基本概念

生态环境保护与管理

生态环境：环境学将地球环境划分为四个域,并形象地称之为"圈",即大气圈、水圈、岩石圈(土圈)和存在于此三圈界面或交接带的生物圈。以人类为中心进行考察,生物圈是人类环境的一个组成部分,而且是与人类生存和发展关系极其密切的环境,通常我们把生物圈---地球上最大的生态系统视为生态环境。人类的生产和生活作用于生态环境，导致环境的变化。自然环境剧烈变化，或者侵入自然系统中有害物质数量过大，超过自然系统的调节功能，就会破坏生态平衡，使人类或生物受害。随着人们以工业化和城市化为核心的大规模经济开发的不断深入，生态系统承受的压力越来越大，造成严重的环境问题，给人类生存带来极大的威胁。

我国生态环境现状：我国现阶段生态环境主要问题是,森林破坏严重、土地环境恶化、环境污染严重、农业污染严重、生物多样性面临威胁。
我国生态环境保护与管理现状：传统的环境监测、评价和管理的技术方法其应用范围小，现势性差，信息不足，不能适应大范围区域生态环境问题在时间上的深远性，空间上的广延性及影响的综合性、区域性、复杂性等特点，因此在生态环境数据的监测收集、动态跟踪和信息的处理分析方面遇到很大障碍。

生态环境空间信息系统

空间信息技术概述：空间信息技术，也就是"3S"技术是以RS（遥感）、GIS（地理信息系统）、GPS（全球定位系统）为基础的新的综合技术。RS作为一种获取和更新空间数据的强有力的手段，能提供时效性强、准确度高、监测范围大、具有综合性的定位定量信息。GIS是空间数据的获取、储存、检索、分析及显示的专门化数据管理系统。GPS具有不依赖于地面控制点，在空中直接将遥感图象定位的功能。"3S"技术目前已广泛应用于农业、林业、地质、地理、海洋、水文、气象、环境监测和军事侦查等各个领域。

生态环境空间数据：生态环境信息是开展环境监测、分析评价、模拟预测和规划决策的依据，而生态环境空间数据是生态环境信息的数量化或地图化表示。作为一种反映生态-环境系统中人类的施力、系统的状态、人类的反馈与系统表现出来的环境效应之间的时空关系及其数量比例、特征性质的地球空间数据，生态环境空间数据具有一系列独特的特征，突出表现如下:
ａ.空间参考性和空间拓扑特征。
ｂ.时序性特征。
ｃ.分布式特征。
ｄ.多维性和多尺度特征。

生态环境空间信息系统：运用"3S"集成技术采集、存储、管理、分析和描述总体或某一个区域的生态环境数据的空间信息系统。能够实时反映生态环境状况在时间和空间上的变化信息，从而达到监测、分析、评价和管理研究区域的生态环境的目的，为管理部门和生产部门的模拟预测和管理决策提供决策支持意见与建议，以提高决策水平。

原理与方法

生态环境空间信息系统的工作模式：ＲＳ和ＧＰＳ主要是作为环境信息获取手段,它们在常规环境监测技术的辅助下,获取不同尺度,不同来源的环境要素空间与属性信息,ＧＩＳ则作为信息处理和系统服务的用户界面，建立生态环境空间信息库，提供用户系统各种功能实现的接口。另外，采用多媒体计算机技术、网络技术、专家系统技术等以增强系统的功能。

系统的构成：从系统的功能来看,数据采集与输入模块能将不同来源、不同尺度、不同种类的数据以标准的格式输入系统的数据库(即ＧＩＳ的数据库);数据存储与管理模块对数据进行存储与管理,实现空间数据与属性数据的分类管理与有机联接,对数据共享、更新等进行系统管理;数据处理模块对数据按用户的要求进行各种应用处理,实现数据向信息的转化,提供初步的应用服务;空间分析模块则利用ＧＩＳ的功能模块和各种应用环境空间分析模型对数据进行分析,实现多源数据的综合处理与应用,提供用户需要的分析结果;决策支持模块是在专家系统(ＥＳ)技术与决策支持系统(ＤＳＳ)技术的支持下,提供环境保护与治理的决策支持意见与建议,以提高决策水平;结果输出模块则以图形、文本等不同形式,不同媒质将处理和分析的结果输出提供使用。通过这些模块的综合应用和有机联接,可以实现研究地区生态环境动态综合监测的各项任务。
生态环境空间信息系统特点：无论是从生态环境管理自身的发展来说，还是从空间信息技术的发展来看，为了实现生态环境的可持续发展，必须建立集成"3S"技术的生态环境空间信息系统。其优越性在于：
（1）克服传统方法的缺点，充分利用现代空间空间信息技术实现对各种环境要素的综合、动态、实时监测,获取丰富全面的信息;
（2）建立生态监测信息库。计算机和3Ｓ技术为生态环境监测信息管理动态化、宏观化提供了一种新的技术手段。建立生态监测信息库，融汇观测数据、实验室分析数据、统计数据、文字数据、地图数据、图象数据等,并进行产业化管理,储存生态环境状况的背景值,以便预测和对照判定生态环境发展趋势,为生态环境监测及评价提供参考依据。
（3）利用ＧＩＳ进行数据处理与空间分析,克服了分析方法的不足,实现了环境信息分析的空间与属性一体化分析与综合处理的功能,提高了环境分析与评价的精度,同时还可实现对环境演变的模拟和预测;
(3)监测与分析的效率高、成本低、精度高、用途广,较传统方法在各方面都有较大的优越性。

生态环境空间信息系统应用：
环境影响评价：GIS用于多因子综合评价，污染物数字浓度模型生成，景观视觉效果分析，评价图生成等。GIS结合RS影像生成不同的土地利用类型图，如某一地区的水体分布、农业用地、城市用地和自然植被分布图等，可用于区域影响评价和战略环境影响评价（SEA）
在生态系统中植被研究：对区域的植被演化等情况进行监测、分析，了解植被演化的动态，为决策提供服务。如植被识别，植物季相节律的研究，植被类型的研究，植物退化演替研究，植物生物量研究等。
在生态系统中对土壤的研究：土地利用、土地覆盖研究，土壤水分研究，土壤填土，土壤沙化、盐碱化及土壤侵蚀研究。
生态环境管理规划与宏观决策。地理信息系统在生态环境研究中应用广泛,主要有环境监测、生态环境质量评价与环境影响评价、环境预测规划与生态管理以及面源污染等。
自然灾害预警及灾情分析。进行灾情预警预报；对灾情进行动态监测；分析探讨灾情发生的成因与规律；进行灾害调查；灾害监测；灾害评估。