析海洋环境发展的前景。同时要结合模型库和专家系统,为海洋环境保护资源开发、防灾减灾提供精准的决策和支持。
3.3 GIS技术在空气污染监测中的运用
第一,实现数据的收集和整合。利用GIS技术的收集功能,以及融合无人机、卫星遥感、地面监测站等途径,收集城市空气污染物浓度、城市气象条件等相关数据。同时将此项数据与GIS平台整合,以便为后续的空气质量分析提供精准且全面的数据参考;
第二,分析污染源空间分布。利用GIS技术的空间分布功能,深度挖掘所收集到的城市空气质量数据,以便掌握不同污染源浓度变化的趋势以及城市空气污染分布情况,这样有助于识别出城市空气污染源种类,以及污染源的扩散路径,为后续的空气治理提供数据参考;
第三,空气质量可视化展示。利用GIS技术制图功能,直观展示城市空气质量,并生成图表、地图等形式,方便管理者掌握城市空气质量的基本状态以及局部污染的状态,同时要使用时间序列分析手段,将空气质量变化趋势生成相关模型,以便为后续的空气治理提供精准参考;
第四,污染预警和应急响应。基于GIS技术的数据分析功能以及实时监测功能,要建立起空气污染预警系统,如果城市污染物浓度超过了预设数值,则要求系统向有关部门自动发出预警信号,方便管理者及时的应急响应,以便减少空气污染物的浓度,有效保护人民群众的身体健康。
4 GIS技术应用在生态环境监测领域中的展望
第一,智能化数据分析和预测。伴随着人工智能(AI)和机器学习(ML)算法快速发展,GIS技术需要融合此两项技术,实现对环境数据的智能化分析。利用先进的算法可以识别环境变化的趋势,自动提取关键特征。并处理海量环境数据,从而精准预测环境污染情况;
第二,自动化监测与预警系统。随着我国物联网技术LOT的快速发展,未来GIS技术将会与物联网传感器技术融合,生成生态环境监测的新方向和新趋势,通过在关键区域部署物联网传感器,方便GIS技术实时的捕捉该区域空气质量、土壤湿度、水质参数等数据,并自动将相关数据与地理位置信息有效融合,以便形成实时的预警和监测,如果某区存在着环境异常以及潜在的环境风险和系统,会立即触发预警,通知有关部门快速响应消除污染源。
结语
综上所述,将GIS技术应用在生态环境监测领域之中,既提升了环境监测的效率、准确性,增强环境问题空间分析能力。同时运用GIS技术制图功能可以将复杂的环境数据以三维模型、图形等形式展示。而运用GIS技术过程当中,应切实做好环境建设目标的确定、数据的高效整合、数据标准化处理以及空间分析和报告生成等工作,这样才能方便环境治理工作者掌握环境污染状态,提升环境工程治理质量,为社会主义经济建设的蓬勃发展提供深层次助力。
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