淺析GlS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

丁 一

（江西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，江西 南昌 330000）

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境地質(zhì)狀況逐漸引起了人們的關(guān)注。GIS技術(shù)是一種先進(jìn)地理信息管理軟件，應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行探究，對(duì)各個(gè)地區(qū)的資源應(yīng)用情況做出評(píng)價(jià)，有助于結(jié)合城市的建設(shè)發(fā)展目標(biāo)，避免盲目資源利用與開(kāi)發(fā)，為可持續(xù)發(fā)展與建設(shè)指明方向。對(duì)特定地區(qū)內(nèi)部的地形、土地資源、水文、生物多樣性等信息進(jìn)行整理，能夠?yàn)楦嘈畔⒓夹g(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)，有助于實(shí)現(xiàn)資源深度挖掘與利用，參與區(qū)域資源的合理配置決策，從而加強(qiáng)區(qū)域環(huán)境管理。因此，對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)的方法進(jìn)行研究具有較高的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。筆者從生態(tài)環(huán)境地質(zhì)角度，以GIS技術(shù)為核心，對(duì)相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)在生態(tài)地質(zhì)環(huán)境狀況評(píng)價(jià)中的應(yīng)用過(guò)程進(jìn)行以下探究。

1 生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)的單元?jiǎng)澐址椒?/h2>

在采用GIS技術(shù)對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)之前，應(yīng)針對(duì)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境特征，選擇合適的評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐址椒?，區(qū)域內(nèi)部劃分成多個(gè)小評(píng)價(jià)單元，明確評(píng)價(jià)單元的自然、人居屬性，而后根據(jù)區(qū)域的發(fā)展需求進(jìn)行指標(biāo)評(píng)價(jià)，從而達(dá)到科學(xué)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)的目的。目前，常用的評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐址椒ㄓ校?/p>

一是三角形剖分法，通常小地形劃分采用較多。將區(qū)域內(nèi)的地形按照三角形單元進(jìn)行劃分，采用數(shù)值模擬對(duì)每個(gè)小三角區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)。

二是正方形網(wǎng)格劃分法。該方法與傳統(tǒng)的地理坐標(biāo)柵格劃分較接近，根據(jù)研究面積的大小選擇合適的方格比例，逐步對(duì)每個(gè)方格內(nèi)部區(qū)域的數(shù)據(jù)展開(kāi)對(duì)比評(píng)價(jià)，通常適用于面積較大的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)區(qū)域。

三是不規(guī)則多邊形網(wǎng)格劃分法。該方法主要用于地質(zhì)環(huán)境具有明顯邊界線(xiàn)的區(qū)域，按照生態(tài)環(huán)境地質(zhì)自身的特征，對(duì)區(qū)域進(jìn)行不規(guī)則劃分。

四是行政區(qū)劃分法。結(jié)合城市各個(gè)地區(qū)行政邊界，按照人們所習(xí)慣性接受的劃分方式對(duì)各個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。該方法對(duì)于省、市區(qū)域來(lái)說(shuō)容易整合，信息可用于更多的方面，能夠?yàn)槌鞘谢ㄔO(shè)提供有效決策。

五是專(zhuān)項(xiàng)因素劃分法。在構(gòu)建區(qū)域評(píng)價(jià)指標(biāo)之后，按照不同的指標(biāo)因素分布特征，對(duì)區(qū)域進(jìn)行不同程度的劃分，從而在同類(lèi)因素當(dāng)中達(dá)到更好的評(píng)價(jià)效果。

2 GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

GIS技術(shù)應(yīng)用下，對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)明確研究目標(biāo)與指標(biāo)選取的基本原則，制定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，從自然、人居兩個(gè)方面分別選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)，從而探究各個(gè)指標(biāo)因素之間的關(guān)系。

2.1 指標(biāo)選取原則

采用GIS技術(shù)對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)遵循以下指標(biāo)原則：一是針對(duì)性與主導(dǎo)性。每個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)條件都有著一定的差異，居住人口、生物種群、水文環(huán)境等勢(shì)必不同，選取指標(biāo)應(yīng)具有針對(duì)性，明確主導(dǎo)的指標(biāo)因素，使其符合該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀。二是普適性與協(xié)調(diào)性。在選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)充分考慮到是不是大多劃分單元均具有該因素條件，如果不具備則不具有相應(yīng)的對(duì)比條件，應(yīng)予以排除。三是數(shù)據(jù)易獲性與量化性。選取的指標(biāo)應(yīng)是采用GIS技術(shù)或其他信息技術(shù)能夠獲取的數(shù)據(jù)，亦或者可用其他數(shù)據(jù)直接量化或間接量化可以對(duì)比分析的數(shù)據(jù)。

2.2 地形數(shù)據(jù)預(yù)處理

采用GIS對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)的過(guò)程中，要先對(duì)獲得的地形數(shù)據(jù)、遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，將地形圖中所包含的信息提取出來(lái)。首先，對(duì)研究地區(qū)的地形圖進(jìn)行掃描，留下各個(gè)地區(qū)的地理坐標(biāo)，并對(duì)地理位置進(jìn)行校正。而后采用數(shù)字高程模型，對(duì)研究地區(qū)中的邊界線(xiàn)、道路、河流等地質(zhì)環(huán)境要素進(jìn)行矢量處理，得到數(shù)字地形圖。結(jié)合DEM模型，在ArcGIS中完成網(wǎng)格化操作，將數(shù)字地形圖按照特定的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐諿1]。其次，采用GIS技術(shù)對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行全境影像覆蓋，并獲得的影像采取準(zhǔn)歸一化處理，調(diào)整影像中各個(gè)地質(zhì)環(huán)境因素的色調(diào)，對(duì)大氣輻射、太陽(yáng)高度角、日地距離等進(jìn)行校正，得到準(zhǔn)歸一化處理影像。而后針對(duì)研究區(qū)域與遙感影像，對(duì)正好覆蓋在數(shù)字地形圖的部分進(jìn)行鑲嵌、裁剪、融合處理，用RGB合成的色彩圖像對(duì)研究區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行解釋?zhuān)瑢⒖赡軙?huì)用到的信息因素突出表示，從整體上提升遙感圖像的呈現(xiàn)效果。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)確立

生態(tài)環(huán)境的系統(tǒng)十分復(fù)雜，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子之間可能存在緊密關(guān)聯(lián)，也可能相互獨(dú)立，在確立評(píng)價(jià)指標(biāo)的過(guò)程中，應(yīng)首先對(duì)該區(qū)域地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，探究其生態(tài)環(huán)境地質(zhì)中存在的各類(lèi)要素，從要素與評(píng)價(jià)單元中逐步提取因子數(shù)據(jù)[2]。對(duì)于絕大部分研究地區(qū)來(lái)說(shuō)，評(píng)價(jià)指標(biāo)可從以下要素中提取選擇。

2.3.1 地形要素

地形要素從根本上反映出了該研究地區(qū)的地貌變化，不論是何種地貌，均是由不同的坡面構(gòu)成，因此為了探究地形的變化，可從坡面的角度出發(fā)，提取坡面、坡向因子。不論是怎樣的研究地區(qū)，其地質(zhì)環(huán)境如何，地形對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)造成的影響始終存在。因此，地形因子是評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)的基本因子之一。

2.3.2 水文要素

水文環(huán)境從根本上影響著該區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境要素，不論是農(nóng)業(yè)、植被還是人居，均離不開(kāi)豐富的水源。大多地區(qū)的主要水文條件包括河流、湖泊等因素，因此想要量化水文要素，還需要從水源的密集度出發(fā)。如，針對(duì)不同評(píng)價(jià)單元內(nèi)的河網(wǎng)等密度進(jìn)行加權(quán)處理，得到每個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)的水文條件表征。

2.3.3 氣候要素

盡管氣候因素容易受到其他因素的干擾，但氣候?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境地質(zhì)的影響也不容忽視，尤其是日照對(duì)植被生長(zhǎng)的影響、降雨對(duì)區(qū)域水文條件的影響等，均在一定程度上影響著自然環(huán)境與人居環(huán)境。因此，針對(duì)特定區(qū)域氣候要素進(jìn)行研究時(shí)，可選擇年降水量、年平均氣溫等評(píng)價(jià)因子。

2.3.4 土壤要素

對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)與自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)來(lái)說(shuō)，土壤是確保植被生長(zhǎng)的基本要素。因此，土壤的質(zhì)地、土壤的濕度均需要進(jìn)行量化研究。土壤的質(zhì)地主要受到砂礫、粉粒等含量的影響，可根據(jù)植被的生長(zhǎng)需求，劃分為不同的等級(jí)，從而達(dá)到量化土壤因子的目的。

2.3.5 地質(zhì)構(gòu)造、巖性、災(zāi)害要素

特定研究區(qū)域內(nèi)部是否會(huì)出現(xiàn)巨大的地質(zhì)災(zāi)害，取決于其地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境?？梢哉f(shuō)，地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)自然環(huán)境、人居環(huán)境的影響巨大，一旦出現(xiàn)強(qiáng)烈的地質(zhì)作用，則可能會(huì)造成大面積環(huán)境破壞。因此，地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性具有較強(qiáng)的量化價(jià)值。

2.3.6 植被要素

對(duì)于生態(tài)環(huán)境地質(zhì)來(lái)說(shuō)，植被覆蓋率在一定程度上決定著空氣質(zhì)量，也決定著區(qū)域自然環(huán)境的現(xiàn)狀。植被覆蓋可直接根據(jù)遙感影像，對(duì)特定研究區(qū)域內(nèi)的植被覆蓋信息進(jìn)行提取，得到區(qū)域內(nèi)植被指數(shù)。

3 GIS技術(shù)下的生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)及質(zhì)量等級(jí)劃分

3.1 自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)

自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)中，主要影響因素有地質(zhì)條件、自然資源、氣候水文等方面，不考慮社會(huì)因素的影響。評(píng)價(jià)指標(biāo)主要選擇坡面因子、地質(zhì)構(gòu)造因子、地質(zhì)災(zāi)害因子、植被覆蓋率、土壤質(zhì)量因子、年降水量、年均氣溫、河網(wǎng)線(xiàn)密度。將選擇好的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行量化，采用GIS技術(shù)從遙感影像中提取相關(guān)數(shù)據(jù)，而后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。針對(duì)不同的評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐忠?guī)則，可選擇多種評(píng)價(jià)模型，如層次分析模型等，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)的自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)做出綜合評(píng)價(jià)，探究每種因子對(duì)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)的貢獻(xiàn)度，進(jìn)一步分析各個(gè)因子之間可能存在的作用關(guān)系，從而更好地對(duì)該區(qū)域作出自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量等級(jí)劃分。根據(jù)質(zhì)量等級(jí)，明確該研究區(qū)域內(nèi)自然生態(tài)環(huán)境較好的地區(qū)與自然生態(tài)環(huán)境較差的地區(qū)，為當(dāng)?shù)卣峁┳匀簧鷳B(tài)環(huán)境管理的可靠依據(jù)，從質(zhì)量等級(jí)較低的區(qū)域入手，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境治理。

3.2 人居生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)

人居生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)當(dāng)中，主要影響因素包括地形條件、氣候水文條件、地質(zhì)構(gòu)造條件、地質(zhì)災(zāi)害條件、社會(huì)條件等。由于人類(lèi)居住環(huán)境的選擇受到地形條件的影響，地勢(shì)較緩的地區(qū)更適合人類(lèi)居住。因此評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇主要包括地形坡度、坡向、高程、年降水量、年均氣溫、河網(wǎng)等密度、地質(zhì)災(zāi)害因子、人口密度、交通等。采用GIS技術(shù)遙感影像對(duì)所需的因子數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，而后根據(jù)不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)量化規(guī)則，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)單元內(nèi)的指標(biāo)進(jìn)行量化?？刹捎米匀簧鷳B(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)選用的模型，使得兩者之間的數(shù)據(jù)處理結(jié)果方式相同，對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)因子中的主成分貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，劃分出各個(gè)地區(qū)的人居生態(tài)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量等級(jí)。根據(jù)質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，該地區(qū)政府可針對(duì)評(píng)價(jià)較好的地區(qū)，加強(qiáng)城市化建設(shè)，注重發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)，打造適合人類(lèi)居住的城市，提高人居幸福指數(shù)。針對(duì)人居生產(chǎn)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量較差的地區(qū)，及時(shí)采取關(guān)注，了解居民生活中的需求與生活中的不便，加強(qiáng)交通建設(shè)，提高質(zhì)量等級(jí)。

4 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)GIS技術(shù)在生態(tài)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)中的具體應(yīng)用過(guò)程，從自然生態(tài)環(huán)境地質(zhì)、人居生態(tài)環(huán)境地質(zhì)兩個(gè)方面，構(gòu)建不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)特定研究區(qū)域內(nèi)的自然、人居環(huán)境做出評(píng)價(jià)。采用該方法對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)研究，對(duì)城市化建設(shè)以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)均有著一定的促進(jìn)作用。GIS技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了信息的處理效率，更有助于提取準(zhǔn)確的地質(zhì)條件數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量等級(jí)劃分提供可靠依據(jù)。