GIS在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用.ppt

GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用 地理信息系統(tǒng) GeographicInformationSystem 簡稱GIS 是一個技術(shù)系統(tǒng) 是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ) 在計算機(jī)軟硬件的支持下 運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論 科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù) 以提供管理 決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng) 簡單的說 地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng) 它誕生于20世紀(jì)60年代 經(jīng)過了50年的發(fā)展 進(jìn)入到21世紀(jì) 隨著GIS產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品在全世界的普及 地理信息系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于軍事 資源 環(huán)境 地質(zhì) 農(nóng)林 水利電力 鐵路公路 城鄉(xiāng)規(guī)劃 宏觀決策等眾多領(lǐng)域 為人類的生產(chǎn)生活帶來了諸多便利 地理信息系統(tǒng)概述 GIS與地質(zhì) GIS在地質(zhì)上也有很多方面的應(yīng)用 許多單位用它來繪制地質(zhì)剖面圖 預(yù)測與評價礦產(chǎn)資源 分析石油地質(zhì) 監(jiān)測環(huán)境信息 應(yīng)對自然災(zāi)害等 GIS具有強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)組織能力 實踐證明 將GIS應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)方面 減輕了地質(zhì)工作量 提高了地質(zhì)工作效率 解決了地質(zhì)學(xué)的很多難題 為地質(zhì)學(xué)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間 地質(zhì)災(zāi)害 地質(zhì)災(zāi)害是指因自然因素或者人為活動引發(fā)的 危害人民生命和財產(chǎn)安全的 與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害 我國地質(zhì)災(zāi)害種類繁多 分布廣泛 活動頻繁 危害嚴(yán)重 據(jù)統(tǒng)計 上世紀(jì)八十年代末至九十年代初 每年因地質(zhì)災(zāi)害造成300 400人死亡 經(jīng)濟(jì)損失100多億元 九十年代以來 我國因地質(zhì)災(zāi)害造成的損失每年都在200億元以上 人員死亡約1000人 突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害不僅帶來重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失 而且也引發(fā)了嚴(yán)重的公共安全問題 我國政府十分重視地質(zhì)災(zāi)害的防治工作 在全國范圍內(nèi)開展災(zāi)害群測群防和減災(zāi)防災(zāi)工作 但是 由于技術(shù)手段和認(rèn)知水平的瓶頸 很多的地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)還無法滿足大范圍的信息發(fā)布以及決策支持 并且很難進(jìn)行有效地地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和防治工作 因此 進(jìn)行科學(xué)有效的地質(zhì)災(zāi)害評價 監(jiān)測 預(yù)警和及時的災(zāi)害信息發(fā)布 構(gòu)建完備的地質(zhì)災(zāi)害防治體系對降低地災(zāi)對人民群眾生命財產(chǎn)損失 減少對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境破壞意義十分重大 中國地質(zhì)災(zāi)害圖 按地質(zhì)災(zāi)害類型分為以下幾種 1 GIS在地震上的應(yīng)用2 GIS在崩塌 滑坡中的應(yīng)用3 GIS在泥石流中的應(yīng)用4 GIS在地面沉降中的應(yīng)用5 GIS在水土流失中的應(yīng)用 GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用 1 GIS在地震上的應(yīng)用 1 地震的預(yù)報由計算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動采集 異常的自動判別 然后再根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進(jìn)行地震預(yù)測 可以更客觀 更系統(tǒng)地進(jìn)行推理和智能決策 如 地震預(yù)報智能決策支持系統(tǒng) 2 地震災(zāi)害的損失評估對地震造成的經(jīng)濟(jì)損失人員傷亡的評價3 地震后的減災(zāi)用GIS提供的 最短路徑等空間分析 為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供客觀直接的意見 利用GIS做出的應(yīng)急決策主要表現(xiàn)在這幾方面 救災(zāi)方案 人員避震疏散 各危險品貯存點的危險程度警告及防保措施 地震火災(zāi)輔助決策等 GIS在地震中的應(yīng)用表現(xiàn)在 地震分析 預(yù)報 預(yù)報 抗震 減災(zāi) 救災(zāi) 災(zāi)后評估 最主要表現(xiàn)在預(yù)報 災(zāi)害評估和減災(zāi) 中國地震震中分布 2 GIS在崩塌 滑坡中的應(yīng)用 崩塌 滑坡的災(zāi)前風(fēng)險評估將GIS引入崩塌 滑坡災(zāi)害危險性評價 主要是考慮到GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力和其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析能力 將其作為地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的分析工具 來加速崩塌 滑坡危險性評價的過程 提高危險性評價的精度 同時由于GIS獨特的空間分析功能 和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力使得在崩塌 滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價過程中又衍生出一些只有GIS才能完成的評價方法 而且 這種充分利用GIS功能的危險性評價方法還在不斷的產(chǎn)生 GIS支持下的崩塌 滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的目的是區(qū)分出不同危險性等級區(qū)域 并通過危險性制圖來反映 滑坡 滑坡崩塌 滑坡崩塌毀壞民居 3 GIS在泥石流中的應(yīng)用 利用GIS可以建立泥石流空間數(shù)據(jù)倉庫 通過空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對泥石流的激發(fā)因素 爆發(fā)時間和規(guī)模與環(huán)境背景條件的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定量分析 以幫助我們更加深入地研究泥石流的形成機(jī)理 建立相對精確的泥石流預(yù)報模式 在泥石流形成機(jī)理 泥石流預(yù)報模式研究的基礎(chǔ)上 可以建立泥石流預(yù)警的知識庫 最終建立泥石流預(yù)警專家系統(tǒng) 達(dá)到泥石流預(yù)警的智能化和自動化 舟曲泥石流 舟曲泥石流航拍 4 GIS在地面沉降中的應(yīng)用 GIS提供了一種認(rèn)識和理解地學(xué)的新方式 其強(qiáng)大的空間分析功能和數(shù)據(jù)庫管理能力為城市地面沉降的研究提供了一個卓有成效的途徑 GIS可以從空間和時間的角度對地面沉降進(jìn)行預(yù)測 利用GIS技術(shù)作為平臺 結(jié)合地面沉降模擬和預(yù)測方法 充分利用GPS和遙感數(shù)據(jù) 建立一個沉降動態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警系統(tǒng) 并利用GIS實現(xiàn)地面沉降的可視化 地陷 城市地陷 城市地陷 山村地陷 京津冀地區(qū)沉降地圖 5 GIS在水土流失中的應(yīng)用 一般是將影響水土流失的各因素的專題圖分別輸入GIS并建立起完整的數(shù)據(jù)庫 然后通過GIS的疊加分析 拓?fù)浞治龅炔僮?并配以一些特定的算法程序 可以進(jìn)行水土流失強(qiáng)度 水土流失危險性及各侵蝕因子的制圖操作 利用GIS 通過將各影響因子專題圖進(jìn)行疊加 實現(xiàn)了小流域的水土流失危險性評價制圖 黃土高原水土流失 中國水土流失類型分布 黃土高原的水土流失 流水侵蝕造成的土壤鹽漬化 地質(zhì)災(zāi)害GIS實現(xiàn)的功能 1 地質(zhì)災(zāi)害評價和管理利用地理信息系統(tǒng)的各種功能 建立地質(zhì)災(zāi)害空間信息管理系統(tǒng) 管理地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料 顯示并查詢地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征信息 評價地質(zhì)災(zāi)害的危害程度 分析地質(zhì)災(zāi)害和影響因素之間的關(guān)系 提出減輕和防治地質(zhì)災(zāi)害的措施 對將來可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測 2 地質(zhì)災(zāi)害的危險性分區(qū)評價由于各種地質(zhì)因素本身的不確定性 以及地質(zhì)因素之間相互作用的復(fù)雜性 在收集大量的基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境資料前提下 利用對這些基礎(chǔ)資料進(jìn)行有效地處理來提高數(shù)據(jù)的可靠性 通過選取合適的評價預(yù)測指標(biāo) 運用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析模型 對研究區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性等級的劃分 從而為地質(zhì)災(zāi)害的管理及防治和預(yù)警決策提供依據(jù)3 GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用中 GIS所起的作用主要是管理時空數(shù)據(jù) 進(jìn)行空間分析 專家系統(tǒng)所起的主要作用是利用專家知識和空間目標(biāo)的事實推理判定災(zāi)害的危險程度 二者的結(jié)合將使專家經(jīng)驗得到推廣 減少野外和室內(nèi)手工作業(yè)工作量 使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)管理成為可能 災(zāi)害監(jiān)測與應(yīng)急業(yè)務(wù)運行體系 針對我國地質(zhì)災(zāi)害分布基本情況 必須結(jié)合先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 3S技術(shù) 數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及實時監(jiān)測技術(shù)才能達(dá)到有效預(yù)防和監(jiān)測 構(gòu)建及時有效的災(zāi)前 災(zāi)中以及災(zāi)后全面的評價 監(jiān)測 評估和重建體系 地質(zhì)災(zāi)害防治GIS的形式 1 基于遙感技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查2 基于GIS技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估3 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)4 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)5 地質(zhì)災(zāi)害Web采集信息服務(wù)系統(tǒng)6 移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集與上報系統(tǒng)7 建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)8 遙感地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測手段 1 基于遙感技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查 遙感技術(shù)節(jié)省人力時間 無調(diào)查盲區(qū)的全景覆蓋的特點使廣泛其應(yīng)用于地災(zāi)調(diào)查 尤其近十年來 高分辨率衛(wèi)星遙感相繼問世并投入商業(yè)化運營 這對查清地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀提供了完全的技術(shù)保障 在查清地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上 可以利用遙感技術(shù)對地災(zāi)隱患體或隱患區(qū)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測 對于緩慢位移的地災(zāi)隱患體 可采用高程精度達(dá)毫米級的INSAR雷達(dá)遙感技術(shù)監(jiān)測 對泥石流隱患區(qū)可以利用高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測其孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)變化 這樣的動態(tài)監(jiān)測 再輔以少量的地面排查 可有效地掌握地災(zāi)隱患體或隱患區(qū)的動態(tài)變化 提高臨災(zāi)氣象預(yù)報預(yù)警的準(zhǔn)確性 遙感地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域詳查 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場排查 2 基于GIS技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估是對地質(zhì)災(zāi)害的活動程度進(jìn)行調(diào)查 監(jiān)測 分析 評估的工作 主要評估地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力 地質(zhì)災(zāi)害危險性通過各種危險性要素體現(xiàn) 分為歷史災(zāi)害危險性和潛在災(zāi)害危險性 地質(zhì)災(zāi)害潛在危險性評估是指未來時期將在什么地方可能發(fā)生什么類型的地質(zhì)災(zāi)害 其災(zāi)害活動的強(qiáng)度 規(guī)模以及危害的范圍 危害強(qiáng)度的一種分析 預(yù)測 地質(zhì)災(zāi)害潛在危險性受多種條件控制 具有不確定性 通過GIS可以對地質(zhì)災(zāi)害危險性影響因素分布構(gòu)建單獨的因子圖層 如坡度圖層 坡向圖層 植被覆蓋 降雨分布 地質(zhì)巖組 人類活動等 綜合分析得出各個因子對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)率 最后加權(quán)得到地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價圖 易損性評價圖 破壞損失評價圖以及防治工程評價圖 浙江省滑坡 泥石流 地質(zhì)災(zāi)害概覽預(yù)報圖 ArcGIS地理建模脆弱性分析 脆弱性評估 3 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警基本采用地質(zhì)災(zāi)害與降雨等資料 預(yù)報模式主要有3種 一是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)與雨量 預(yù)報雨量和前期實際雨量 相疊加 二是僅用雨量進(jìn)行判斷 三是用地質(zhì)災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境 致災(zāi)因子和承災(zāi)體之間的非線性復(fù)雜關(guān)系 結(jié)合統(tǒng)計學(xué) 模糊數(shù)學(xué) 灰色系統(tǒng) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等科學(xué)理論 建立地質(zhì)災(zāi)害的失穩(wěn)機(jī)制和解算方法 充分利用地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)驗數(shù)據(jù)和降雨量等信息開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)將為預(yù)警提供科學(xué)的決策支持 在災(zāi)害發(fā)生之前進(jìn)行將損失減低到最低 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ArcGIS在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面的支持可從三個層面來講 數(shù)據(jù)層 邏輯層和表示層 其中數(shù)據(jù)層用來輸入 存儲和管理數(shù)據(jù) 邏輯層用來對地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合和融合 處理地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的建模和空間分析 表示層是將地質(zhì)災(zāi)害中的信息展現(xiàn)給用戶 提供查詢 檢索和統(tǒng)計等功能 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下 4 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng) 構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫 將地質(zhì)調(diào)查得到的一些列成果如區(qū)域地質(zhì)調(diào)查圖 礦產(chǎn)水文環(huán)境地質(zhì)圖 地理物理 航空物探 地理化學(xué) 遙感影像 底圖 數(shù)據(jù)庫專題內(nèi)容等數(shù)據(jù)都可以統(tǒng)一放入Geodatabase中 Geodatabase除了提供可伸縮性的數(shù)據(jù)規(guī)模管理外 還可以通過建立屬性域值規(guī)則解決屬性定義不一致問題 建立關(guān)聯(lián)機(jī)制解決非空間信息冗余問題 建立拓?fù)湟?guī)則解決不同片區(qū)之間的接圖關(guān)系問題 另外 Geodatabase也提供多用戶協(xié)同工作 從而大大改善工作效率 開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng) 主要基于ArcGISEngine技術(shù)開發(fā)而成的C S架構(gòu)程序 可以對各地質(zhì)災(zāi)害隱患點信息進(jìn)行全面管理 對地質(zhì)災(zāi)害點災(zāi)情信息進(jìn)行綜合管理 提供地質(zhì)災(zāi)害點分布圖GIS功能 還可以集成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價子系統(tǒng)以及監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng) C S架構(gòu)地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng) 5 地質(zhì)災(zāi)害Web采集信息服務(wù)系統(tǒng) 地質(zhì)災(zāi)害Web采集發(fā)布系統(tǒng)主要基于ArcGISServer技術(shù)構(gòu)建 主要用于地質(zhì)監(jiān)測人員在線錄入地質(zhì)災(zāi)害信息 實現(xiàn)在線信息采集 發(fā)布共享 此外 系統(tǒng)可以將各類地質(zhì)災(zāi)害信息和遙感地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)通過Web進(jìn)行發(fā)布 以實現(xiàn)信息及時傳遞和共享 系統(tǒng)還可以對移動監(jiān)測巡查人員進(jìn)行GPS定位 查看各個巡查人員實時位置 及時了解災(zāi)害巡查情況 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng) 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)界面 疊加遙感影像 地質(zhì)災(zāi)害移動巡查人員在線位置監(jiān)控 6 移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集與上報系統(tǒng) 通過GPRS CDMA和3G移動通訊網(wǎng)絡(luò) 可利用PDA設(shè)備或智能手機(jī)APP在任何時間 地點及時地獲取雨量雨情 預(yù)報預(yù)警 災(zāi)害情況 衛(wèi)星 氣象雷達(dá)云圖 防災(zāi)通訊錄 天氣預(yù)報等信息 從而進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治的災(zāi)情上報與移動應(yīng)急指揮 移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集系統(tǒng)需要集成GPS功能 能夠通過無線技術(shù)將實時地質(zhì)災(zāi)害信息傳遞給中心服務(wù)器網(wǎng)關(guān) 中心服務(wù)器通過適當(dāng)處理 便能及時的將地質(zhì)災(zāi)害信息顯示的Web發(fā)布系統(tǒng)中以實現(xiàn)信息協(xié)同 內(nèi)置的GPS定位功能可以對地質(zhì)災(zāi)害巡查人員的位置進(jìn)行實時定位 并可以有效反應(yīng)在Web以及C S地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)界面上 7 建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng) 我國地質(zhì)災(zāi)害信息大都與降雨分布密切相關(guān) 因此 建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)對于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測 預(yù)警將能夠起到極大的作用 可以通過氣象條件與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的關(guān)系 建立地質(zhì)災(zāi)害與氣象因素的關(guān)系 分析地質(zhì)災(zāi)害與降水量的關(guān)系 總結(jié)出誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界雨量 雨強(qiáng) 通過山洪地質(zhì)災(zāi)害與氣象因素的關(guān)系研究 確定山洪地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警方法 建立山洪地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情情報背景資料數(shù)據(jù)庫 結(jié)合災(zāi)情采集上報系統(tǒng)可以快速采集山洪地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報預(yù)警信息 將地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報結(jié)果與