GIS在环境影响评价中的应用探析

1、GIS在环境影响评价中的应用探析冯立权，田 卫，俞穆清(中国科学院长春地理研究所，吉林长春 130021)摘要：自1979年我国的EIA制度正式建立以来，其评价原理、方法和技术不断发展，但目前 EIA 中的许多研究领域还不成熟，没有制定出正式的导则和规范，还需要引进其它学科的技术，使其不断完善和提高。首先论述了GIS在EIA 中应用的必要性和可能性，然后介绍了GIS在 EIA 中应用的领域，在对国内外现状进行分析的基础上，又对 GIS在EIA 中的应用前景做了展望。关 键 词：地理信息系统；环境影响评价；遥感中图分类号：TP 208 文献标识码：A 文章编号：10040323(2001)040

2、270-04l 引 言环境髟响评价(EnvironmentalImpactAses ment，EIA)是在决策和开发建设活动中实施可持续发展战略的一种有效手段和方法。上世纪7O年代初，我国引人了EIA理论。70年代末，我国的EIA制度正式建立起来。经过不断实践和努力，逐步建立和形成了具有中国特色的 EIA制度，成为我国强化环境管理的重要制度之一。我国环境保护的法律法规中，都明确规定了 EIA 制度。单个建设项目EIA是 EIA 体系的基础。区域 EIA 和战略 EIA，又把 EIA 向经济政策、公共政策和法律法规制定的“源头 延伸，EIA 在可持续发展中发挥越来越大的作用。建设项目EIA 比较

3、成熟，已经制定出正式的导则和规范。但区域环境响评价 (RegionalEnironmentalAsess merit，REA)和战略环境评价(StrategicEnvironmen tatAssesment，SEA)的评价原理、原则、方法和技术还不够成熟，目前还未制定出正式的导则和规范，需要引人相关学科的技术和方法 本文就地理信息系统 (GeographicInformation System，GIS)和与之相关的遥感 (RemoteSensing，RS)在 EIA 中的应用做了探讨。EIA是建立在环境监测技术、污染物扩散规律、环境质量对人体健康影响、自然界自净能力等学科研究分析基础上发展起来

4、的一门科学技术 GIS是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。EIA中的许多环境同题和环境过程通过现有的成熟的模型可以准确的描述出来且算法精炼，如二维和三维水质模型、大气扩散模型、污染物在地下水中运移模型、噪声扩散模型等等，且大都具有明显的空问特性，但这些环境模型空问数据的操作尤其是在结果显示方面仍显困难。而空问分析和空间数据管理正是 GIS的优势。GIS可以为环境模型提供一整套基于 GIS逻辑原理的空问操作规范，用以反映

5、具有空间分布特性的环境模型研究对象的移动、扩散、动态变化及相互作用。GIS技术在直接解决复杂的环境问题，模拟复杂环境过程时又遇到一些难以解决的问题，如随时间或空间变化过程的静态模拟，用简单的布尔代数逻辑运算去表达复杂的相互关系、三维实体的二维表示和透视处理等 而 EIA通过20多年 的发展，其中的环境模型已经相当成熟，可以简洁明确地处理这些问题，从而使 GIS免受复杂算法的困扰，使其充分发挥空间数据管理分析、显示的能力。EIA在我国已经形成了一项制度，是环境学研究中较为成熟的一个领域 由于 EIA中涉及的许多环境问题和环境过程都具有空间特性、非线性、随机性以及随时问变化特性，因此为了解决环境问

6、题和弄清环境过程所建立的环境模型大都比较复杂。GIS是用来对地理数据及相关数据进行采集、存储收稿日期：20010827；謦订日期：2001一i028作者简介：冯x'r(1975-)，男硕士、主要扶事环境科学研究工作维普资讯 第4期墨童壑等：GIS在环境影响评价中的应用探析271管理、分析处理与显示输出的计算机技术系统。在GIS中，基本概念是空间位置、空间分布和空间关系，而基本研究对象是被抽象成点、线、面的空间实体及其相关属性。与之相对应，在环境模型中，基本概念是物质、能量及其运动转化，而基本研究对象是诸如水、大气、土壤、人口等明显具有空间分布特性的环境要素。GIS和环境模型在概念和研究

7、对象上具有相似性、互补性，这使得二者的结合自然、合理又具有实用价值和巨大潜力 。因此，GIS与 EIA 的有机结合是必要的，也是可行的。2 GIS在 EIA 中的应用领域GIS可以解决 EIA 中的以下问题：21 基于GIS的项目厂址选择实现建设项目的优化选址与合理布局是 EIA报告的3个主要目的之一，也是 EIA 报告实用性的重要所在 由于建设项目的合理选址与布局不仅要符合环境保护要求，而且要取决于工程地质、生产资料、资源、能源、交通、劳动力、消费等诸多技术和经济方面的因素，是一个非常复杂的问题“。我国目前对 EIA 中建设项目的优化选址尚没有明确全面的判据和评价技术方法，这方面可参考的文献

8、报导也十分少见。GIS可为项目EIA 的厂址选择提供一种基于 GIS 的空问分析方法。国外一家叫DamesMoore的咨询公司早在1977年下半年接受一项燃煤火电厂选址研究任务时就采用了 GIS的方法。以下对该公司的 GIS方法做简要介绍 。与该火电厂有关的选址问题可分为两大类：经济和环境。经济l可题可转化成废气净化、冷却水源、燃料供应、电力输送等4个和厂址有密切关系的具体因素。环境问题则转化成土壤、游憩地、水体3个环境保护因素，也和电厂的位置有密切关系。然后，再把上述因素分成l3项评价指标，5O个评价步骤，在l2层栅格型的数字化地图上开展工作。利用GIS的多种技术对厂址的选择进行分析与评价，

9、其中比较简单的是空间叠合，郎把每个栅格位置上有关的适宜性指标组合到一起，比较复杂的是分析栅格之间的相互关系，特别是和距离有关的问题，推移的方法起到关键的作用。该实例应用表明GIS在解决厂址选择问题上有以下几个方面的特点：(1)可以得到一个和电厂位置有关的总费用的三维面模型，成为最终选择方案时一个比较清晰而简练的依据。(2)可以对整个区域范围的环境敏感性和总费用进行对比分析，以仔细权衡环境保护与电厂之间的关系。(3)总费用被分为和位置有关、无关两大类，便于分门别类地深入研究。事先的估计和分析过程都证明位置问题是影响到总费用的一个敏感问题，这也就显示出空间分析的重要性。(4)空间分析在方法上是严谨

10、的、可信的，用起来是灵活的。用户可以随时修改各种参数，或增减某些因素，从而快速地在各种方案之间进行比较。而手工方法几乎无法傲到这一点。(5)如果数据的收集问题得到解决，空间分析的内容还可以扩充，增加更多的因素或指标，使用户更加产生信任感(6)若增加费用等值线图，将使评价结果更为直观。22 基于GIS的环境质现状评价将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用 GIS软件的一些空间分析模块，可以进行基于 GIS的环境质量现状评价，这样可以更真实地反映整体的环境质量现状，为环境质量的改善提高决策依据“。23 基于GI$的环境质预测首先，预测模型所需的基础数据和监测数据可以利

11、用 GIS软件进行前期处理 ，即 GIS可以作为复杂环境预测模型的输人数据集成器。其次，大多数GIS软件都有高级应用系统开发语言，像 AreinfoPC版的SML和 ArcinfoUNIX版的 AML，Mapin fo的 MapBasic，Arcview 的 Avenue以及 GenaMap的Genius等。模型开发者可以利用系统开发语言建立环境预测模型，使环境预测模型运行于 GIS内部，实现 GIS和环境预测模型的整体集成。再有，GIS能对环境预测模型运算输出数据进行综合处理和分析，如领域分析、叠加分析、缓冲区分析及各类统计分析n 。24 基于GIS的EIA制图EIA报告中包括许多图件，如地

12、理位置图，大气、土壤、水的监测点位图以及厂区平面图等等。这些图件的好坏直接影响着报告书的质量。目前，有的报告书中的图件还采用手工制图，不仅费时费力，而且精度不够。虽然现在太部分报告书采用计算机制图，但制图软件的选择还存在一些问题，比如采用Coreldraw，CAD，Photoshop等软件和出的图非常漂亮，但投有地理坐标，比例尺精度不够，缺乏地理基维普资讯 272遥 感 技 术础，仅仅能称作“示意图 。对于大型公路、水电站等对空间位置、空间分布和空间关系要求高的大型EIA 制图，就显得力不从心了。解决空间问题正是GIS的优势，GIS用于EIA制图将使 EIA更加丰富与完善，也是一种趋势。25

13、基于 RS和 GIg的PLEA资源、环境现状调查RS具有宏观、综合、动态、快速的特点，为地球资源调查、国土整治、环境监测及全球性研究提供了一种新的探测手段 。近年来已广泛用于环境研究的各方面，如利用 TM、SPOT影像进行 热污染研究、水土流失研究、土地利用变化研究，利用航空相片进行城市环境研究。虽然在环境监测和环境控制时，许多环境参数具有明显的边界可以用矢量数据表示，但在 EIA中，环境参数经常是连续的，并不具有确定的边界，如污染物的扩散，噪声的衰减等环境因子的影像范围等，这时栅格数据更合适，也就是说 EIA 中涉及的环境模型在利用矢量数据、统计数据的同时，必须利用栅格数据。考虑到REA评价

14、范围广，内容复杂，其范围在地域上、空间上、时间上均远远超过单个建设项目对环境的影响，一般小至几十公里，大到一个地区，一个流域。其影响涉及面包括区域内所有开发行为及其列自然、社会、经济和生态的全面影响。因此，要想在短期内对评价区的资源、环境现状做出正确评价，就必须对资源环境现状进行及时准确调查，但传统收集资料，野外调查不仅费时费力，而且有时数据准确性不高。因此，RS作为一种全新的信息获取手段，必将成为REA可靠、准确、快速的数据源。3 GIS在 EIA 中的应用现状和前景展望。在国外，GIS正在广泛应用于环境研究的各个领域，EIA是其中主要领域之一。近年来不乏 GIS和环境模型结合的成功例子。例

15、如，SueColins等。：以GIS工具软件 ARCINFO PC Version和大气扩散模型 Caline3为技术支持 ，用 ARCINFO 的二次开发语言 AML编制成空气污染预测系统，用该系统成功地进行了城市市区交通 NO：污染预测 和制图；Hay，Battaglin，Parker和 Leavesley。 ”等也 将GIS技术和大气模型 AGCM(AtmosphericGenera Circulation Mode)以及相应水环境模型 (Preeipita tion RunoffModelingSyem)结合进行了气候变化对 GunnisonRiver流域水资源的影响研究；其他一些人的

16、研究还涉及到交通、人口、景观生态、固体废与 应 用第16卷弃物选址研究等方面的研究。在我国，EIA 的规范和导则中虽然投有明确规定在 EIA 中必须采用 GIS 技术，但可喜的是一些学者和评价单位已经认识到了 GIS技术 的先进性，并在实际工作中开始采用。例如，深圳市环境保护研究所已经用 GIS技术进行环境影响评价报告书的编制和制图；薛联青等“ 把RS和 GIS技术应用到了流域水电梯级开发的环境影响评价中；另外，一些人把 GIS用于 区域生态环境质量评价中也取得了很好的效果。与国外相比，GIS在我国 EIA 中的应用范围和深度还不够，随着 GIS技术的发展和人们对 GIS认识的加深，GIS技术

17、必将越来越多地应用于我国EIA的各个领域，使 EIA 中涉及的环境模型的检验、校正更容易，需空间表达的问题的视觉效果有质的飞跃。现在的发展趋势表明单独的 GIS将不能满足 EIA 的需要，将来 GIS、RS、ES(ExpertSyem)与环境模型的结合将构成环境决策支持系统(EDSS)。这种环境决策支持系统框架可以说是GIS、RS、ES与环境模型结合的理想模式。在这种模式中，RS为环境模型提供可靠、准确、快速的数据源，ES为环境模型提供丰富的知识库，而 GIS除了模型数据的输人输出外，还为系统各部分的有机结合提供方便的环境。4 结 语环境影响评价是一项技术，用以识别和预测某项人类活动对环境所产

18、生的影响，解释和传播影响信息，制定出减轻不利影响的对策措施，从而达到人类行为与环境之间的协调发展，也是正确认识经济发展、社会发展和环境发展之间相互关系的科学方法，是正确处理经济发展使之符合国家总体利益和长远利益，强化环境管理的有效手段，对确定经济发展方向和保护环境等一系列重大决策上都有重要作用0 。环境影响评价涉及到自然科学和社会科学的广泛领域，包括基础理论研究和应用技术开发。环境影响评价工作中遇到的问题，必然会对相关环境科学技术提出挑战，进而推动相关环境科学技术的发展。因此，尽管 GIS与 EIA分属于不同的研究领域，但 GIS应用于 EIA中既有助于许多环境问题的解决，也有助于 GIS的丰富与完善 。参考文献：1 国隶环境保护总局监督臂理司中国邵境影响评价培训教材M北京：化学工业出版社2000维普资讯 期旦童壑笠：GIS在 境影响评价中的应用探析273：2 张超，胨丙戚t邬伦 地理信息系统(M北京：高等教育出版社，1993：03 李本纲，冉澍地理信息系统在环境模型研究中的应用：J环境科学，1998，19(3)：8790C47 俞穆清t田卫t王国平等 试论环境影响报告的优化选址和公众参与作用J)，环境科学，1996(增刊)：97i0133 宋小冬，叶嘉安 地理信息