GIS在地質(zhì)災害評價中的應用

1、 GIS在地質(zhì)災害評價中的應用思路研究摘要:本文基于筆者在災害地理和gis應用方面的研究,以gis在地質(zhì)災害評價中的應用為研究對象,論文首先分析了地質(zhì)災害評價的意義,進而探討了gis技術的發(fā)展過程和趨勢,在此基礎上,筆者分析了地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災害評價中的應用思路,相信對從事相關工作的同行能有所裨益。關鍵詞:gis 地質(zhì)災害評價應用中圖分類號:p5 文獻標識碼:a 文章編號:1672-3791(201206(b-0009-02災害是人類社會共同的敵人。地質(zhì)災害是自然災害的一種,是在地質(zhì)作用下,地質(zhì)自然環(huán)境惡化,造成人類生命財產(chǎn)損毀或人類賴以生存和發(fā)展的資源、環(huán)境發(fā)生嚴重破壞的現(xiàn)象或過程。常見的

2、地質(zhì)災害形式主要有6種,它們分別是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降。地質(zhì)災害危險性評價是通過對地質(zhì)災害活動程度以及對地質(zhì)災害各種活動條件的綜合分析,評價地質(zhì)災害活動的危險程度,確定地質(zhì)災害活動的密度、強度(規(guī)模、發(fā)生概率(發(fā)展速率以及可能造成的危害區(qū)的位置、范圍。其評價的核心是地質(zhì)災害的活動強度,一般情況,致災作用的活動程度決定了地質(zhì)災害發(fā)生可能性的大小、危險性的大小。從定性分析看,地質(zhì)災害的活動強度越高,危險性越大,災害的損失越嚴重。地質(zhì)災害危險性評價是在大量收集、分析處理地質(zhì)資料的基礎上,運用恰當?shù)臄?shù)學評價 模型,計算各評價單元的危險性,然后劃分出相應的危險性級別,進而進行地

3、質(zhì)災害危險性區(qū)劃,為國家進行地質(zhì)災害防治規(guī)劃提供科學依據(jù)。我國是世界上地質(zhì)災害危害最嚴重的國家之一。地質(zhì)災害已嚴重制約著國民經(jīng)濟的發(fā)展,威脅著人民的生命和財產(chǎn)的安全,成為影響我國社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。近年來我國地質(zhì)災害頻繁發(fā)生,已成為人們普遍關心的主要問題之一。因此,進行地質(zhì)災害危險性評價工作能為國家進行地質(zhì)災害防治規(guī)劃提供科學依據(jù),對地質(zhì)災害的預防和減輕意義重大,直接關系到經(jīng)濟的發(fā)展和社會的穩(wěn)定。地質(zhì)災害的形成是一個極其復雜的問題、受很多因素影響,而這些因素本身具有不確定性、模糊性以及與各地質(zhì)因素相互作用的復雜性等特點。而且,地質(zhì)災害是一種活躍的動態(tài)環(huán)境變化過程,它的預測與防治是

4、一項龐大的系統(tǒng)工程,所涉及的數(shù)據(jù)信息是巨大的。通過人工管理檔案的方式采用大量的地質(zhì)災害信息,這不但費時、費力而且效益不好;同樣,采用傳統(tǒng)的管理信息系統(tǒng)的方法進行信息收集、傳輸、處理和決策,缺乏空間特性和空間分析能力,這些傳統(tǒng)的、分散式的數(shù)據(jù)信息管理己無法反映當前日益嚴重的地質(zhì)災害現(xiàn)狀,不能很好的反映出地質(zhì)災害的空間分布特性,這就給地質(zhì)災害危險性評價的研究帶來一定困難。目前,地質(zhì)災害危險性評價的方法有很多,可分為定性和定量方法。定性的方法主要是根據(jù)主觀經(jīng) 驗對地質(zhì)災害危險性進行定性描述,存在很大的主觀性;而定量的方法則是對地質(zhì)災害發(fā)生的可能性進行估計,在很大程度上消除了定性方法的主觀性。gis技

5、術強大的空間信息管理和分析能力為地質(zhì)災害的研究提供了強有力的工具、解決方案和獨特的研究方法,已被廣泛應用于地質(zhì)災害評價研究之中,正逐步成為本領域研究的發(fā)展方向之一。gis技術不僅能有效地管理影響地質(zhì)災害發(fā)生的各種內(nèi)在因素,又能有效地管理各種外部動力因素,使地質(zhì)災害研究工作進入一個新的信息化、數(shù)字化、定量化的階段。而層次分析法是一種解決多因素復雜系統(tǒng),能避免由人的主觀性所導致的權重預測與實際情況相矛盾的現(xiàn)象,是目前求取地質(zhì)災害影響因子權重的較好方法,對描述因子的影響力有很好的效果;但該方法卻無法有效的反映評價結果的空間分布格局,存在一定的不足;而gis技術具有較強的空間分析能力,恰好可以解決上述

6、不足。1 gis技術的發(fā)展過程和趨勢1.1 地理信息系統(tǒng)的概念地理信息系統(tǒng)(gis是一項以計算機為基礎的新興技術,圍繞著這項技術的研究、開發(fā)和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科,是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)。在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的 形式表示處理的結果。此外地理信息系統(tǒng)又是一門以應用為目的的信息產(chǎn)業(yè),它的應用可深入到各行各業(yè)。目前世界上常用的gis軟件已達400多種。它們大小不一,風格各異。國外較著名的有arc/in

7、fo,genamap,mge等;國內(nèi)較著名的有mapgis,geostar和citystar等。雖然gis起步晚,但它發(fā)展快,目前已成功地應用到一百多個領域。1.2 地理信息系統(tǒng)在國內(nèi)外的應用現(xiàn)狀盡管現(xiàn)存的地理信息系統(tǒng)軟件很多,但對于它的研究應用,歸納概括起來有兩種情況:一是利用gis系統(tǒng)來處理用戶的數(shù)據(jù);二是在gis的基礎上,利用它的開發(fā)函數(shù)庫二次開發(fā)出用戶的專用的地理信息系統(tǒng)軟件。目前已成功地應用到了包括資源管理、自動制圖、設施管理、城市和區(qū)域的規(guī)劃、人口和商業(yè)管理、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等九大類別的一百多個領域。在美國及發(fā)達國家,地理信息系統(tǒng)的應用遍及環(huán)境保護、資源保護、災害

8、預測、投資評價、城市規(guī)劃建設、政府管理等眾多領域。近年來,隨我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展,加速了地理信息系統(tǒng)應用的進程,在城市規(guī)劃管理、交通運輸、測繪、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、制圖等領域發(fā)揮了重要的作用,取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。主要應用于以下幾個方面。(1地理信息系統(tǒng)在地理空間數(shù)據(jù)管理中的應用;(2gis在綜合分析評價與模擬預測中的應用;(3gis的空間查詢和空間分析功能的 應用;(4gis的輸出功能在地圖制圖中的應用;(5運用gis系統(tǒng),建立起專題信息系統(tǒng)和區(qū)域信息系統(tǒng);(6地理信息系統(tǒng)與遙感圖像處理系統(tǒng)的結合的應用。2 地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災害研究中的應用近來,隨著計算機技術的發(fā)展和普及,以及gis技

9、術在地球科學領域應用的蓬勃發(fā)展,gis強大的空間信息管理和分析能力已被廣泛應用于地質(zhì)災害評價研究之中,為地質(zhì)災害的研究開辟了一個嶄新的途徑,對評價地質(zhì)災害后果、減輕地質(zhì)災害的影響可起到積極的作用。地質(zhì)災害研究是涉及地質(zhì)、地貌、氣象、人文、人類活動等諸多領域的一個龐大和復雜的多元信息綜合分析過程。目前,國內(nèi)外利用地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災害研究中的應用大致有以下幾個方面。2.1 地質(zhì)災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)災害空間信息管理系統(tǒng),管理地質(zhì)災害調(diào)查資料,顯示并查詢地質(zhì)災害的空間分布特征信息,評價地質(zhì)災害的危害程度,分析地質(zhì)災害和影響因素之間的關系,提出減輕和防治地質(zhì)災害的措施,對

10、將來可能發(fā)生的地質(zhì)災害進行預測。2.2 地質(zhì)災害的危險性區(qū)劃評價由于各種地質(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雜性,在收集大量的基礎地質(zhì)環(huán)境資料前提下,利用gis對這些基礎資料進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 價預測指標,運用恰當?shù)臄?shù)學分析模型,進行地質(zhì)災害危險性等級 的劃分,從而為地質(zhì)災害的管理及防治和預警決策提供依據(jù)。 2.3 地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū) 在地質(zhì)災害防治區(qū)劃中應用 gis 技術,是利用其強大的空間數(shù)據(jù)管 理與空間分析模型方面的功能,對地質(zhì)災害調(diào)查所獲取的信息進行 處理,實現(xiàn)地質(zhì)災害易發(fā)程度計算機自動化分區(qū)。首先確定致災因 子,對致災因子進行易發(fā)程度

11、分區(qū)賦值。再求出致災因子的敏感系 數(shù),將各致災因子圖層進行基于 gis 空間分析的圖層疊加。最后將 疊加后的圖層屬性進行加權綜合,得出易發(fā)程度,進行易發(fā)程度計 算機自動化分區(qū)。gis 空間分析法所得出的地質(zhì)災害易發(fā)程度分區(qū) 圖,反映了地質(zhì)災害易發(fā)程度的現(xiàn)勢規(guī)律,而且實現(xiàn)了對區(qū)域地質(zhì) 災害的空間預測。 2.4 對地質(zhì)災害風險性分析 對于地質(zhì)災害的危險性分析,國內(nèi)外研究的較少,理論上也比較不 成熱,目前較廣泛應用的模型有:信息量模型、多元統(tǒng)計分析模型、 模糊綜合評判模型、基于人下神經(jīng)網(wǎng)絡遺傳算法等的模型,其中:將 gis 技術與其它模型結合起來是進行區(qū)域地質(zhì)災害危險性分析的較 為有效的方法。 2.

12、5 地質(zhì)災害預警技術 地質(zhì)災害預警系統(tǒng)包括地質(zhì)災害的災情模擬評價、預測預報和防 治問題及地理空間數(shù)據(jù)庫的建立、空間定位及空間分析下進行地質(zhì) 災害災情模擬預報分析,以能夠存儲、處理、分析、計算和成圖而 著稱的地理信息系統(tǒng)具有得人獨厚的優(yōu)勢在進行多因子定量模擬 分析和對因子間相互定量關系研究方面,地理信息系統(tǒng)的多源地學 專題信息復合疊加處理功能等顯示出了明顯的優(yōu)勢和極高的效率。 對受控于多種因素影響和作用的地質(zhì)災害的定量仿真模擬和預測 預報具有十分重要的理論指導意義和實用價值,在地質(zhì)災害防治中 會發(fā)揮越來越重要的作用,把我國的地質(zhì)災害防治研究工作提高到 一個新的水平。 總之,gis 為人類由客觀世界到信息世界的認識、抽象過程以及由 信息世界返回客觀世界的利用改造過程的發(fā)展和轉(zhuǎn)化,創(chuàng)造了空前 良好的條件和環(huán)境。目前,地理信息系統(tǒng)技術已經(jīng)廣泛滲透到了多 種學科領域,在地質(zhì)災害研究中的應用方興未艾,尤其在地質(zhì)災害 評價和管理、地質(zhì)災害的危險度區(qū)劃評價和 gis 與專家系統(tǒng)的集成 應用方面進展很快,在人類生活和國民經(jīng)濟中起著重要的作用