地理信息系统在环境科学中的应用外文翻译资料

 2022-08-09 16:07:49

英语原文共 156 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

摘要

环境科学作为一门年轻的科学学科，在最近几十年中正在迅速发展。随着人口的增长和新技术的引入，环境问题的种类和数量也在增长，从而导致了更多环境学科的多样化。其中之一是环境化学，用于处理环境的化学污染及其后果。但是，环境化学的挑战（例如复杂的污染物行为和命运）要求科学学科提供工具和技术，而不仅仅是化学，例如气象学，地质学，水文学，社会学，地理学，制图学和地理信息系统（GIS）。

本论文描述并论证了信息的空间成分的重要性，这是绝对大多数环境化学数据的一部分。这些数据具有很大的潜力，可以通过GIS进行处理，分析和可视化，并且GIS可以帮助揭示与其他物理和社会经济环境描述符的可能关系。本文还描述了可用于环境化学的各种GIS方法，工具和数据，以及与此相关的一些挑战。论文的实验部分更详细地介绍了GIS在环境化学研究中成功应用的几种情况，尤其着重于在环境建模中使用GIS。

论文实验部分的第一部分（第2章）报告了两个案例研究，其中使用GIS处理输入数据以对空气中的多环芳烃（PAH）分散进行建模，并可视化建模结果。在这些研究中，GIS是不可替代的工具，因为它具有处理大量输入数据的能力，并且有助于理解弥散模型与被动空气采样结果之间差异的原因。第2章的第二部分介绍了在莫拉瓦河流域上应用复杂的多隔室环境模型来估算土壤和河水中prsquo;p-DDT的运输路径和命运。在这项研究中，GIS在流域输入数据的准备和处理中也起着至关重要的作用。第三部分简要介绍了使用GIS分析生成和可视化支持科学研究结果的信息的三种情况。

目录

1简介

1.1 GIS

1.1.1 GIS结构

1.1.2 GIS软件

1.1.3 GIS数据结构和可用性

1.2环境科学的发展

1.2.1环境化学

1.3 GIS在环境科学中的使用

1.3.1感兴趣区域概述

1.3.2规划抽样活动

1.3.3未知值的估算技术

1.3.4空间分析及其使用

1.3.5 GIS在环境模型中的作用

1.4 GIS在环境科学中的使用挑战

1.4.1环境数据的可用性和质量

1.4.2物质行为的复杂性

1.4.3链接GIS与模型

2实验工作

2.1使用空气扩散模型基于GIS的空气中PAHs浓度评估

2.2使用GIS辅助的机械模型评估p，p-DDT土壤浓度的长期时间趋势

2.3将空间分析用于环境研究支持

3重点和结论

4参考

5短期课程

6出版物清单

7会议演讲和海报清单

8附件清单

图形清单

图1-1：（a）栅格和（b）矢量数据的示例。

图1-2：结构五环PAH：苯并[a] py。

图1-3：p，p-DDT的结构

图1-4：研究总览图示例为

图1-5：可视化示例显示采样点周围区域的种群计数变异性图1-6：克里格空间插值方法的结果与土地利用回归之间的比较，由于缺少测量点，克里格方法的效果很差

图1-7：四种类型的空间插值的示例：逆距离加权，普通克里金法，样条曲线和径向基函数在同一通用数据集上，显示了这些方法之间的差异。

图2-1：通过SYMOS 97扩散模型在冬季和夏季计算的Valascaron;skeacute;Meziřiacute;čiacute;中苯并（a）re的浓度

图2-2：根据SYMOS 97扩散模型在冬季和夏季计算出的Liberec中苯并（a）re的浓度。

图2-3：摩拉瓦河流域研究区的土地利用，子汇水面积划分和测量地点。图2-4：中国山区森林土壤中不同海拔的PCB浓度。还显示潜在源影响指数（IPSI）的计算值。

图2-5：在GIS环境中叠加人口数据和后向轨迹以进行IPSI计算的示例。

图2-6：覆盖总体数据和PBDE采样频率。

图2-7：可视化的活动空气采样量与纬度的关系。

第1章

引言和背景

几千年前，人类创造了基本的地图版本。这些是简单的二维描绘，例如在南摩拉维亚的巴甫洛夫地区发现的刻有猛5000象牙的河谷的25,000年历史图（克里玛，1988年）。从那时起，在建立地理科学学科的同时，制图的艺术，策略，目的和技术也发生了很大变化。从古代开始到中世纪到现在，地理一直被认为是最接近地图制作的学科。地理学是一门科学学科，试图回答诸如“事物在哪里”，“如何到达事物”，“它们像什么”，“它们之间的距离是多少”以及“它们如何受到事物影响”的问题。在他们旁边。”可以通过地图提供对这些问题的最方便，最全面的答案。

随着在古代，中世纪和近代早期发现世界的新区域，需要探索和记录新区域，而地图是最好的方式。从1700年代开始，各种科学学科的发展促进了以地图形式可视化的现象和主题的大量增长。所谓的“专题图”已成为自然科学（如水文学，地质学，气象学，地貌学，气候学，冰川学等）以及社会科学（如社会学，历史，经济，政治，人类学等）的重要组成部分（Buchroithner andFernaacute;ndez，2011; Clarke，2003）。由于不再考虑将不同科学领域的地图制作成仅仅是地理学的一部分，因此制图学在1949年被正式承认是一门独立的科学（Buchroithner和Fernaacute;ndez，2011年）。 20世纪，制图技术的发展使大量用于科学和非科学目的的地图都可以生产，例如旅游，装饰等。

如此广泛的主题地图的开发和使用导致对用于创建和操纵空间数据的更好工具的需求。地理信息系统（GIS）的发展满足了这一需求。该概念框架起源于1950年代，当时发明了当今常见的地图叠加技术。地图叠加允许将多个主题进行组合，从而创建可用于许多目的的专题地图（Clarke，2003年），尽管早期使用起来非常麻烦，因为它涉及到透明地图的实际叠加。第一个软件包出现在1960年代末和70年代末，但是发展最快的软件包是1980年代和90年代的信息技术兴起（Clarke，2003； Goodchild，2009）。如今，有各种各样的处理空间信息的软件，提供了多种工具来帮助数百万用户处理许多类型，格式和来源的数据。除了专业许可的软件外，还有许多免费的GIS软件程序，以及在线提供的大量免费空间数据，这使得每个可以使用PC的人都可以创建地图和/或空间数据。但是，这也会带来负面影响，因为这会增加质量不佳或空间数据和地图错误的可能性。

利用制图学和GIS的科学学科列表不断增长，因为总是有新的挑战，主题和现象需要空间数据和地图来辅助。随着1960年代和1970年代环境科学的兴起，人们开始意识到环境问题，例如合成农药的不利影响，工业灾害和其他人为活动，因此空间数据和地图成为解决这些问题的重要工具。例如，随着气候变化科学的出现，显示预测的气温变化的地图也随之出现；由于集约化农业对土壤的广泛开发，绘制了土壤易受侵蚀的地图。 GIS在了解化学污染方面也特别有帮助，因为显示和分析环境区域污染水平的地图用于评估新发现的污染物。本文将探讨GIS在环境科学中的广泛应用，介绍科学的现状，并提出未来的方向和进展。

1.1地理信息系统

1.1.1 GIS结构

如上所述，地理信息系统是许多科学学科中使用的强大工具。 GIS的定义通常将其定义为在组织，使用和呈现空间数据时开发的全部技术，例如“地理信息系统是一种基于计算机的工具，可以分析，存储，操纵和可视化地图上的地理信息”（GIS 地理，2015年）。这表明“ GIS”一词不仅包含制作地图的软件，还包含更多内容。 首先，取决于空间覆盖率，空间分辨率，细节量和格式，GIS数据集通常是异常大量的数据。 这些需要足够的硬件容量才能创建，存储或更新这些数据集。 其次，如果没有足够的格式和质量的数据来满足预期用途，GIS将毫无用处。 这些可以从商业数据提供商处购买，可以从在线数据库中免费获得，也可以由用户创建，这通常是非常耗时的工作，但是有时是唯一可行的方法。 最后，还需要合格，训练有素和经验丰富的人员来创建，存储和更新数据，以及执行提供可靠结果并创建正确和高质量地图的分析。

1.1.2 GIS软件

从商业软件包到免费和开源软件（FOSS），都有许多GIS软件包可用。 当前，可能最广泛使用的一个程序是由环境系统研究所（ESRI）开发的ArcGIS（ESRI，2015年），它提供了用户友好的图形界面，处理不同类型的地理对象的能力以及一组强大的工具。 和扩展（Pistocchi，2014年）。 但是，越来越多的具有不同脚本语言和完整性的FOSS家族。

最全面和最受欢迎的是GRASS，QuantumGIS，ILWIS，uDig，SAGA，OpenJump，MapWindow GIS等（Shekhar和Xiong，2008； Steiniger和Bocher，2008； Steiniger和Hunter，2013）。

这些FOSS在科学界的用途可能比在私营公司中广泛，因为它们更适合于开发需要原始方程式和方法的环境模型（Pistocchi，2014年）。

在本论文进行的所有研究中，都使用了商业化的ArcGIS软件，这主要是由于其通用性和广泛的功能。科学界和科学出版物也广泛使用ArcGIS。格列佛等。 （2011），Hafner等。 （2005），Zou等。 （2011），Pistocchi等人（2010b），Kuboscaron;ova等人（2009）和VoPham等人（2009）。 （2015）。它最大的优点之一就是用户支持非常丰富。 ESRI会通过软件的“帮助”部分正式提供此服务，并在线提供支持讨论（http://blogs.esri.com/esri/或https://geonet.esri.com/），以及各种手册和教程。但是，许多在线GIS论坛和在线讨论通常更重要和更有用，其中讨论了工具和分析的正确使用以及针对软件偶尔遇到的错误的解决方案。示例是http://www.giscafe.com/或http://www.gislounge.com/）。最后，大学网页上提供了许多免费的ArcGIS教程，以支持其GIS类，例如

https://www.trentu.ca/library/madgic/gisguides。

1.1.3 GIS数据结构和可用性

1.1.3.1坐标系

GIS中使用的任何空间数据的必要部分是坐标系，通常基于椭圆体（由形状，大小和方向定义）和大地水准面，作为地球表面的近似值。存在许多坐标系，它们要使用的区域尺寸不同。我们区分两种基本类型的坐标系：地理坐标系和投影坐标系。

在地理坐标系（GCS）中，坐标由大地水准面上方或下方的纬度，经度和海拔高度指定。最常见的GCS是1984年定义的世界大地测量系统（WGS84）。国家级的一些大地测量机构还基于不同的椭球和大地水准面开发了自己

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[238961]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章