GIS 技术及其在环境保护中的应用

摘要：本文在简要介绍 GIS 技术特点的基础上，结合实例，综合性地阐述了 GIS 技术在我

国环境领域的应用。
关键词：地理信息系统；环境保护；应用

地理信息系统（Geographic Information
System 简称 GIS）是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来

的一个新兴技术，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。
地理信息系统萌芽于 20 世纪 60 年代初，1972 年，世界上第一个物理信息系统――加拿大

地理信息系统（CGIS）全面投入运行。此后，地理信息系统在全球范围内获得了快速发展，在西方发达国

家 GIS 应用已经渗透到社会经济生活的各个方面，目前已成功地应用到了资源管理、环境保护、灾害预测、

投资评价、城市规划建设、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等众多领域。在我国随

着经济建设的迅速发展，GIS 在城市规划管理、环境保护、交通运输、防灾减灾、农业、林业等领域发挥了

重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益。
1 GIS 技术及其特点
GIS 系统是在数据库管理系统（DBMS）和计算机辅助设计（CAD）两个比较成熟的软件技术

基础上发展起来的，并附加了对空间数据进行管理和分析的特殊功能。GIS 以其混合数据结构和独特的地理

空间分析功能而别具一格。它所提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图象生成、属性修改、统计分

析、拓扑叠加、网络分析等。许多 GIS 产品还采用了工业标准的组件对象模型（COM）技术，为用户进行功

能和结构定制拓展了空间。GIS 技术特点可归纳为：
1.1 数据输入
数据输入是把现有资料按照统一的参考坐标系统、统一的编码、统一的标准和结构组织转换

为计算机可处理的形式，输入到数据库中的过程。除了在地图上手扶跟踪数字化、图形扫描外，目前 GIS

的输入越来越多地借助非地图形式，RS（遥感技术）数据和 GPS（全球定位系统）数据已成为 GIS 的重要

数据来源。
1.2 数据处理
GIS 对空间数据的处理主要包括数据编辑、数据综合、数据变换等，最终形成具有拓扑关系

的空间数据库。GIS 中的数据分为栅格数据和矢量数据，如何有效地存储和管理这两类数据是 GIS 的基本

问题。大多数 GIS 系统采用了分层技术，即根据地图的某些特征，把它们分成若干图层分别存储，把选定

的图层叠加在一起就形成了一张满足某些特殊要求的专题地图。
1.3 空间分析和统计
空间分析和统计是 GIS 的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的

关系，为用户提供一个解决各类专门问题的工具。这也是 GIS 得以广泛应用的重要原因之一。GIS 的空间

分析分为两大类：矢量数据空间分析和栅格数据空间分析。矢量数据空间分析包括：空间数据查询和属性数

据分析，缓冲区分析，网络分析等。栅格数据空间分析包括：记录分析、叠加分析、统计分析等。
1.4 地图显示与输出
GIS 可将空间地理信息以地图、报表、统计图表等形式显示在屏幕上，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。还可

按照用户需要设置制图符号和颜色，根据编辑好的空间数据分层选择，通过逐层叠加形成各种专题图，通过
绘图机、打印机等输出。
1.5 二次开发和编程
大多数 GIS 系统都提供二次开发环境，包括提供专用语言的开发环境，用户可在自己编程

环境中调用 GIS 的命令和函数。系统配有专门的控件，供用户的开发语言（C++，VB，VC++，Dephi …

，）

调用等等。用户可以很方便地编制自己的菜单和程序，生成可视化的用户界面，完成 GIS 的应用功能的开

发。
2 GIS 技术在环境保护中的应用
随着我国环境信息化的快速发展和计算机新技术在环境保护领域的广泛应用，环境信息系统

在环境保护管理和决策工作中发挥着越来越重要的作用。而地理信息系统技术的出现为环境保护工作迈向信
息化、现代化提供了技术支持。
目前，全国 27 个省级环保局及一百多个城市环保部门都已购置了 ESRI 公司的
ARCGIS、ARCVIEW 地理信息系统平台软件和相应的硬件设施，大部分省市已经建立环境基础数据库，在
GIS 平台上开发了城市环境地理信息系统、重点流域水资源管理、环境污染应急预警预报系统等，取得了显

著的成效。下面将结合实例分别阐述 GIS 技术在环保领域的应用情况。
2.1 应用 GIS 制作环境专题图
环境制图是环境科学研究的基本工具和手段。与传统的、周期长、更新慢的手工制图方式相