畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于GIS的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究

河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄PAGEPAGEI畢業(yè)設(shè)計(jì)[論文]題目：基于GIS的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)研究河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中文摘要PAGEIII摘要滑坡是組成山坡的部分巖土在一定的地質(zhì)條件下以及在環(huán)境因素不斷的變化和作用下，以重力為主、沿向外緩傾的帶或面產(chǎn)生向臨空作整體或幾大塊向下、向前的移動(dòng)現(xiàn)象?；碌陌l(fā)生給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的災(zāi)難，隨著3S技術(shù)的飛速發(fā)展，RS、GIS被廣泛應(yīng)用于滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃和預(yù)測(cè)研究。特別是GIS技術(shù)，由于其儲(chǔ)存圖層的多層次性、挖掘和計(jì)算地質(zhì)數(shù)據(jù)的快捷性以及空間形態(tài)模擬的超強(qiáng)能力，為滑坡災(zāi)害事故的預(yù)測(cè)提供了新的思路和方法。本文以滑坡為對(duì)象研究在GIS基礎(chǔ)上的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)，首先建立滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)，再根據(jù)滑坡的特點(diǎn)提出了多種滑坡空間預(yù)測(cè)和時(shí)間預(yù)測(cè)的模型和方法，針對(duì)不同的情況將這些模型和方法進(jìn)行對(duì)比，擇出最優(yōu)模型方法和數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)以便能夠直觀的顯示和輸出滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，達(dá)到對(duì)滑坡災(zāi)害準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。關(guān)鍵詞：滑坡，地理信息系統(tǒng)，空間預(yù)測(cè)，時(shí)間預(yù)測(cè)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractAbstractLandslideispartofthegeotechnicalslopeincertaingeologicalconditionsandenvironmentfactorsintheconstantchangeandeffect,giveprioritytogravity,alongwiththesoft-hardinterbeddingorsurfacesdeformingtowardasawholeorlargepiecesofmovingforwardanddownwardphenomenon.Thelandslidehappenedtothecountryandbroughtthebigdisaster,with3Stechnologyrapiddevelopment,RS,GISarewidelyusedinlandslideriskdivisionandpredictionresearch.EspeciallytheGIStechnology,becauseitsstoragelayersofthehierarchy,theminingandmorecalculatedthepromptnessofgeologicaldataandspaceformofsimulationsuperability,forlandslidedisasteraccidentpredictionprovidesnewtrainofthoughtandmethod.InthispaperfortheobjectinGISlandslideresearchonthebasisoflandslidedisasteraccidentforecastsystem,weestablishedthelandslidedatabasefirst,thenaccordingtothecharacteristicsofthelandslideputforwardavarietyoflandslideforecastandtheforecastofspacetimemodelandmethod,inviewofthedifferentsituationwillbethemodelandmethodiscompared,andchoosetheoptimalmodelmethodanddatatogethertobeabletodisplayandintuitiveoutputthelandslideforecastresults,topredictthelandslidedisasterforecastlastly.Keywords:landslide,GIS,spaceprediction,timeprediction河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄目錄1緒論 11.1研究意義 11.2研究目的 31.3國(guó)內(nèi)外的研究綜述 31.4研究范圍與技術(shù)路線 52開(kāi)發(fā)工具概述 62.1ArcEngine概述 62.1.1ArcEngine介紹 62.1.2ArcEngine的主要特點(diǎn) 72.1.3ArcEngine的主要功能： 72.2VisualBasic概述 82.2.1VisualBasic介紹： 82.2.2VisualBasic的主要特點(diǎn): 83系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 103.2系統(tǒng)的基本功能 113.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 114滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè) 134.1數(shù)據(jù)管理模塊 134.1.1空間數(shù)據(jù)庫(kù) 134.1.2屬性數(shù)據(jù)庫(kù) 144.2數(shù)據(jù)預(yù)處理 155系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法 175.1空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊 175.1.1基本原理 175.1.2預(yù)測(cè)方法與模型 175.2時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊 195.2.1時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊綜合概述 195.2.2中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)及模型方法 205.2.3短臨預(yù)報(bào)及模型方法 235.3災(zāi)情損失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊 275.4結(jié)果顯示和輸出模塊 286結(jié)論 29參考文獻(xiàn) 30致謝 32河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論P(yáng)AGE10 1緒論1.1研究意義我國(guó)是世界上地質(zhì)災(zāi)害比較嚴(yán)重的國(guó)家之一，近年來(lái)隨著社會(huì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程日漸加快、西部大開(kāi)發(fā)的開(kāi)啟、水利水電工程的開(kāi)發(fā)、切坡建房、公路開(kāi)挖和植被破壞等人類活動(dòng)的加劇，對(duì)地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造造成了嚴(yán)重破壞，為各種災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件?；率且粋€(gè)開(kāi)放性的體系，是一個(gè)灰與白、確定性與隨機(jī)性、漸變與突變、平衡與非平衡、有序與無(wú)序等對(duì)立統(tǒng)一的系統(tǒng)，滑坡以其發(fā)生頻繁、分布廣泛、所造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡巨大而被列為除地震外的地質(zhì)災(zāi)害之首。滑坡作用過(guò)程屬于一種自然地質(zhì)現(xiàn)象，但其造成的后果卻是一種社會(huì)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，具有災(zāi)害性，不僅給人類生命安全帶來(lái)威脅，而且對(duì)財(cái)產(chǎn)、環(huán)境、資源等造成破壞?；率侵感逼律系耐馏w或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象，見(jiàn)圖1.1。在發(fā)育時(shí)間上滑坡主要有同時(shí)性和滯后性兩個(gè)特點(diǎn)：對(duì)于同時(shí)性，有些滑坡受誘發(fā)因素如強(qiáng)烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等自然活動(dòng)和不合理的開(kāi)挖、爆破等人類活動(dòng)的作用后，立即活動(dòng)。對(duì)于滯后性，有些滑坡發(fā)生時(shí)間稍晚于誘發(fā)作用因素的時(shí)間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動(dòng)之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯，該類滑坡多發(fā)生在暴雨、大雨和長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)降雨之后，滯后時(shí)間的長(zhǎng)短和滑坡體的巖性、結(jié)構(gòu)及降雨量的大小有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大，則滯后時(shí)間越短。此外，人工開(kāi)挖坡腳之后，堆載及水庫(kù)蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動(dòng)因素誘發(fā)的滑坡的滯后時(shí)間的長(zhǎng)短與人類活動(dòng)的強(qiáng)度大小及滑坡原先穩(wěn)定程度有關(guān)，人類活動(dòng)強(qiáng)度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低，則滯后時(shí)間越短。人們對(duì)滑坡災(zāi)害事故的發(fā)生不具有先知性，因而造成的后果是無(wú)法想象的。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，僅在我國(guó)，包括崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失每年可達(dá)30～50億元左右。并且，在近幾年滑坡發(fā)生的次數(shù)和可能性有逐漸增加的趨勢(shì)。因此，對(duì)于滑坡災(zāi)害事故的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有十分重要的意義，它的研究對(duì)于減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失有著積極作用。圖1.1滑坡圖片1.2研究目的滑坡每年給我國(guó)帶來(lái)的災(zāi)難非常巨大，進(jìn)行滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)做到提前防災(zāi)減災(zāi)極其重要，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息管理規(guī)?；潭容^低，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前工作的需要。而GIS具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和圖像可視化功能，將GIS的各種功能應(yīng)用于滑坡災(zāi)害當(dāng)中，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)獲得的災(zāi)害信息加以處理和模擬，真正做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑坡災(zāi)害的發(fā)生，最大程度上減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。1.3國(guó)內(nèi)外的研究綜述自20世紀(jì)80年代末，隨著聯(lián)合國(guó)國(guó)際減災(zāi)十年（INDR）計(jì)劃的啟動(dòng)，包括滑坡在內(nèi)的自然災(zāi)害引起了國(guó)際社會(huì)的空前重視，許多國(guó)際和區(qū)域性自然災(zāi)害合作研究計(jì)劃相繼實(shí)施，極大地推動(dòng)了全球范圍內(nèi)包括降雨滑坡在內(nèi)的自然災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究，在國(guó)際減災(zāi)十年行動(dòng)中期國(guó)際減災(zāi)十年秘書(shū)處成立了包括地質(zhì)災(zāi)害專家小組在內(nèi)的6個(gè)專家工作小組。1998年的《波茨坦宣言》中強(qiáng)調(diào)：早期預(yù)警應(yīng)該是各國(guó)和全球21世紀(jì)減災(zāi)戰(zhàn)略中的關(guān)鍵措施之一。1999年聯(lián)合國(guó)成立了國(guó)際減災(zāi)戰(zhàn)略秘書(shū)處，該秘書(shū)處隨后成立了跨國(guó)際組織的特別工作小組，2000年該小組決定將推動(dòng)災(zāi)害早期預(yù)警實(shí)踐，將早期預(yù)警作為減災(zāi)的主要對(duì)策之一。目前，委內(nèi)瑞拉、美國(guó)、日本、香港等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都已經(jīng)開(kāi)展了面向公眾的區(qū)域性降雨滑坡實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)精度可以達(dá)到以小時(shí)衡量。這些國(guó)家或地區(qū)的共同特點(diǎn)是：擁有長(zhǎng)期、比較完整的降雨資料，具有布置密度比較合理的降雨遙控監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，完成了詳細(xì)的災(zāi)害調(diào)查和深入的災(zāi)害發(fā)育特征、災(zāi)害易發(fā)區(qū)或危險(xiǎn)區(qū)分區(qū)研究評(píng)價(jià)。在這些國(guó)家和地區(qū)中，以美國(guó)和香港的預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程最具有代表性。在滑坡災(zāi)害預(yù)警方面，主要體現(xiàn)在將GIS技術(shù)應(yīng)用于空間預(yù)測(cè)與時(shí)間理論的研究。從全世界的范圍來(lái)看，美國(guó)是世界上開(kāi)展滑坡災(zāi)害預(yù)警最早的國(guó)家，先后于1985年、1992年、1993年、1997年、2000年在舊金山海灣地區(qū)、夏威夷州、加勒比海的波多黎各、俄勒岡州和弗吉尼亞州建立了滑坡實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在理論上，主要致力于滑坡災(zāi)害啟動(dòng)臨界降雨強(qiáng)度與降雨持續(xù)時(shí)間關(guān)系的研究，針對(duì)不同滑坡區(qū)對(duì)氣候的敏感性程度不同，分別采用Cannon-Elleon模型和Wieczoin模型確定舊金山海灣地區(qū)一般敏感性滑坡區(qū)和非常敏感滑坡區(qū)滑坡啟動(dòng)的臨界降雨判據(jù)。1985年，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和美國(guó)國(guó)家氣象服務(wù)中心聯(lián)合建立了一套滑坡實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于1982年2月3～5日在該地區(qū)發(fā)生的一次特大暴雨所引發(fā)的滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)，建立了滑坡與降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的臨界關(guān)系曲線，該曲線作為后來(lái)滑坡實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)曲線。該系統(tǒng)于1986年2月12～21日在舊金山海灣地區(qū)的另一次特大暴雨災(zāi)害中應(yīng)用于滑坡預(yù)報(bào)，并得到檢驗(yàn)。目前，美國(guó)地調(diào)局研究人員已經(jīng)或正在加勒比海其他國(guó)家，如委內(nèi)瑞拉、薩爾瓦多、洪都拉斯等國(guó)建立滑坡災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)，1999年云南省各地國(guó)土資源管理部門(mén)與民政、氣象、水利等部門(mén)，共同構(gòu)建了省、地、縣、鄉(xiāng)、村五級(jí)地質(zhì)災(zāi)害群測(cè)群防體系，對(duì)轄區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)明確責(zé)任人，進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。2003年，三峽庫(kù)區(qū)建立了專業(yè)隊(duì)伍與群測(cè)群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)體系，建成了庫(kù)區(qū)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。該監(jiān)測(cè)預(yù)警工程分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別為基于綜合監(jiān)測(cè)獲取現(xiàn)場(chǎng)信息為核心的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和管理為核心的地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)和基于地理信息系統(tǒng)減災(zāi)防災(zāi)決策支持為核心的預(yù)警系統(tǒng)。2003～2005年期間，殷坤龍等在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了基于WEBGIS的地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)研究。通過(guò)對(duì)浙江省地質(zhì)災(zāi)害與降雨量、降雨歷時(shí)、降雨強(qiáng)度等關(guān)系的研究，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)和空間預(yù)測(cè)結(jié)果，建立了適用于浙江省的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)等級(jí)的科學(xué)劃分依據(jù)，開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)模型的理論研究。研究結(jié)果經(jīng)過(guò)在示范縣的實(shí)際驗(yàn)證，表明模型具有較好的實(shí)用性和可靠性。2003年4月7日，中國(guó)國(guó)土資源部和中國(guó)氣象局簽訂了《國(guó)土資源部和中國(guó)氣象局關(guān)于聯(lián)合開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警工作協(xié)議》。該協(xié)議提出氣象預(yù)警的總體思路。根據(jù)斜坡巖體的含水量必須達(dá)到某一極限時(shí)才可能在一次降雨過(guò)程中產(chǎn)生崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的基本規(guī)律，基于地質(zhì)環(huán)境條件、氣象因素和人類活動(dòng)因素，將全國(guó)劃分為7個(gè)大區(qū)28個(gè)預(yù)警區(qū)，根據(jù)全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)資料制作了各預(yù)警區(qū)的預(yù)報(bào)預(yù)警判斷圖，根據(jù)檢索到的研究資料建立了部分預(yù)警區(qū)的判據(jù)校正圖。據(jù)此，在每天收到中國(guó)國(guó)家氣象中心發(fā)來(lái)的全國(guó)降雨預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)半小時(shí)內(nèi)，對(duì)所預(yù)報(bào)的次日降雨過(guò)程是否誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、誘發(fā)災(zāi)害的空間范圍和危害強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)報(bào)預(yù)警。在于存在氣象預(yù)報(bào)精度有待加強(qiáng)、雨量站點(diǎn)與地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)之間的距離存在誤差、地質(zhì)環(huán)境——?dú)庀笠蛩伛詈蠙C(jī)制的研究尚很薄弱以及人類活動(dòng)方式、強(qiáng)度和斜坡破壞模式尚缺乏科學(xué)界定等因素，造成該研究的預(yù)警精度還有待提高。盡管近年來(lái)在滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但研究程度僅限于根據(jù)降雨情況預(yù)測(cè)災(zāi)害可能發(fā)生的區(qū)域，尚未和預(yù)報(bào)區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及區(qū)劃成果相結(jié)合，導(dǎo)致在制定減災(zāi)防災(zāi)預(yù)案時(shí)缺少針對(duì)性。因而，滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)研究的發(fā)展趨勢(shì)是滑坡等災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)同風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型間的有機(jī)結(jié)合，從而建立起具有減災(zāi)防災(zāi)決策功能的時(shí)空預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)。據(jù)此，管理部門(mén)可以制定相應(yīng)的減災(zāi)防災(zāi)對(duì)策，部署實(shí)施減災(zāi)防災(zāi)措施，使減災(zāi)管理做到有的放矢。[1]1.4研究范圍與技術(shù)路線本論文針對(duì)產(chǎn)生滑坡的各種因素和情況進(jìn)行研究，收集研究區(qū)的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，同時(shí)利用各種數(shù)學(xué)模型和方法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行空間分析和時(shí)間分析，對(duì)災(zāi)區(qū)災(zāi)情損失進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)。GIS系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的形式各異，主要有獨(dú)立開(kāi)發(fā)、單純二次開(kāi)發(fā)、集成二次開(kāi)發(fā)三種形式。其中集成二次開(kāi)發(fā)是指以通用編程軟件尤其是面向?qū)ο蟮目梢曢_(kāi)發(fā)工具（如PB、VisualC++、VisualBasic、Delphi等）為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用GIS工具軟件實(shí)現(xiàn)GIS基本功能。集成二次開(kāi)發(fā)既可以充分利用可視化軟件開(kāi)發(fā)工具的高效方便的編程功能，又可以充分利用GIS工具軟件完備的空間數(shù)據(jù)可視化分析處理功能，集二者之所長(zhǎng)，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，而且使用面向?qū)ο蟮目梢暬浖_(kāi)發(fā)出來(lái)的應(yīng)用程序具有良好的外觀、完善的功能、可靠性好、便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此，本系統(tǒng)主要研究在WindowsXP操作系統(tǒng)環(huán)境下，基于ArcEngine組件和VisualBasic開(kāi)發(fā)環(huán)境如何建立滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2開(kāi)發(fā)工具概述河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2開(kāi)發(fā)工具概述2開(kāi)發(fā)工具概述2.1ArcEngine概述2.1.1ArcEngine介紹ESRI公司推出的ArcEngine是一個(gè)能夠提供應(yīng)用軟件所需的必要的空間分析功能，并允許軟件開(kāi)發(fā)人員集中精力構(gòu)建軟件特定邏輯的GIS框架。它是為響應(yīng)ESRI用戶的請(qǐng)求而創(chuàng)建的，可以把豐富的ArcGIS技術(shù)按產(chǎn)品進(jìn)行分類，并將其空間分析功能嵌入新的或已有的應(yīng)用軟件中。ArcEngine同ArcGISDesktop一樣都是由ArcObject（簡(jiǎn)稱AO）搭建起來(lái)的。用ArcEngine開(kāi)發(fā)出來(lái)的GIS程序的功能只能無(wú)限接近ArcGISDesktop。ArcEngine不是一個(gè)終端用戶產(chǎn)品，而是軟件開(kāi)發(fā)人員的工具包，包括一系列制圖組建。它使程序員能夠向現(xiàn)有應(yīng)用軟件中添加動(dòng)態(tài)制圖和GIS功能，或者構(gòu)建自定義制圖與GIS解決方案。ESRI給它的定義是嵌入式GIS，其目的是很清楚的，就是要讓ArcEngine滲透到GIS的各個(gè)角落，構(gòu)建特定功能的GIS系統(tǒng)。使用ArcEngine開(kāi)發(fā)工具包，編程人員在創(chuàng)建制圖與空間分析的用戶化界面時(shí)便擁有了空前的靈活性。可以將ArcEngine組件與其他軟件組件相結(jié)合，來(lái)利用地圖與用戶收集管理的信息的相互關(guān)系。ArcEngine的核心是AO組件。ArcEngine是一組完備的并且打包的嵌入式GIS組件庫(kù)和工具庫(kù)。用戶可以用來(lái)構(gòu)建自己的GIS和制圖應(yīng)用程序。并且這些對(duì)象是平臺(tái)獨(dú)立的，可以從不同的平臺(tái)來(lái)訪問(wèn)。用戶可以擴(kuò)展對(duì)象庫(kù)，并且完全控制應(yīng)用軟件用戶界面的外形和感覺(jué)。ArcEngine由開(kāi)發(fā)工具包和運(yùn)行時(shí)環(huán)境組成（圖2.1）：BaseServicesDataAccessMapBaseServicesDataAccessMapAnalysisDeveloperComponentsMapPresentation·ArcGISEngine圖2.1ArcGISEngine的組成部分2.1.2ArcEngine的主要特點(diǎn)ArcEngine作為一套強(qiáng)大的GIS開(kāi)發(fā)組件，具有以下特征:（1）標(biāo)準(zhǔn)的GIS框架：ArcEngine為開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)框架。ArcGISDesktop就是由這套相同的軟件對(duì)象（ArcObject）構(gòu)建的。ArcEngine既耐用，又具有可擴(kuò)展性，而且其強(qiáng)大的功能使得開(kāi)發(fā)人員集中于解決特定的問(wèn)題，而不是從頭開(kāi)始構(gòu)建GIS功能。（2）成本適宜的配置:ArcEngineRuntime在每臺(tái)計(jì)算機(jī)上都可得到授權(quán)。這允許多個(gè)ArcGIS應(yīng)用軟件在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，因此只需要一個(gè)單用戶運(yùn)行時(shí)（Runtime）的授權(quán)成本。（3）開(kāi)發(fā)控制器：ArcEngine提供了一套公用的開(kāi)發(fā)控制器，它允許開(kāi)發(fā)人員輕松配置高性能的具有共同外形和感覺(jué)的應(yīng)用軟件。這可以使用戶在學(xué)習(xí)使用Engine開(kāi)發(fā)時(shí)少走彎路，進(jìn)而可以迅速在開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件時(shí)得到回報(bào)。（4）跨平臺(tái)功能：ArcEngine及其所有相關(guān)對(duì)象與控制器可用于多種平臺(tái)，包括Windows、Linux和UNIX。自定義GIS應(yīng)用軟件將適用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算環(huán)境，而不需要在目前的計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中改變或添加運(yùn)行環(huán)境。（5）跨開(kāi)發(fā)語(yǔ)言：ArcEngine支持多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，包括VB，.NET,Java以及C++等。這就允許使用大量的工具對(duì)對(duì)象進(jìn)行編程，而且編程人員不需要學(xué)習(xí)一門(mén)新的或?qū)Ｓ玫恼Z(yǔ)言。（6）ArcGIS的擴(kuò)展功能：ArcEngine開(kāi)發(fā)工具包包括多種擴(kuò)展功能，如更新和創(chuàng)建多用戶地理數(shù)據(jù)庫(kù)，還有ArcGIS3D分析、ArcGIS空間分析以及ArcGISStreetMap產(chǎn)品等。（7）開(kāi)發(fā)資源：連同對(duì)象模型圖和范例編碼，ArcEngine開(kāi)發(fā)工具包提供了一個(gè)幫助系統(tǒng)來(lái)幫助開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)。此外，它還包含了多個(gè)開(kāi)發(fā)工具和應(yīng)用工具來(lái)幫助開(kāi)發(fā)。2.1.3ArcEngine的主要功能：（1）對(duì)所有矢量和柵格數(shù)據(jù)源的讀權(quán)限。（2）對(duì)Shapefile和pGDB的寫(xiě)權(quán)限。（3）數(shù)據(jù)的顯示和地圖瀏覽。（4）繪制來(lái)自于航空照片或衛(wèi)星影像的圖像。（5）跟蹤和繪制要素（如點(diǎn)、線、圓以及多邊形）。（6）繪制非GIS要素（如描述性文本、圖形元素）。（7）地圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。（8）搜索地圖上的要素或通過(guò)單擊來(lái)識(shí)別地圖上的要素。（9）多要素選擇方式：點(diǎn)選、框選、空間拓?fù)潢P(guān)系選擇和SQL屬性選擇。（10）顯示要素屬性字段的文本標(biāo)注。（11）TOC圖層管理，如顯示具有多個(gè)地圖圖層（如公路和邊界）的地圖。（12）要素符號(hào)化，使用主題方法為要素著色（如值映射圖和點(diǎn)密度圖）。（13）要素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的管理和更新。（14）專題圖制作（如值映射圖、分類圖和點(diǎn)密度圖）。（15）跟蹤動(dòng)態(tài)GPS要素。（16）地理編碼功能。（17）3D顯示及其應(yīng)用。（18）數(shù)據(jù)管理和分析（創(chuàng)建緩沖區(qū)；計(jì)算差值；查找形狀的交集；聯(lián)合或反轉(zhuǎn)交集）。（19）交互操作個(gè)人地理數(shù)據(jù)庫(kù)與主地理數(shù)據(jù)庫(kù)。[2]2.2VisualBasic概述2.2.1VisualBasic介紹：VisualBasic（VB）是在1991年由Microsoft公司推出的，它以可視化工具進(jìn)行界面設(shè)計(jì)，以結(jié)構(gòu)化BASIC語(yǔ)言為基礎(chǔ)，以事件驅(qū)動(dòng)為運(yùn)行機(jī)制。它的誕生標(biāo)志著軟件設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)的一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始。VisualBasic經(jīng)歷了從1991年的1.0版至1998年的6.0版的多次版本升級(jí)，其主要差別是：更高版本的VisualBasic能提供更多、功能更強(qiáng)的用戶控件；增強(qiáng)了多媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等功能，使得應(yīng)用范圍更廣。使用VisualBasic既可以開(kāi)發(fā)個(gè)人或小組使用的小型軟件，又可以開(kāi)發(fā)多媒體軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序等大型軟件，是國(guó)內(nèi)、外最流行的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一，也是學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)Windows應(yīng)用程序首選的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。2.2.2VisualBasic的主要特點(diǎn):（1）具有基于對(duì)象的可視化設(shè)計(jì)工具在VB中，程序設(shè)計(jì)是基于對(duì)象的。對(duì)象是一個(gè)抽象的概念，是將程序和數(shù)據(jù)封裝起來(lái)的一個(gè)軟件部件，是經(jīng)過(guò)調(diào)試可以直接使用的程序單位。許多對(duì)象都是可視的。程序員只需利用現(xiàn)有開(kāi)發(fā)環(huán)境所提供的工具，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，直接在屏幕上“畫(huà)”出窗口、菜單、命令按鈕等不同類型的對(duì)象，并為每個(gè)對(duì)象設(shè)置相應(yīng)的屬性值，就可實(shí)現(xiàn)界面?zhèn)€性化。這種“所見(jiàn)即所得”的方式極大地方便了程序員進(jìn)行界面設(shè)計(jì)。（2）事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制事件驅(qū)動(dòng)是非常適合圖形用戶界面的編程方式。傳統(tǒng)的編程方式是面向過(guò)程的，按程序事先設(shè)計(jì)的流程來(lái)運(yùn)行的。但在圖形用戶界面的應(yīng)用程序中，用戶的動(dòng)作（即事件）控制著程序的運(yùn)行流向。每個(gè)事件都能驅(qū)動(dòng)一段程序的運(yùn)行，程序員只需要編寫(xiě)響應(yīng)用戶動(dòng)作的代碼，各個(gè)動(dòng)作之間不一定存在關(guān)聯(lián)。這樣的應(yīng)用程序代碼長(zhǎng)度較短，既易于編寫(xiě)又易于維護(hù)，極大地提高了程序設(shè)計(jì)效率。（3）提供易學(xué)易用的應(yīng)用程序集成開(kāi)發(fā)環(huán)境在VB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，用戶可以設(shè)計(jì)界面，編輯代碼，調(diào)試程序，直接運(yùn)行，以獲得結(jié)果；也可以把應(yīng)用程序制作在安裝盤(pán)上，以便在脫離VB系統(tǒng)的Windows環(huán)境中運(yùn)行，為用戶提供了友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境。（4）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言VisualBasic是在BASIC語(yǔ)言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它具有高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)：豐富的數(shù)據(jù)類型，大量的內(nèi)部函數(shù)，多種控制結(jié)構(gòu)，模塊化的程序結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)清晰，簡(jiǎn)單易學(xué)。（5）強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體功能利用VB系統(tǒng)提供的各類豐富的可視化控件和ActiveX技術(shù)，使程序員擺脫了特定語(yǔ)言的束縛，可以方便地使用其他應(yīng)用程序所提供的功能。使用VB能夠開(kāi)發(fā)集成多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一體的應(yīng)用程序。（6）完備的聯(lián)機(jī)幫助功能與Windows環(huán)境下的其他軟件一樣，在VB中，利用幫助菜單和F1鍵，用戶可以方便地得到所需的幫助信息；VB幫助窗口中顯示了有關(guān)的示例代碼，通過(guò)復(fù)制、粘貼操作可以獲取大量的示例代碼，為用戶的學(xué)習(xí)和使用提供了方便。[3]河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)是系統(tǒng)建設(shè)中最重要的指導(dǎo)文件，主要是根據(jù)系統(tǒng)確定的應(yīng)用目標(biāo)來(lái)制定出系統(tǒng)的主要組成模塊?；贕IS的滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)對(duì)發(fā)生災(zāi)害的因素和數(shù)據(jù)仔細(xì)分析，采取一系列的方法和模型來(lái)進(jìn)行研究。建立完善的信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)匯總以及空間分析和時(shí)間分析，有效保障滑坡災(zāi)害發(fā)生的提前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和災(zāi)情損失的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（1）功能合理性一個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，其中的各個(gè)功能必須符合現(xiàn)實(shí)，真正能夠解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題，而不是憑空任意想象。（2）完備性完備性主要是指系統(tǒng)功能的完備。常用的GIS應(yīng)用系統(tǒng)都應(yīng)該有地圖縮放、查詢分析、編輯、數(shù)據(jù)采集與管理、地圖輸出等常用功能。（3）標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化是指系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要符合GIS的基本準(zhǔn)則和要求，同時(shí)所應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型、編碼、圖示符號(hào)也應(yīng)該符合現(xiàn)有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。（4）兼容性數(shù)據(jù)具有可交換性，選擇標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式和設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)格式變換軟件，實(shí)現(xiàn)與不同的GIS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)共享。（5）先進(jìn)性在技術(shù)上，采用當(dāng)前先進(jìn)而且成熟的技術(shù)，使得設(shè)計(jì)更加合理、更為先進(jìn)。選用的軟件平臺(tái)不僅是現(xiàn)階段成熟的先進(jìn)產(chǎn)品，而且是同類產(chǎn)品的主流，符合今后的發(fā)展方向。在軟件開(kāi)發(fā)思想上，嚴(yán)格按照軟件工程的標(biāo)準(zhǔn)和面向?qū)ο蟮睦碚搧?lái)設(shè)計(jì)、管理和開(kāi)發(fā)，保證系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的高起點(diǎn)。（6）可靠性系統(tǒng)的安全可靠性是否有效是滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)之一。系統(tǒng)必須保證其信息的安全性，嚴(yán)格各種權(quán)限管理，充分考慮權(quán)限和數(shù)據(jù)保密等情況，防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、修改和破壞，并能提供數(shù)據(jù)的備份功能。在考慮系統(tǒng)的組網(wǎng)時(shí)應(yīng)選用高可靠性的產(chǎn)品和技術(shù)，充分考慮現(xiàn)有業(yè)務(wù)的實(shí)際情況和系統(tǒng)可能出現(xiàn)的情況，提高整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)變能力和容錯(cuò)能力，確保整個(gè)系統(tǒng)的安全和可靠。系統(tǒng)軟件要具有較強(qiáng)的容錯(cuò)能力，使整個(gè)軟件系統(tǒng)不易崩潰和受破壞，并具有良好的備份和恢復(fù)能力。（7）實(shí)用性系統(tǒng)應(yīng)從用戶需求出發(fā)，在詳細(xì)的用戶需求分析的基礎(chǔ)上確保數(shù)據(jù)的完備性，以保證數(shù)據(jù)信息和功能模塊能滿足用戶的需要。系統(tǒng)操作要求盡量簡(jiǎn)單，采用友好的人機(jī)對(duì)話界面，方便用戶隨時(shí)調(diào)用。真正做到解決用戶所關(guān)心的問(wèn)題，靈活組織數(shù)據(jù)，滿足不同的分析需求。（8）高效性在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用時(shí)，應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、軟硬件平臺(tái)、技術(shù)服務(wù)和維護(hù)相應(yīng)能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)較高的性能和較低的故障率。系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要預(yù)留與上下級(jí)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)與接口，對(duì)外發(fā)布系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)與措施，提供方便、高效的數(shù)據(jù)及圖表導(dǎo)入導(dǎo)出等功能。（9）易二次開(kāi)發(fā)、易維護(hù)性原則采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術(shù)文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術(shù)水平的系統(tǒng)維護(hù)人員可以在一定程度上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較復(fù)雜的維護(hù)及一般性擴(kuò)充。3.2系統(tǒng)的基本功能系統(tǒng)在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮用戶的需求，當(dāng)某地因降雨、地震、地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等可能出現(xiàn)滑坡時(shí)，可以通過(guò)輸入這些數(shù)據(jù)并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理進(jìn)而對(duì)災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行時(shí)間預(yù)測(cè)和空間預(yù)測(cè)。對(duì)于災(zāi)害發(fā)生區(qū)可能造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失進(jìn)行預(yù)測(cè)和估計(jì)。這些結(jié)果最終能夠以圖形圖像和報(bào)表的形式顯現(xiàn)出來(lái)。3.3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)根據(jù)用戶的需求和系統(tǒng)功能劃分的原則，本系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)預(yù)處理，空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，災(zāi)情損失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，結(jié)果顯示和輸出等六個(gè)主要功能模塊，如圖3.1所示滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)預(yù)處理濾波處理插值處理數(shù)據(jù)標(biāo)記曲線擬合時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)災(zāi)情損失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果顯示和輸出發(fā)生地點(diǎn)數(shù)據(jù)瀏覽數(shù)據(jù)刪除數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)追加數(shù)據(jù)修改危害范圍中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)短、臨預(yù)報(bào)生命損失財(cái)產(chǎn)損失圖形圖像顯示報(bào)表生成圖3.1系統(tǒng)總計(jì)結(jié)構(gòu)框架河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）4滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)4滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，地理信息系統(tǒng)的一切功能都依賴著數(shù)據(jù)，有效的數(shù)據(jù)組織將很大程度上提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。數(shù)據(jù)是通過(guò)數(shù)字化或記錄下來(lái)可以被鑒別的符號(hào)，不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號(hào)和圖像也是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身并沒(méi)有意義，只有經(jīng)過(guò)處理并且經(jīng)過(guò)解釋后的數(shù)據(jù)才有意義。而數(shù)據(jù)庫(kù)是存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)的主要介質(zhì)，GIS數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)和管理著空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和空間拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，是重中之重。所以在設(shè)計(jì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，就是選取并設(shè)計(jì)一個(gè)合理、規(guī)范、科學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組織、管理，從而滿足用戶的各種應(yīng)用需求。4.1數(shù)據(jù)管理模塊構(gòu)建滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)是開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，是進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和各種查詢分析工作的前提。GIS條件下的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)包括：空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，分別存儲(chǔ)與滑坡信息有關(guān)的空間信息和屬性信息。GIS具有規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變長(zhǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的組織、管理能力?？臻g數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和分析是GIS與一般商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)相區(qū)別的主要特征，采用RDBMS屬性表達(dá)方式對(duì)大量屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理是GIS與一般制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別。4.1.1空間數(shù)據(jù)庫(kù)在本系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)采用GeoDatabase來(lái)進(jìn)行管理。GeoDatabase是基于ArcSDE(空間數(shù)據(jù)引擎)應(yīng)用服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，以全關(guān)系方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的管理比文件管理更方便有效，并且可用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，對(duì)大范圍的數(shù)據(jù)也不必分塊進(jìn)行管理。由于在GeoDatabase中，同一圖層只能存儲(chǔ)幾何類型（點(diǎn)、線、面）相同的實(shí)體，因此，系統(tǒng)中將空間數(shù)據(jù)庫(kù)分為以下幾個(gè)圖層（Featherclasses）：（1）點(diǎn)狀要素：表示數(shù)據(jù)的單一位置，如坡地的起終點(diǎn)、線路交點(diǎn)等。（2）線狀要素：覆蓋給定距離的開(kāi)放對(duì)象，包括直線、折線和圓弧，如河流、路線、鐵路線等。（3）面狀要素：覆蓋給定面積的封閉對(duì)象，包括多邊形、橢圓和矩形，如村莊、農(nóng)田等。對(duì)這些數(shù)據(jù)庫(kù)表的各個(gè)空間要素通過(guò)規(guī)范的編碼方法進(jìn)行分類整理入庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效組織和存儲(chǔ)。4.1.2屬性數(shù)據(jù)庫(kù)屬性數(shù)據(jù)亦稱為統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或者專題數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)是對(duì)目標(biāo)空間特征以外的屬性特征的詳細(xì)描述，它包含了對(duì)目標(biāo)類型的描述和目標(biāo)的具體說(shuō)明與描述。目標(biāo)類型是每一個(gè)空間目標(biāo)所必須的，所以有些GIS軟件直接將該項(xiàng)紀(jì)錄記錄到空間數(shù)據(jù)中，以便于進(jìn)行符號(hào)化和分層顯示。本系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)的輸入方式主要有兩種：一種是對(duì)照?qǐng)D形直接輸入一些簡(jiǎn)單的屬性信息；另外一種是預(yù)先建立屬性表輸入屬性，或從其他統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入屬性，然后根據(jù)關(guān)鍵字與圖形數(shù)據(jù)自動(dòng)連接?？紤]到本系統(tǒng)的特點(diǎn)，決定采用關(guān)系型的小型桌面數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Access2003,它相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)修改和更新較為方便、易于維護(hù)、使用方便。數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的表主要包括以下幾個(gè)部分：用戶信息數(shù)據(jù)表、坡地信息數(shù)據(jù)表、坡地周圍數(shù)據(jù)表、歷史滑坡數(shù)據(jù)表等。[4]系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，如下表4.1所示：表4.1用戶信息表字段編號(hào)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度備注1用戶編號(hào)Int5不允許為空2用戶姓名Varchar30不允許為空3用戶密碼Varchar304用戶權(quán)限char15不允許為空坡地信息數(shù)據(jù)表，如下表4.2所示：表4.2坡地信息表字段編號(hào)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度備注1坡地編號(hào)Int10不允許為空2坡地名稱Varchar20不允許為空3所屬轄區(qū)Varchar204坡地巖性Varchar205坡地構(gòu)造Varchar306降雨量Int107地震強(qiáng)度Int10坡地周圍數(shù)據(jù)表，如下表4.3所示：表4.3坡地周圍信息表字段編號(hào)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度備注1村莊編號(hào)Int10不允許為空2農(nóng)田編號(hào)Int10不允許為空3村莊名稱Varchar20不允許為空4所屬轄區(qū)Varchar205人口數(shù)量Int106農(nóng)田大小Int107財(cái)產(chǎn)價(jià)值Int10（5）歷史滑坡數(shù)據(jù)表，如下表4.4所示：表4.4歷史滑坡信息表字段編號(hào)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度備注1滑坡時(shí)間Int102滑坡轄區(qū)Varchar20不允許為空3滑坡原因Varchar304受災(zāi)村莊Varchar205生命損失Int106財(cái)產(chǎn)損失Int104.2數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不同，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)劃分為6個(gè)子庫(kù)，它們分別是：（1）水平孔多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)子庫(kù)（2）裂縫及平硐位移監(jiān)測(cè)子庫(kù)（3）巖體表面絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)子庫(kù)（4）錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)子庫(kù)（5）鉆孔傾斜儀監(jiān)測(cè)子庫(kù)（6）應(yīng)力監(jiān)測(cè)子庫(kù)該模塊具有對(duì)以上監(jiān)測(cè)子庫(kù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定、插值、剔除、濾波和曲線擬合等功能。數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的選擇，必須建立在監(jiān)測(cè)量化信息與滑坡機(jī)制耦合的基礎(chǔ)上，同時(shí)考慮預(yù)報(bào)方法對(duì)數(shù)據(jù)的要求。數(shù)據(jù)光滑濾波處理是指對(duì)數(shù)據(jù)序列平均化，以壓縮隨機(jī)干擾，改善監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，消除監(jiān)測(cè)儀器或人為地影響，提高數(shù)據(jù)處理的精度。本系統(tǒng)擬采用如下方法：多階正交多項(xiàng)式平滑濾波、二次移動(dòng)平滑、三次指數(shù)平滑、三次樣條函數(shù)平滑和一階、三階平微求速度。數(shù)據(jù)插補(bǔ)和剔除是為了克服由于各種客觀或人為因素而引起的數(shù)據(jù)缺失或出現(xiàn)異常值等現(xiàn)象而進(jìn)行的數(shù)據(jù)補(bǔ)充和異常值的剔除處理。本系統(tǒng)擬選擇如下方法進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算：線性插值、拉格朗日插值和三次樣條函數(shù)插值。前兩種方法可以多組數(shù)據(jù)進(jìn)行插值，特點(diǎn)是計(jì)算速度快；后一種指對(duì)一組監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)插補(bǔ)，特點(diǎn)是計(jì)算精度高。數(shù)據(jù)的提出選用格拉布斯法。數(shù)據(jù)標(biāo)定是指對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率-溫度標(biāo)定、頻率-位移標(biāo)定、頻率-壓力標(biāo)定和量測(cè)計(jì)算。數(shù)據(jù)曲線擬合用于數(shù)據(jù)序列趨勢(shì)項(xiàng)的提取，擬采用如下方法:線性或一般多項(xiàng)式（分段）曲線擬合、最佳逼近正交多項(xiàng)式擬合和對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)擬合、冪數(shù)函數(shù)擬合。[5]河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法5系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法5.1空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊5.1.1基本原理滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)能夠?yàn)槿祟惞こ袒顒?dòng)選擇穩(wěn)定性較好的地段，保障生命和財(cái)產(chǎn)盡可能免招滑坡之襲擊，對(duì)土地合理使用具有重要的指導(dǎo)作用。滑坡災(zāi)害的頻頻發(fā)生除自然因素的作用外，重要的是人為因素的參與，兩者聯(lián)合作用的結(jié)果急速加劇了自然斜坡和已有滑坡的演化過(guò)程。據(jù)報(bào)道，地球上約有70%的滑坡災(zāi)害與現(xiàn)代人類活動(dòng)有關(guān)，其中大部分是在自然存在滑坡隱患的情況下，由于人類工程活動(dòng)的作用，加速或觸發(fā)了滑坡災(zāi)害的發(fā)生，如水庫(kù)區(qū)的庫(kù)岸滑坡、道路兩側(cè)開(kāi)挖邊坡的失穩(wěn)等。有的則完全由人類工程活動(dòng)所導(dǎo)致，如礦山邊坡失穩(wěn)、城市高層建筑開(kāi)挖基坑邊坡破壞等。所以，從減災(zāi)的目的出發(fā)，空間預(yù)測(cè)是更有效果的。研究范圍的大小決定了滑坡預(yù)測(cè)的方法及其結(jié)果的可靠程度。按研究范圍的大小，可以將滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)劃分為發(fā)生地點(diǎn)預(yù)測(cè)和危害范圍預(yù)測(cè)?？臻g預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)還要對(duì)研究區(qū)進(jìn)行空間分析，通過(guò)運(yùn)用VisualBasic與ArcEngine的集成開(kāi)發(fā)進(jìn)行圖層處理。采用VisualBasic開(kāi)發(fā)前臺(tái)可執(zhí)行應(yīng)用程序和GIS工具軟件ArcEngine在后臺(tái)執(zhí)行。通過(guò)這些經(jīng)過(guò)處理的圖層來(lái)進(jìn)行研究區(qū)空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。5.1.2預(yù)測(cè)方法與模型1）滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)經(jīng)歷了從定性-半定量預(yù)測(cè)往定量預(yù)測(cè)方法的發(fā)展。單體滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)是以滑坡工程地質(zhì)測(cè)繪、勘探、GIS和RS為基礎(chǔ)，采用穩(wěn)定性計(jì)算方法預(yù)測(cè)滑坡災(zāi)害可能發(fā)生的空間規(guī)模和潛在滑動(dòng)面的位置。滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)是工程地質(zhì)類比法，類似的工程地質(zhì)環(huán)境可能發(fā)生類似的滑坡作用，對(duì)工程地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行定量化的科學(xué)描述與建模則是基于對(duì)滑坡災(zāi)害靜態(tài)和動(dòng)態(tài)規(guī)律的研究及預(yù)測(cè)方法的合理選定。需要注意的是，不同的靜態(tài)因素與動(dòng)態(tài)因素組合會(huì)產(chǎn)生不同的滑坡作用效果，因此，開(kāi)展滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)要注重滑坡靜態(tài)與動(dòng)態(tài)因素組合的研究，在此基礎(chǔ)上建立滑坡災(zāi)害空間預(yù)測(cè)的模型。歸納起來(lái)，主要的預(yù)測(cè)模型方法如下：a.信息模型法。信息模型的理論基礎(chǔ)是信息論，采用滑坡災(zāi)害發(fā)生過(guò)程中熵的減少來(lái)表征滑坡災(zāi)害事件發(fā)生的可能性，因素組合對(duì)某滑坡災(zāi)害事件的確定所帶來(lái)的不肯定性程度的平均減少量等于該滑坡災(zāi)害系統(tǒng)熵值的變化。信息模型認(rèn)為滑坡災(zāi)害的產(chǎn)生與預(yù)測(cè)過(guò)程中所獲取的信息的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)，是用信息量來(lái)衡量的。信息量越大，表明產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的可能性越大。b.統(tǒng)計(jì)模型法。該類模型方法是通過(guò)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有滑坡災(zāi)害及類似不穩(wěn)定現(xiàn)象與所在的地質(zhì)地貌環(huán)境因素和觸發(fā)因素之間的規(guī)律，建立滑坡災(zāi)害與各因素之間的相關(guān)關(guān)系或各種滑坡災(zāi)害因素之間的組合關(guān)系，從而建立相應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，如回歸預(yù)測(cè)模型、判別分析模型、聚類分析模型等?；貧w模型預(yù)測(cè)法是建立滑坡災(zāi)害的結(jié)果與各因素之間的相關(guān)關(guān)系，某因素的回歸系數(shù)越大，一般表示該因素對(duì)滑坡的作用越顯著；判別分析方法則是通過(guò)建立滑坡預(yù)測(cè)的判別函數(shù)來(lái)達(dá)到預(yù)測(cè)的目的，各因素作用程度的大小是通過(guò)判別系數(shù)的大小來(lái)反映；聚類分析則不是直接建立滑坡與各因素的關(guān)系，而是通過(guò)對(duì)滑坡作用因素的定量分析，研究因素之間的組合規(guī)律，將之劃分為不同的因素組合，并進(jìn)一步與不同的滑坡災(zāi)害類型或滑坡災(zāi)害的地質(zhì)地貌環(huán)境相比較，從而達(dá)到預(yù)測(cè)的目的。c.傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測(cè)法。[6]a：當(dāng)Fs<1.0時(shí)，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；b：當(dāng)Fs=1.0時(shí)，邊坡處于臨界狀態(tài)；c：當(dāng)Fs>1.0時(shí)，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。d.灰色系統(tǒng)模型。此類模型以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，可采用灰色關(guān)聯(lián)分析評(píng)價(jià)滑坡災(zāi)害各因素的影響程度，然后對(duì)多個(gè)影響因素進(jìn)行綜合分析，以確定多因素作用時(shí)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性大小；也可通過(guò)灰色聚類中的灰類白化權(quán)函數(shù)進(jìn)行聚類，以滑坡作用因素的聚類組合狀態(tài)，結(jié)合已有滑坡災(zāi)害的分布與這些聚類組合因素的關(guān)系，預(yù)測(cè)不同研究單元產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的危險(xiǎn)性程度。e.模糊綜合評(píng)判法。邊坡的穩(wěn)定性受諸多因素的影響，很難用一個(gè)確定的結(jié)論來(lái)表述其穩(wěn)定還是不穩(wěn)定，往往用模糊概念來(lái)表達(dá)，如把邊坡的穩(wěn)定等級(jí)分為“危險(xiǎn)區(qū)”、“不穩(wěn)定區(qū)”、“較不穩(wěn)定區(qū)”、“穩(wěn)定區(qū)”等。模糊綜合評(píng)判方法就是對(duì)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)進(jìn)行分類，并通過(guò)專家評(píng)分或構(gòu)造隸屬函數(shù)確定對(duì)同一等級(jí)各因素以及某一因素在不同等級(jí)中對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響程度（隸屬度），建立模糊評(píng)判矩陣，確定邊坡的穩(wěn)定性對(duì)各等級(jí)的隸屬程度，最后按擇優(yōu)原則預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。該方法的最終結(jié)果是否可靠，受單因素的選擇和隸屬度的確定影響較大。f.非線性模型。由于滑坡災(zāi)害系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的開(kāi)放式系統(tǒng)，很難用簡(jiǎn)單的線性模型來(lái)表達(dá)，從而使非線性預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)應(yīng)用研究得到迅速發(fā)展。如分形理論是從幾何角度探討系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)層次間的自相似性，通過(guò)分形理論研究滑坡災(zāi)害系統(tǒng)的自相似性和滑坡災(zāi)害的規(guī)律性；運(yùn)用自組織理論可以研究滑坡災(zāi)害復(fù)雜系統(tǒng)如何從無(wú)序進(jìn)化到有序的組織過(guò)程，可用來(lái)描述滑坡災(zāi)害發(fā)生的過(guò)程達(dá)到預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的目的。[7]2）空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型比較多，比較常用的主要有以上六種，針對(duì)這六種模型方法再做一下對(duì)比：信息模型中滑坡的預(yù)測(cè)主要是用信息量來(lái)衡量的，而信息收集是一個(gè)復(fù)雜的環(huán)節(jié)，很難在預(yù)測(cè)過(guò)程中將信息收集全面，這樣對(duì)滑坡發(fā)生的可能性就不能得到很好的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。在傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測(cè)法中也存在著很多不足，如抗滑力和下滑力處于一個(gè)動(dòng)態(tài)變化之中，很難做到時(shí)刻監(jiān)測(cè)研究區(qū)域的抗滑力和下滑力。在灰色系統(tǒng)模型中要將研究區(qū)劃分為不同研究單元，而每個(gè)單元之間諸多導(dǎo)致滑坡災(zāi)害發(fā)生的因素又有不同的值，要做到每個(gè)單元的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)屬不易。而模糊綜合評(píng)判法本身就是用一個(gè)模糊的概念來(lái)表達(dá)邊坡的穩(wěn)定性。單因素的選擇和隸屬度的確定不當(dāng)都不能保證最終結(jié)果的可靠性。在非線性模型中，非線性一直都是一個(gè)復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題，也就是說(shuō)非線性中牽涉到很多導(dǎo)致線性成為非線性的因素，在實(shí)例中很難保證充分考慮到各個(gè)方面的因素，這樣預(yù)測(cè)結(jié)果也便無(wú)法得到保證。而在統(tǒng)計(jì)模型法中是通過(guò)統(tǒng)計(jì)各種觸發(fā)因素之間的規(guī)律，得到災(zāi)害與因素之間的關(guān)系和因素與因素之間的關(guān)系。然后再針對(duì)每一種關(guān)系建立相應(yīng)這種關(guān)系的預(yù)測(cè)模型，能做到具體問(wèn)題具體分析，而不至于出現(xiàn)模型和信息不符。這樣的話滑坡預(yù)測(cè)的結(jié)果就能得到很大的保證。綜上，在滑坡空間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊中采用統(tǒng)計(jì)模型法是相對(duì)比較好的一種方法。5.2時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊5.2.1時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊綜合概述在任何災(zāi)害發(fā)生前，如果人們知道了災(zāi)害將要發(fā)生的時(shí)間，這樣人們便可以做好提前應(yīng)對(duì)災(zāi)害發(fā)生的準(zhǔn)備，以至于災(zāi)害真的發(fā)生時(shí)能夠最大程度上減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，做好時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是滑坡災(zāi)害事故預(yù)測(cè)系統(tǒng)至關(guān)重要的一步。按照時(shí)間預(yù)測(cè)的類型可以將時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)分為兩部分：中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和短臨預(yù)報(bào)。5.2.2中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)及模型方法滑坡中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)是指對(duì)滑坡未來(lái)的穩(wěn)定性演化趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。1)滑坡中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)主要采用的方法如下：指數(shù)平滑法中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)灰色災(zāi)變預(yù)測(cè)模型a.指數(shù)平滑法指數(shù)平滑法（ExponentialSmoothing，ES）是布朗(RobertG..Brown)所提出，布朗認(rèn)為時(shí)間序列的態(tài)勢(shì)具有穩(wěn)定性或規(guī)則性，所以時(shí)間序列可被合理地順勢(shì)推延；他認(rèn)為最近的過(guò)去態(tài)勢(shì)，在某種程度上會(huì)持續(xù)到未來(lái)，所以將較大的權(quán)數(shù)放在最近的資料。如圖5.1圖5.1指數(shù)平滑圖指數(shù)平滑法是中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)中常用的一種方法，所有預(yù)測(cè)方法中，指數(shù)平滑法是用的最多的一種。簡(jiǎn)單的全期平均法是對(duì)時(shí)間數(shù)列的過(guò)去數(shù)據(jù)一個(gè)不漏地全部加以同等利用；移動(dòng)平均法則不考慮較遠(yuǎn)期的數(shù)據(jù)，并在加權(quán)移動(dòng)平均法中給予近期資料更大的權(quán)重；而指數(shù)平滑法則兼顧了全期平均和移動(dòng)平均所長(zhǎng)，不舍棄過(guò)去的數(shù)據(jù)，但是僅給予逐漸減弱的影響程度，即隨著數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)離，賦予逐漸收斂為零的權(quán)數(shù)。也就是說(shuō)指數(shù)平滑法是在移動(dòng)平均法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)法，它是通過(guò)計(jì)算指數(shù)平滑值，配合一定的時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型對(duì)現(xiàn)象的未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。其原理是任一期的指數(shù)平滑值都是本期實(shí)際觀察值與前一期指數(shù)平滑值的加權(quán)平均。指數(shù)平滑法的基本公式是：式中，--時(shí)間t的平滑值；--時(shí)間t的實(shí)際值；--時(shí)間t-1的平滑值；a--平滑常數(shù)，其取值范圍為[0,1]；根據(jù)平滑次數(shù)不同，指數(shù)平滑法可分為:一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法和三次指數(shù)平滑法:（1）一次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)當(dāng)時(shí)間數(shù)列無(wú)明顯的趨勢(shì)變化，可用一次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)。其預(yù)測(cè)公式為：式中，--t+1期的預(yù)測(cè)值，即本期（t期）的平滑值；--t期的實(shí)際值；--t期的預(yù)測(cè)值，即上期的平滑值。該公式又可以寫(xiě)作：?？梢?jiàn)，下期預(yù)測(cè)值又是本期預(yù)測(cè)值與以a為折扣的本期實(shí)際值與預(yù)測(cè)值誤差之和。（2）二次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)二次指數(shù)平滑是對(duì)一次指數(shù)平滑的再平滑。它適用于具線性趨勢(shì)的時(shí)間數(shù)列。其預(yù)測(cè)公式為：式中，顯然，二次指數(shù)平滑是一直線方程，其截距為：，斜率為：,自變量為預(yù)測(cè)天數(shù)。二次指數(shù)平滑基本公式式中，--第t期的一次指數(shù)平滑值--第t期的二次指數(shù)平滑值--平滑系數(shù)--第期預(yù)測(cè)值T--由t期向后推移期數(shù)（3）三次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)三次指數(shù)平滑預(yù)測(cè)是二次平滑基礎(chǔ)上的再平滑。其預(yù)測(cè)公式為:式中，它們的基本思想都是：預(yù)測(cè)值是以前觀測(cè)值的加權(quán)和，且對(duì)不同的數(shù)據(jù)給予不同的權(quán)，新數(shù)據(jù)給較大的權(quán)，舊數(shù)據(jù)給較小的權(quán)。[8]b.灰色災(zāi)變預(yù)測(cè)模型滑坡災(zāi)害中長(zhǎng)期時(shí)間預(yù)測(cè)主要是根據(jù)歷史滑坡活動(dòng)資料，以及與降雨、地震等外部有規(guī)律性（周期性）變化的因素的相關(guān)分析，推測(cè)未來(lái)外部因素異常時(shí)滑坡活動(dòng)的相應(yīng)時(shí)期。目前可以借助的基于概率統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的各種周期分析方法的一個(gè)重要前提是要有足夠長(zhǎng)的歷史資料。如果歷史資料長(zhǎng)度小于周期本身長(zhǎng)度，則這種周期性是無(wú)法反映出來(lái)的。然而，滑坡活動(dòng)的長(zhǎng)期歷史資料獲取的主要途徑是查詢?yōu)暮κ录挠涊d（地方志等），這種記載資料往往是災(zāi)害性的點(diǎn)記載（災(zāi)害時(shí)間），在時(shí)間軸上是間斷的。因此，根據(jù)這種歷史資料的災(zāi)變性點(diǎn)記載特點(diǎn)，運(yùn)用灰色模型中的災(zāi)變預(yù)測(cè)模型是合適的。災(zāi)變預(yù)測(cè)不是對(duì)數(shù)據(jù)本身的大小進(jìn)行預(yù)測(cè)，而是預(yù)測(cè)災(zāi)害性事件出現(xiàn)的時(shí)刻，從而達(dá)到滑坡災(zāi)害的中長(zhǎng)期時(shí)間預(yù)測(cè)的目的。假如某地區(qū)在[,]時(shí)間間隔內(nèi)，共記載有p次滑坡災(zāi)害事件，其對(duì)應(yīng)的時(shí)間序號(hào)為：災(zāi)變預(yù)測(cè)模型按p個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)建立GM（1,1），即對(duì)作AGO，再經(jīng)過(guò)GM（1,1）建模過(guò)程得到微分方程解：再對(duì)作IAGO,便得到待預(yù)測(cè)的下一個(gè)滑坡災(zāi)害事件所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。隨著時(shí)間的發(fā)展，新的信息數(shù)據(jù)不斷增多，而老的數(shù)據(jù)對(duì)今后預(yù)測(cè)的意義不再重要時(shí)，所建立的災(zāi)變預(yù)測(cè)模型需要更新，因而要對(duì)原災(zāi)變模型所用的原數(shù)列作新陳代謝處理，即刪去那些歷史過(guò)分久遠(yuǎn)的災(zāi)變點(diǎn)，而增加的新獲得的災(zāi)變數(shù)據(jù)。[7]刪除增加2）在滑坡時(shí)間預(yù)報(bào)的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)中主要采用指數(shù)平滑法和灰色災(zāi)變預(yù)測(cè)模型。指數(shù)平滑法兼顧了全期平均法和移動(dòng)平均法，它同多計(jì)算出的指數(shù)平滑值再結(jié)合一定的時(shí)間序列模型對(duì)現(xiàn)象的未來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。它在使用中可以根據(jù)平滑次數(shù)的不同來(lái)分為一次，二次和三次指數(shù)平滑法。一次和二次指數(shù)平滑法是分別針對(duì)時(shí)間數(shù)列無(wú)明顯的變化趨勢(shì)、具有線性趨勢(shì)的時(shí)間數(shù)列，三次指數(shù)平滑法則是在二次平滑基礎(chǔ)上再平滑。這種方法能夠?qū)Σ煌臅r(shí)間數(shù)列進(jìn)行預(yù)測(cè)?；疑珵?zāi)變預(yù)測(cè)模型只能對(duì)于具有比較長(zhǎng)期的歷史資料，且這些資料在時(shí)間軸上是間斷的。兩者相比之下指數(shù)平滑法更能準(zhǔn)確方便的對(duì)中長(zhǎng)期滑坡災(zāi)害事故進(jìn)行時(shí)間預(yù)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)。5.2.3短臨預(yù)報(bào)及模型方法當(dāng)滑坡已經(jīng)進(jìn)入加速變形階段的時(shí)候，中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)已經(jīng)不能用來(lái)進(jìn)行災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行短臨預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)人員將根據(jù)滑坡所處的階段，在主菜單中任意選擇子菜單，以選取預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的方法，并通過(guò)人機(jī)對(duì)話輸入有關(guān)的預(yù)報(bào)參數(shù)，即可獲得滑坡實(shí)際的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果，并及時(shí)獲取最新監(jiān)測(cè)信息。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊及數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)追加及預(yù)處理，使得預(yù)報(bào)時(shí)間逐漸逼近滑坡的實(shí)際發(fā)生時(shí)間。1）滑坡短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)主要采用的方法如下：齋藤迪孝模型灰色理論的Verhulst模型短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)非線性動(dòng)力學(xué)模型多參數(shù)預(yù)報(bào)法黃金分割法a：齋藤迪孝模型由日本學(xué)者齋藤迪孝于1968年提出來(lái)的，其指導(dǎo)思想的核心是破壞三階段理論。如圖5.2巖土體蠕變（流變）理論：第1蠕變階段——減速蠕變階段：減速發(fā)展，斜率逐漸減小第2蠕變階段——穩(wěn)定蠕變階段:等速發(fā)展，斜率大體不變第3蠕變階段——加速蠕變階段：CD段：變形迅速增大，但巖土體尚未破壞DE段：巖土體變形速率劇增，巖土體很快破壞tABtABCDE第1階段第2階段第3階段ε圖5.2蠕變?nèi)A段圖均質(zhì)土坡的滑坡時(shí)間與蠕變速率之間有如下經(jīng)驗(yàn)公式：當(dāng)坡體進(jìn)入加速蠕變階段，可根據(jù)位移-時(shí)間曲線作預(yù)報(bào)。取曲線上三個(gè)點(diǎn)t1、t2、t3使其t1-t2和t2-t3兩段之間位移量相等，所發(fā)生破壞時(shí)間為[6]：齋藤預(yù)報(bào)實(shí)例：某滑坡位移曲線上所對(duì)應(yīng)的日期為：：1963年1月20日：1963年1月26日：1963年1月30日則：-=6天-=10天-=18天=1963年2月7日見(jiàn)圖5.1；SS位移t圖5.1位移時(shí)間圖b：灰色理論的Verhulst模型Verhulst模型是的德國(guó)數(shù)學(xué)——生物學(xué)家Verhulst在1837年建立的，用于生物繁殖量隨時(shí)間發(fā)展變化的預(yù)測(cè)。晏同珍通過(guò)對(duì)Verhulst模型進(jìn)行分析，并利用該模型對(duì)我國(guó)長(zhǎng)江新灘滑坡、甘肅天水東黃龍西村滑坡以及意大利Vaiont滑坡進(jìn)行了成功的預(yù)測(cè)檢驗(yàn)。Verhulst模型的微分方程形式為：a，b是系數(shù)，可用于灰色求解。當(dāng)采用代表滑坡的位移，則上式中左邊為位移隨時(shí)間變化的速率。當(dāng)a，b都大于零，位移增加至某一量值時(shí)，達(dá)到極大值，將對(duì)應(yīng)的時(shí)間t作為滑坡劇滑時(shí)間的預(yù)測(cè)值。上式的解為：式中a，b隨不同的滑坡類型和不同的位移階段而變化，，為初始位移值及初始時(shí)間。當(dāng)時(shí)，為極大值，所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為滑坡發(fā)生的時(shí)間預(yù)測(cè)值。其中系數(shù)a和b的求解如下：Verhulst模型為非線性灰色模型，且將其作為逆過(guò)程的一種研究，該原始數(shù)據(jù)序列為，2…,n，（等時(shí)間距），且為非負(fù)數(shù)列，原始數(shù)據(jù)的一次累加生成AGO處理為：,i=1,2…,nc:非線性動(dòng)力學(xué)模型1993年，秦四清博士以非線性動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，提出滑坡孕育過(guò)程的非線性動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)而預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生時(shí)間。非線性動(dòng)力學(xué)模型是按照非線性動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)并運(yùn)用耗散結(jié)夠理論和協(xié)同學(xué)的宏觀研究方法從時(shí)間序列中建立的邊坡系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。非線性動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和方法將滑坡發(fā)生時(shí)間的預(yù)報(bào)研究從以前的經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)和統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)引入物理預(yù)報(bào)，從理論上看，這是認(rèn)識(shí)上的一個(gè)飛躍。但是，由于滑坡演變的復(fù)雜性及外界環(huán)境的多變性，要建立滑坡孕育過(guò)程的非線性動(dòng)力學(xué)方程決非易事。d：多參數(shù)預(yù)報(bào)法：選取多種參數(shù)，預(yù)測(cè)滑坡發(fā)生時(shí)間。美國(guó)學(xué)者B.Voight于1989年提出多參數(shù)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)公式:式中：Ω——任意參數(shù)，位移，剪應(yīng)力，地面傾角等。——初始值，——預(yù)測(cè)值，a,A——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。e：黃金分割法張倬元教授等于1988年提出的黃金分割預(yù)報(bào)方法，又稱0.618法。他們通過(guò)對(duì)十余個(gè)有完整系統(tǒng)狀態(tài)歷時(shí)曲線的巖體失穩(wěn)實(shí)例的總結(jié)，認(rèn)為系統(tǒng)非穩(wěn)定變形階段的歷時(shí)是線性平穩(wěn)變形階段歷時(shí)的0.618倍，具有相對(duì)不變性。據(jù)此，在滑坡進(jìn)入非線性累進(jìn)性破壞階段后，就可以根據(jù)前期線性平穩(wěn)變形階段的歷時(shí)，求出將要經(jīng)歷的非線性變形階段的歷時(shí)，從而得出巖體失穩(wěn)破壞的時(shí)間。2）齋藤迪孝模型是將巖土體的破壞分為三個(gè)階段，能夠?qū)⒄麄€(gè)形成滑坡漸變過(guò)程分為三個(gè)不同的階段進(jìn)行研究。該模型同時(shí)提供經(jīng)驗(yàn)公式，再根據(jù)不同時(shí)間段之間位移量相等為依據(jù)計(jì)算破壞時(shí)間。用該模型能夠精確求得災(zāi)害發(fā)生的日期?；疑碚摰腣erhulst模型是對(duì)Verhulst模型的微分方程式求解求得位移同滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)值的關(guān)系式，然后將地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生的位移帶入該關(guān)系式求得時(shí)間預(yù)測(cè)值，但是該模型中系數(shù)隨不同滑坡類型和不同的位移階段而變化，在實(shí)例中確定系數(shù)的值準(zhǔn)確度不高而且比較復(fù)雜。非線性動(dòng)力學(xué)模型是用非線性動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，但是滑坡演變的復(fù)雜性和外界環(huán)境的多變性決定了建立滑坡孕育過(guò)程的非線性動(dòng)力學(xué)方程絕非易事。多參數(shù)預(yù)報(bào)法中很難保證每個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確性，因此預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性更得不到保證。黃金分割法雖然能夠求得巖體失穩(wěn)破壞的時(shí)間，但是這種方法只是對(duì)十余個(gè)實(shí)例的總結(jié)，其結(jié)果的準(zhǔn)確性不是很高。因此，對(duì)于上面幾種模型的分析和對(duì)比，齋藤迪孝模型在滑坡災(zāi)害時(shí)間預(yù)報(bào)的短臨預(yù)報(bào)中更具有可取性。5.3災(zāi)情損失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊每一場(chǎng)災(zāi)難的發(fā)生都會(huì)給國(guó)家和人民帶來(lái)巨大的損失，生命和財(cái)產(chǎn)是其中最重要的兩個(gè)方面。因此，滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在災(zāi)情損失預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模塊應(yīng)該分為生命損失和財(cái)產(chǎn)損失兩個(gè)子模塊。這兩個(gè)小模塊是在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上聯(lián)系災(zāi)害區(qū)域的具體情況，再結(jié)合GIS的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能和圖形分析功能對(duì)災(zāi)難發(fā)生前后的生命和財(cái)產(chǎn)損失進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)。這些功能的建立對(duì)于對(duì)災(zāi)區(qū)的救援有重要的指導(dǎo)意義。5.4結(jié)果顯示和輸出模塊同其他軟件一樣，該軟件系統(tǒng)也要有圖形圖像顯示和生成一些報(bào)表，以便信息的交流和成果的匯總。同時(shí)可以根據(jù)需要打印原始數(shù)據(jù)，處理結(jié)果、圖形圖像等。所輸出的報(bào)表文件包括數(shù)據(jù)文件，如各監(jiān)測(cè)子庫(kù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；文件中對(duì)滑坡的文字描述，滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果的輸出文本；圖形圖像文件，如滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的曲線圖、地質(zhì)圖、動(dòng)態(tài)模擬滑坡變形演化過(guò)程的圖像等。要做到這些結(jié)果的顯示和輸出首先需要將滑坡空間預(yù)測(cè)模塊和時(shí)間預(yù)測(cè)模塊中的預(yù)測(cè)模型通過(guò)一些組件嵌入開(kāi)發(fā)出的GIS系統(tǒng)中去，然后再將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)的這些模型中，利用模型的分析產(chǎn)生結(jié)果再顯示出來(lái)最終起到預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的效果。比如在滑坡空間預(yù)測(cè)模塊中將經(jīng)過(guò)歸一化和標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入空間預(yù)測(cè)模型中去，由預(yù)測(cè)模型進(jìn)行分析計(jì)算最終生成分析結(jié)果數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS的空間疊加分析及可視化表達(dá)等功能，最后得到研究區(qū)內(nèi)滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃圖。系統(tǒng)將預(yù)測(cè)災(zāi)變可能程度分為4個(gè)級(jí)別并用字符來(lái)描述災(zāi)變等級(jí)：A（高危險(xiǎn)區(qū)）、