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GIS技术在环境保护中的应用
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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。
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比，利用GIS建立起地图数据库，可以达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以用户输出全要素地形图，而且可以根据用户需要分层输出各种专题图，如污染源分布图、大气质量功能区划图等等。GIS的制图方法比传统的人工绘图方法要灵活得多，在基础电子地图上，通过加入相关的专题数据就可迅速制作出各种高质量的环境专题地图。可以根据实际需要从符号和颜色库中选择图件，使之更好地突出专题效果和特性。
2.2应用GIS建立各种环境地理信息系统
各级环保部门在日常管理业务中，需要采集和处理大量的、种类繁多的环境信息。而这些环境信息85%以上与空间位置有关。GIS的强大功能之一是它的空间数据的采集、编辑、处理功能和对空间数据的管理能力。使用GIS，可以建立各种环境空间数据库。例如：污染源空间信息数据库（包括工业、农业、交通等污染源数量、属性和污染源发生的地域范围）、环境质量信息数据库（包括空气、水、噪声等），GIS能够把各种环境信息与其地理位置结合起来进行综合分析与管理，以实现空间数据的输入、查询、分析、输出和管理的可视化。例如，基于GIS平台，厦门市建立了城市环境空间数据库和污染源监测属性数据库，开发了网络化城市环境质量地理信息系统，该系统涵盖了大气、地表水、声学环境的监测信息，以分布图、专题图、三维模型等形式，生动直观地反映环境质量状况。由于采用了因特网的GIS开发技术，该系统可以在Internet/Intranet上运行。
2.3 GIS应用于环境监测
在环境监测过程中，利用GIS技术可对实时采集的数据进行存储、处理、显示、分析，实现为环境决策提供辅助手段的目的。如广东省以东深流域自然环境地理信息为基础，对东深流域的监测数据进行存储处理，利用GIS技术开发了东深流域水环境管理信息。该系统直观显示和分析东深流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源。可结合数字地图查询历年监测数据及各种统计数据，进行空间分析（如缓冲区查询与分析）、辅助决策（容量计算及污染状况的预测）为流域水环境的科学化管理和决策提供了先进的科学手段。
2.4 GIS应用于自然生态现状分析
在进行自然生态现状分析过程中，利用GIS可以比较精确地计算水土流失、荒漠化、森林砍伐面积等，客观地评价生态破坏程度和波及的范围，为各级政府进行生态环境综合治理提供科学依据。国家环保总局把GIS技术与遥感技术相结合，对我国西部12省的生态环境现状进行调查，得到了西部地区生态环境的空间分布与空间统计状况、生态环境质量状况和生态环境变化的空间规律特点，为该地区经济的可持续发展与资源环境的可持续利用提供了科学依据。青海省遥感中心将“3S”技术运用到青海湖环湖重点区域调查上，快速查清了该区域土地利用、土地覆盖现状，建立了生态环境数据库和生态环境评价指标体系，为政府规划决策、资源开发、环境保护提供了宝贵资料。
2.5 GIS应用于环境应急预警预报
建立重大环境污染事故区域预警系统，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管理，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。例如，大连市的“重大污染事故区域预警系统”把重大污染事故的多种预测模型与GIS技术相结合，当某一风险源发生事故时提供应急措施、报警信息和救援信息，为重大污染事故应急指挥奠定了基础。上海市应用GIS、RS与GPS技术开发了环保应急热线系统，该系统采用GIS技术进行污染源搜索和定位；将GIS与GPS结合起来，用于出警指挥和导航；用RS技术获取地面信息，解决了GIS基础底图动态更新问题。通过“3S”技术的综合应用，更好地发挥了GIS在环保执法和应急事件中的作用。
2.6 GIS应用于环境质量评价和环境影响评价
由于GIS能够集成管理与场地密切相关的环境数据，因而也是综合分析评价的有力工具。环境影响评价是对所有的改、扩、建项目可能产生的环境影响进行预测评价，并提出防止和减缓这种影响的对策与措施。利用GIS的空间分析功能，可以综合性地分析建设项目各种数据，帮助确立环境影响评价模型。由于GIS系统具有层的结构，可将不同的环境影响进行计算并叠加。深圳市环境保护研究所已利用GIS技术进行编制环境影响评价报告书和制图。
在区域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。如通过叠加分析，可以提取该区域内大气污染布图、噪声分布图；通过缓冲区分析，可显示污染源影响范围等。
2.7 GIS应用于水环境管理
水环境信息具有明显的空间属性和层次属性，利用GIS可以更加明确地揭示不同区域的水环境状况，反映水体环境质量在空间上的变化趋势。可以更加直观地反映如污染源、排污口、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测、水质预测、水环境容量计算、污染物削减量的分配等，以表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。目前，全国各省环保局正在使用GIS软件进行各省水环境功能区划汇总工作，在此基础上，进一步开发水环境功能区管理信息系统，实现水环境数据查询、水质评价、统计分析、水质预测等功能，将各种水环境信息以可视化的方式表达，对水环境的科学管理将具有非常重要的意义。
罗晓龙
(广东省国土资源档案馆)
摘要 本文简要介绍了广东省地质资料管理与服务的现状，并针对目前地质资料信息集群化建设中存在的问题，结合广东省地质资料管理和应用的实际情况，围绕着地质信息的集成和服务提出了广东省建设地质资料信息服务集群化的基本理念和技术方法，为地质资料信息服务集群化提供一个研究例子。
关键词 地质资料 信息服务 集群化 产业化
0 前言
地质资料信息服务集群化是矿政管理的一项重要改革，是解决地质资料管理存在问题的一项根本性措施，是对传统服务理念、服务方式和服务能力的重大变革。也是今后几年广东省地质资料管理工作的重点，是一项庞大的系统建设工程。过去的几十年里，广东省各地质部门开展了大量的地质工作，积累了海量的基础地质、矿产地质等专业资料。由于历史和技术原因，这些资料有些分散在各部门，有些还是纸质资料。地质资料的管理和应用遭遇了信息“孤岛”，即各类地质资料信息之间不能互通、共享和综合利用等瓶颈问题，导致了重复调查、投资浪费等现象。地质资料信息的巨大潜在价值未能得到充分发挥。
随着计算机、网络等相关技术的飞速发展，海量信息的集成、管理与可视化已经不再是难题。因此对已有的地质资料进行整理、实施标准化规范化、开展地质信息数据库的建库与入库，对海量地质信息进行深度整合，实现对其的综合集成与管理，推动广东省地质资料信息服务集群化建设迫在眉睫。
1 广东省地质资料管理与信息服务现状
1.1 地质资料信息资源情况
地质资料包括原始地质资料、成果地质资料、实物地质资料。地质资料按专业划分，包括基础地质、矿产地质、城市地质、水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害、地球物理和地球化学等。广东省上述专业的成果地质资料主要由广东省国土资源档案馆依据《地质资料管理条例》(国务院令第349号)接收保管，并向全社会提供利用服务。目前，全省地质资料汇交情况并不十分理想，还存在着部分欠交情况。工程地质资料因缺乏相关配套措施，全省基本未汇交；水文、环境地质资料大部分在省地质局、省地质环境监测总站等相关单位；工程地质、物化探方面的地质资料，大部分在省地质局所属各个地质队。地质资料信息资源比较分散。
1.2 网络环境建设情况
目前，广东省国土资源系统建成了上通国土资源部、下联市县国土资源局的网络体系，省国土资源档案馆建成有涉密网、政务网、互联网三网分离、分级管理的网络资源环境，可以作为地质资料信息服务集群化网络环境的组成部分。但是，全省地质资料管理没有跨行业、跨部门的网络环境，地质资料分散在各单位网络中，没有实现互联互通，建设程度也各不相同。
1.3 地质资料数据资源建设情况
省国土资源档案馆已完成了全部馆藏地质资料的图文数据库和目录数据库的建库工作，完成了储量空间数据库建库、探矿权采矿权空间数据建库，建成地质资料管理与服务系统。
省地质环境监测总站以全省县市地质灾害调查为手段、以省为单位，建立了全省市县地质灾害数据库，并着手以此为基础建立一套全省地质灾害服务预警系统。实现对全省地质灾害隐患点的动态管理，并通过与气象、水文部门的合作与数据共享，将地质环境背景资料、地质灾害数据资料、实时降雨数据有机整合，建立相关预警分析模型，对气象因素引发地质灾害实现灾前预警，为广东省地质灾害防治及应急工作提供有效时间保障和区域重点。
省地质局拥有大量一手的原始地质资料，近年来该单位基本完成了1：20万数字地质图空间数据库、1：20万水文地质图数据库、全国矿产地数据库(广东部分)、1：20万重砂数据库等数据库的建设。但是，由于经费等方面的原因，有些老化甚至严重受损的地质资料没有得到有效的保护，仍未进行数字化扫描建库工作。
广州城市建设档案馆掌握了改革开放以来广州市几乎所有的工程地质资料，该单位数据资源丰富，信息化管理水平比较高，已建成多个工程地质资料数据库。
1.4 对厅矿政管理的支撑服务情况
目前，地质资料对矿政管理的服务支撑主要有储量管理、建设项目压覆矿产资源查询服务、地质勘查以往地质工作程度核查、地质灾害检测、地下水监测等。地质灾害数据库管理系统、地下水数据库管理系统，由于其基础地理信息图层因涉密受限，目前只能在涉密机上单机操作，不能实时有效地为厅矿政管理提供服务。矿政管理的采矿权管理信息系统和探矿权管理信息系统使用的是部提供的系统，该系统仍未使用空间数据库，功能不齐，已不能满足日常行政工作的需求。矿产压覆的查询仍然沿用落后的方式，工作效率不高。
1.5 对全省经济社会发展的服务情况
地质资料广泛应用于建设项目规划建设、矿产资源开发利用、防灾减灾、科学研究、社会民生。全省所有建设项目用地审批、矿产资源开发利用、矿政管理等都离不开地质资料的信息服务和支撑。多年来，地质资料为全省经济社会发展和重大工程建设的服务取得了突出成绩，特别是为扩大内需项目提供地质资料信息服务成绩突出，省国土资源档案馆2010年被国土资源部评为“保增长保红线行动成绩显著单位”。
2 存在问题
2.1 地质资料汇交的制度保障不力、汇交机制不畅
尽管《地质资料管理条例》明确规定地质资料汇交人必须向国土资源主管部门汇交地质资料，但由于没有相应的法规制度和行政办法约束，汇交人缺乏积极性和主动性，目前还不能做到“应交尽交”，给地质资料信息服务集群化建设带来很大的不便。
2.2 地质资料信息化程度低，标准规范不统一
由于历史和技术原因，2002年以前的地质资料绝大部分是以纸质图件、报告、报表的形式管理。2002年以后，依据有关法规和规范要求，地质资料汇交了相应的电子资料，但数据格式混杂、标准不统一，造成难以在同一平台下直接进行管理。由于60多年来形成的地质资料管理工作没有跟上信息技术发展的步伐，地质资料管理手段落后、服务能力不足、利用水平低，造成资源的浪费和建设的重复投资。矿政管理信息化建设，也因地质资料信息支撑不足而只能按单一业务开展，不能做到信息平台上的管理体系建设。
目前要实现历史资料集群化管理，产业化应用，还需要突破标准规范不统一的瓶颈，构建面向地质资料集群化产业化的地质资料信息化标准。
2.3 多元地学数据整合及共享服务平台构建困难
地质资料涉及多个专业领域，包括基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、环境地质、地质灾害、地球物理和地球化学等，具有多期性、多来源、格式多样性、数据海量异构等特点。为解决各个行业领域内的专业问题，地矿单位建立了许多专业性很强的数据库和应用系统，如地质灾害预警预测系统、地下水资源监测系统、城市地质信息系统等，这些数据库系统的内容相互交叉，但是管理方式却大相径庭。如何整合已有的地质资料数据，构建统一的数据共享平台，将是地质资料集群化建设过程中急需解决的问题。
2.4 缺乏共建共享及利益分配机制
地质资料分为公益性地质资料和商业性地质资料。改革开放以来，各单位将形成的地质资料据为己有，甚至需要依靠地质资料产生经济效益来维持单位的正常运转，担心地质资料的共享将威胁到单位的生存，因此不愿意汇交或共享地质资料。地质资料信息服务集群化产业化是一项跨部门、多领域的浩大系统工程，需要各部门密切合作，相互协调。如省和地方的协调、各横向单位之间的协调、各纵向单位之间的协调等。必须建立有效的数据共享机制和利益分配机制，将公益性与商业性分平台运行，开发不同类别的信息产品，提供不同层次的利用服务。做到既公开公益性地质资料，又保护商业性地质资料，充分维护权益人的利益。使各参与共建共享的单位在承担义务的同时，能够合理分享“两化”带来的好处。因此，建立健全地质资料信息数据共建共享和利用分配机制是“两化”建设的关键。
2.5 网络互通与数据保密的问题
地质资料集群化建设将跨专业、跨部门、跨行政区域，然而目前部门与部门之间、行政区域之间都没有实现网络互通。集群化建设的重要内容就是建设地质资料数据中心，实现省级地质资料数据中心与横向和纵向各数据分中心的网络互联互通。同时，必须在安全的网络环境下，建立各专业系统数据的通信接口，保证数据中心之间的数据流转和共享安全。
2.6 缺乏法律及行政手段的保障
建设地质资料集群化项目首当其冲就是需要解决跨行业、跨部门之间的数据整合共享问题。目前，跨部门的相关单位不受地质资料管理条例的约束，数据整合无法保障。例如城市工程地质资料保存在城建档案馆，而城建档案馆并无义务共享城市工程地质资料。急需创新地质资料汇交机制，建立地质资料信息共建共享服务集群体系。
3 广东省地质资料集群化建设理念及手段方法
3.1 建设理念
针对目前地质资料信息的集群化建设中存在的问题，结合广东省地质资料管理和应用的实际情况，围绕着地质信息的集成和服务提出广东省建设地质资料集群化的两个基本理念。
3.1.1 实现地质信息与地理信息资源的深度整合
地质资料集群化建设的思路不仅是实现传统地质资料管理技术与GIS技术的简单融合，而且是实现地质资料信息数据与其他基础地理信息数据的无缝衔接。充分利用广东省馆藏的国土资源信息数据优势，利用基础地理信息数据搭建的空间平台，实现在这一平台下多源信息数据资源的整合，如影像数据与地质数据的叠合，三维模型的地质资料数据分析，地形地貌与地质矿产之间的地理关系模型等。
3.1.2 实现地质信息系统标准规范的理论研究
地质资料集群化的建设不仅仅是对地质资料集群化管理系统的建设方案的设计，更重要在于完成地质信息系统标准规范的理论研究。在整个项目研究过程中，提出地质资料信息的分类、收集、整理、整合的标准与规范。
3.2 建设方法及工作手段
3.2.1 建立并完善全省地质资料汇交、共享机制
建立集群化背景下的地质资料汇交制度，创新资料汇交和共建共享机制，初步形成地质资料数据中心的长效更新机制，保障地质资料信息服务集群化产业化工作的逐步推进。地质资料的集群化和产业化依赖于资料的汇交机制，建立集群化基础上相关地质资料汇交的制度设计，理顺汇交关系，保障资料信息的汇交；以集群化项目建设为契机，构建多方共赢的地质资料信息资源共建共享机制，形成政府搭建基本平台、地质单位和企业广泛参与的良性机制。
3.2.2 集群各类地质资料信息，形成基础数据管理服务支撑体系
完成广东省成果、原始和实物地质资料清理，对其中应数字化的重要地质资料进行数字化，并建成相关数据库。整合现有的地质资料信息数据资源，同时与相关部门和单位合作，构建广东省地质资料数据中心体系。通过对各类地质资料信息的汇集、整合，形成省级地质资料数据中心，实现对广东省地质资源及其开发利用的全面掌握，并为构建全省国土资源“一张图”数据库打下良好基础。构建广东省分布式地质资料数据中心，利用地质资料集群化成果，为各级政府、各地质行业利用与开发提供地质资料信息服务。
3.2.3 建立地质资料信息共享服务平台和网络服务体系，实现地质资料信息服务渠道和方式多元化
地质资料应用服务主要有两方面：一是为政府服务；二是为地质行业和社会公众服务，针对这两个层次的服务对象搭建应用服务平台。以应用服务为导向，拓展集群化的地质资料在政府各部门和地质行业内的应用，实现地质资料信息服务渠道和服务方式的多元化。
在地质资料数据中心的支持下开展典型应用示例研究，如加强对矿业权的监管服务，构建全省矿产资源储量价值评估服务平台，基于WebGIS的矿产资源分析预测平台等。
围绕信息资源开发利用和共享服务这条主线，充分利用已有基础，以统筹规划、集成整合、建立制度、探索机制为指导，以满足经济社会发展对地质信息日益增长的需求，培育和带动相关信息产业的形成和地质矿产市场的繁荣发展为目的，在统一的技术环境中构建多级、分布式地质资料信息服务集群化框架，从而实现丰富、多样、广泛的地质资料信息服务，逐步推进地质资料信息服务的产业化。
3.2.4 深化地质资料信息资源开发利用，逐步推进地质资料信息服务产业化
积极跟进，捕捉和发掘地质资料为政府管理支撑服务和为行业及社会应用服务的需求，在地质资料信息服务共享平台的基础上，深化地质资料信息资源的开发利用，增强参与宏观调控的针对性和灵活性，提供满足不同需求的地质资料信息服务产品，逐步推进地质资料信息服务的产业化发展。
4 结语
地质资料信息服务集群化是一项庞大的系统建设工程。需要通过促进多单位、多部门、多专业、多层次分布的地质资料信息的集成综合，充分挖掘地质资料信息资源，才能实现地质资料为经济社会发展提供全面、专业、方便、高效的服务，从而提高地质工作对经济社会发展的支撑能力。
1、原理不同
敞开式开关设备（Air Insulated Switchgear ）简称AIS，它靠空气和绝缘子使带电部分与地、相与相之间绝缘，其母线裸露，直接与空气接触，断路器可用瓷柱式或罐式，以瓷套作为设备外壳及外绝缘,其特点是外绝缘距离大，占地面积大。
气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear）简称GIS，是指全部或部分地采用气体（一般采用SF6气体作为绝缘介质）而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备。以优质环氧树脂绝缘子作支撑的封闭式成套高压电器。
2、结构不同
GIS 按结构分有以下几种：
(1)分相式。主回路分别装在独立的金属圆筒外壳内，有环氧树脂浇注绝缘子支撑，内充SF6 气体。
(2)主母线三相共筒。仅三相主母线共用一个外壳，利用绝缘子将三相母线均匀支撑在圆筒内，其他元件均为分相结构。
(3)全三相共筒。每个元件的三相集中安装于一个园筒外壳内，用环氧浇注件支撑和隔离，外壳数量少，外形尺寸小，密封环节少，外壳电流小，但相间相互影响大。
(4)复合式或称混合式H-GIS（Hybrid Gas Insulated Switchgear）是三相空气绝缘且不带母线的单相GIS。
3、优势不同
GIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低；检修工作量小时间短。共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。优越的开断性能——断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构）,充分利用了电弧自身的能量。
AIS 价格较便宜，安装及测试方便、灵活性较好、检修扩建较方便。
参考资料：百度百科-GIS
百度百科-AIS