GIS技术在泉州市山地灾害防治中的应用

王冠 韩典乘

武汉大学水利水电学院，湖北 武汉

GIS技术在泉州市山地灾害防治中的应用

王冠 韩典乘

武汉大学水利水电学院，湖北 武汉

GIS 技术作为一门新兴学科, 应用于不同的专业领域产生了多种专题性的地理信息系统,山地灾害的研究已经有较长的时间，而将GIS应用在山地灾害中时间仍然较短。GIS在山地灾害领域中的应用, 将大大提高山地灾害预报和评价的准确性和便捷性。探究将GIS技术运用于山地灾害频发的泉州市，分析建立GIS山地灾害防治系统的机理，GIS也将在山地灾害运用中获得更多的开发和进步。

山地灾害；地理信息系统；泉州市；防治系统

前言

山地灾害，是指在山地发生的对人类及其生存环境所造成的灾害。山地灾害主要的表现形式有三种:山洪、泥石流和滑坡。这些山地灾害往往同在一个小流域存在和发生，并且都是在特定的自然环境中形成的。其中水资源在山地的运动形式尤为显著，加之岩土在山地运动的结果，往往形成土体流失，导致滑坡、崩塌、泥石流等等。地理信息系统( Geographic Information System,简称GIS) 是在计算机软、硬件支持下对各种地理空间信息进行采集、存储、检索、综合分析和可视化表达的信息处理和管理系统[1]。目前，在山地灾害的预报和防治工作中，大部分地区的数据采集、分析和计算，一般都还是人工方法，需投入大量的人力、物力和财力，在宏观管理工作中很难做到信息准确、未雨绸缪，往往是发生灾害后进行应急抢险和灾害防治，达不到减轻灾害危害和减少灾害发生的目的。因此以计算机地理信息系统的空间数据处理技术为依托，逐步建立应用广泛的区域山地灾害管理信息系统是十分必要的。

1.区域概况

泉州市位于福建省东南部, 土地总面积10865km2, 其中耕地2058万亩, 山地103万亩。福建省泉州市是一个山地灾害频发的地区，就在2012年6月12日，泉州市在连日暴雨后，就发生了山地灾害频发的现象，多处路段由于山体滑坡受阻，严重影响了市民的出行。在2000年的时候，泉州大坪山的山体滑坡事故，伤亡惨重。

2.山地灾害防治系统的建立

山地灾害的发生，发展及危害不仅与地质地貌有关，还与水文和气象环境有关，同时还取决于人类经济活动及抗灾能力的大小。山洪是山区由降雨引起的突发性、暴涨暴落的地表径流，其特点是具有突发性、来势猛，成灾快、破坏性强、危害大。对当地降雨量和地表径流量的快速准确检测，就起到至关重要的作用。对于泥石流来说，温度、降水和其他水文补给条件是其形成的主要气象水文因素，同时泥石流的形成则需要松散固体物质的供给与储存条件。沟谷处在活动大断裂附近;沟内有破碎带存在，断层、节理、裂隙发育，岩体比较破碎。滑坡的发生与当地的地形地貌和流域类型有关，同时与地层岩性和地质构造有关。所以，从山地灾害形成的机理出发来探究GIS在其中的运用，才能发挥GIS最大的功效。

2.1 山地灾害地质地貌条件分析

2.1.1 地质地貌条件与山地灾害的形成

泉州市位于我国东南沿海,区域上,泉州市位于多个断裂带上方，其中起主要影响的断裂段是长乐-诏安断裂带和寿宁-南靖断裂带[2], 它们在时间和空间上都具有明显的延续性，构成区域性的网格状断裂构造特点。

岩石的完整性因为断裂带构造的强烈程度而受到不同程度的破坏。泉州市自1950年以来发生的崩塌和山体滑坡与断裂构造极为密切。断裂形成的构造破碎带为滑坡及崩塌的产生提供了物质来源, 滑坡以及坍塌的空间位置以及范围受结构面软弱面的影响;同时，滑坡及崩塌区地下水的类型、分布、状态和运动规律也有一部分决定于地质构造。

泉州市山体滑坡除发生于缓倾断层面、层间滑动面外, 主要发生于软硬岩土层的接合面, 崩塌则主要发生在陡坡中的坚硬脆性岩体中。斜坡中的母岩类型与滑坡、崩塌的发生有着紧密的内在联系。其中, 侵入岩发生灾害的密度最大, 沉积岩发生的密度最小; 安溪县则在火山岩区发生地质灾害的密度最大, 沉积岩区最小本区侵入岩发生滑坡、崩塌的比例较高。

2.1.2 GIS在地质地貌调查中的应用

由于地质构造，地形地貌，地层岩性对于山地灾害的发生有重要的制约因素，所以首先要利用GIS技术对其地质信息进行采集。配合其他基本的控制测量，直接采集泉州市的地形、地物点坐标以及高程数据。采用遥感和卫星的光谱分析技术，所观测地区的植被情况，流域情况以及岩层和地质分布也可以一并获得。将所测得的数据传输在计算机中保存为不同的图层，以备分析应用。

然后，进行数据的投影变化和相关分析，再进行DEM模型的构建。格网DEM的生成主要采用等高线构建TIN法，利用AICGIS软件的地形分析功能，由等高线建构TIN，由TIN线性内插生成GRID[3]。最后进行地形因子的提取和地形分析。以DEM为基础，利用ARCGIS的分析功能，派生坡度坡向图并对坡度进行分级生成分级图。因此，泉州市的相关地形地貌全部可以用GIS进行获取和分析，包括泉州市的各个沟谷流域的特征值，地质、地貌、植被、坡度、比降、高差等。运用MapInfo进行地理信息系统平台的设计。将泉州市历年灾害发生基本资料录入建立相应的数据库，通过完成数据库与图形的有机结合，实现在图形的基础上对数据库进行操作。

在此基础上，根据对于地质条件致灾因子的分析和检测，对泉州市进行整体性的地质灾害危险性评价，对于高危地区进行重点监控和治理，注意人民生命财产的转移和保护。同时，基于GIS地质灾害防治系统的建立，与决策支持系统[4]进行集成，辅助政府部门决策。

2.2 山地灾害气象水文条件分析

2.2.1 气象水文因素与山地灾害的形成

在山地灾害形成的自然因素中，水文因素无疑扮演着重要的角色。山地特殊的地形，使得水资源的运动队山地灾害的形成有着重要的影响。山洪的形成必须有快速的强烈的水源补给，而暴雨山洪的水源是有暴雨降水直接供给的。短历时和高强度的降雨使得坡面产流和坡面汇流几乎同步进行，水位迅速抬高，极易造成不同程度的山洪灾害。

对于泥石流来说，温度、降水和其他水文补给条件是其形成的主要气象水文因素。温度对泥石流活动的影响主要是由于年温差和日温差变化所引起的物理风化为形成泥石流提供松散固体物质。年、季、月降水为泥石流的形成提供水分背景条件，而过程雨量，特别是24小时、1小时、30分钟和10分钟最大降雨量则成为泥石流形成的重要激发因素。

降雨对滑坡也有同样重要的影响。暴雨增大了坡面的动水压力，静水压力，增大了滑坡体的重量，间接增加了滑坡体的下滑力；而绵雨，融雪水和各种地表水的深入则通过增大滑坡体的重量直接增大了下滑力，诱发滑坡的形成。泉州市由连续暴雨引发的滑坡灾害现象是十分明显的。

2.2.2 GIS在山地灾害气象、水文预报中的应用

通过雷达和卫星云图进行泉州市的暴雨监测预报，包括了解远处降水的发生、发展、分布和降水区的移动及降水强度变化，在通过雷达或遥感进行信息的获取和初步预测后，主要建立的是预测预报系统，一般包括水雨情信息查询、水雨情分析预报、预警信息生成、子系统维护及管理等4个模块。信息查询模块，查询水雨情信息、气象信息、预报成果、预警等信息，以文字、图、表等方式显示。水雨情分析预报模块，结合实时水雨情、气象预报信息，根据水雨情分析预报模型，对中小流域、中小水库水位、流量进行预测，并输出预测结果。预警信息生成模块，根据预报成果及预警指标实时编制预警信息，并及时将预警信息发送至预警平台。系统维护和管理模块，可以对整个系统的内容进行添加和删除，具有控制系统权限的功能，为系统维护管理提供工具。

[1]边馥苓.地理信息系统原理和方法[M].北京: 测绘出版社,1996: 7～17.

[2]陈良庆.泉州市山体滑坡及崩塌主要制约因素分析.福建建筑

[3]刘勇,巫锡勇.浅谈GIS 在地质灾害中的几点应用[J].岩土工程， 2004.2;

[4]张佐成,李凯.地理信息系统GIS在地籍、地形测量中的运用[J].贵州地质，2003.4

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.037