GIS在地质灾害评价中的应用思路研究

李文清 尚敏

摘 要:本文基于笔者在灾害地理和GIS应用方面的研究,以GIS在地质灾害评价中的应用为研究对象,论文首先分析了地质灾害评价的意义,进而探讨了GIS技术的发展过程和趋势,在此基础上,笔者分析了地理信息系统在地质灾害评价中的应用思路,相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词:GIS地质灾害评价应用

中图分类号:P5 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0009-02

灾害是人类社会共同的敌人。地质灾害是自然灾害的一种,是在地质作用下,地质自然环境恶化,造成人类生命财产损毁或人类赖以生存和发展的资源、环境发生严重破坏的现象或过程。常见的地质灾害形式主要有6种,它们分别是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降。地质灾害危险性评价是通过对地质灾害活动程度以及对地质灾害各种活动条件的综合分析,评价地质灾害活动的危险程度,确定地质灾害活动的密度、强度(规模)、发生概率(发展速率)以及可能造成的危害区的位置、范围。其评价的核心是地质灾害的活动强度,一般情况,致灾作用的活动程度决定了地质灾害发生可能性的大小、危险性的大小。从定性分析看,地质灾害的活动强度越高,危险性越大,灾害的损失越严重。地质灾害危险性评价是在大量收集、分析处理地质资料的基础上,运用恰当的数学评价模型,计算各评价单元的危险性,然后划分出相应的危险性级别,进而进行地质灾害危险性区划,为国家进行地质灾害防治规划提供科学依据。

我国是世界上地质灾害危害最严重的国家之一。地质灾害已严重制约着国民经济的发展,威胁着人民的生命和财产的安全,成为影响我国社会经济可持续发展的重要制约因素。近年来我国地质灾害频繁发生,已成为人们普遍关心的主要问题之一。因此,进行地质灾害危险性评价工作能为国家进行地质灾害防治规划提供科学依据,对地质灾害的预防和减轻意义重大,直接关系到经济的发展和社会的稳定。

地质灾害的形成是一个极其复杂的问题、受很多因素影响,而这些因素本身具有不确定性、模糊性以及与各地质因素相互作用的复杂性等特点。而且,地质灾害是一种活跃的动态环境变化过程,它的预测与防治是一项庞大的系统工程,所涉及的数据信息是巨大的。通过人工管理档案的方式采用大量的地质灾害信息,这不但费时、费力而且效益不好;同样,采用传统的管理信息系统的方法进行信息收集、传输、处理和决策,缺乏空间特性和空间分析能力,这些传统的、分散式的数据信息管理己无法反映当前日益严重的地质灾害现状,不能很好的反映出地质灾害的空间分布特性,这就给地质灾害危险性评价的研究带来一定困难。目前,地质灾害危险性评价的方法有很多,可分为定性和定量方法。定性的方法主要是根据主观经验对地质灾害危险性进行定性描述,存在很大的主观性;而定量的方法则是对地质灾害发生的可能性进行估计,在很大程度上消除了定性方法的主观性。GIS技术强大的空间信息管理和分析能力为地质灾害的研究提供了强有力的工具、解决方案和独特的研究方法,已被广泛应用于地质灾害评价研究之中,正逐步成为本领域研究的发展方向之一。GIS技术不仅能有效地管理影响地质灾害发生的各种内在因素,又能有效地管理各种外部动力因素,使地质灾害研究工作进入一个新的信息化、数字化、定量化的阶段。而层次分析法是一种解决多因素复杂系统,能避免由人的主观性所导致的权重预测与实际情况相矛盾的现象,是目前求取地质灾害影响因子权重的较好方法,对描述因子的影响力有很好的效果;但该方法却无法有效的反映评价结果的空间分布格局,存在一定的不足;而GIS技术具有较强的空间分析能力,恰好可以解决上述不足。

1GIS技术的发展过程和趋势

1.1 地理信息系统的概念

地理信息系统(GIS)是一项以计算机为基础的新兴技术,围绕着这项技术的研究、开发和应用形成了一门交叉性、边缘性的学科,是管理和研究空间数据的技术系统。在计算机软硬件支持下,它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、对数据的有效管理、研究各种空间实体及相互关系。通过对多因素的综合分析,它可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。此外地理信息系统又是一门以应用为目的的信息产业,它的应用可深入到各行各业。目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一,风格各异。国外较著名的有ARC/INFO,GENAMAP,MGE等;国内较著名的有MAPGIS,Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚,但它发展快,目前已成功地应用到一百多个领域。

1.2 地理信息系统在国内外的应用现状

尽管现存的地理信息系统软件很多,但对于它的研究应用,归纳概括起来有两种情况:一是利用GIS系统来处理用户的数据;二是在GIS的基础上,利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家,地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来,随我国经济建设的迅速发展,加速了地理信息系统应用的进程,在城市规划管理、交通运输、测绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用,取得了良好的经济效益和社会效益。主要应用于以下几个方面。

(1)地理信息系统在地理空间数据管理中的应用;(2)GIS在综合分析评价与模拟预测中的应用;(3)GIS的空间查询和空间分析功能的应用;(4)GIS的输出功能在地图制图中的应用;(5)运用GIS系统,建立起专题信息系统和区域信息系统;(6)地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。

2地理信息系统在地质灾害研究中的应用

近来,随着计算机技术的发展和普及,以及GIS技术在地球科学领域应用的蓬勃发展,GIS强大的空间信息管理和分析能力已被广泛应用于地质灾害评价研究之中,为地质灾害的研究开辟了一个崭新的途径,对评价地质灾害后果、减轻地质灾害的影响可起到积极的作用。

地质灾害研究是涉及地质、地貌、气象、人文、人类活动等诸多领域的一个庞大和复杂的多元信息综合分析过程。目前,国内外利用地理信息系统在地质灾害研究中的应用大致有以下几个方面。

2.1 地质灾害评价和管理

利用地理信息系统的各种功能,建立地质灾害空间信息管理系统,管理地质灾害调查资料,显示并查询地质灾害的空间分布特征信息,评价地质灾害的危害程度,分析地质灾害和影响因素之间的关系,提出减轻和防治地质灾害的措施,对将来可能发生的地质灾害进行预测。

2.2 地质灾害的危险性区划评价

由于各种地质因素本身的不确定性,以及地质因素之间相互作用的复杂性,在收集大量的基础地质环境资料前提下,利用GIS对这些基础资料进行有效地处理来提高数据的可靠性,通过选取合适的评价预测指标,运用恰当的数学分析模型,进行地质灾害危险性等级的划分,从而为地质灾害的管理及防治和预警决策提供依据。

2.3 地质灾害易发程度分区

在地质灾害防治区划中应用GIS技术,是利用其强大的空间数据管理与空间分析模型方面的功能,对地质灾害调查所获取的信息进行处理,实现地质灾害易发程度计算机自动化分区。首先确定致灾因子,对致灾因子进行易发程度分区赋值。再求出致灾因子的敏感系数,将各致灾因子图层进行基于GIS空间分析的图层叠加。最后将叠加后的图层属性进行加权综合,得出易发程度,进行易发程度计算机自动化分区。GIS空间分析法所得出的地质灾害易发程度分区图,反映了地质灾害易发程度的现势规律,而且实现了对区域地质灾害的空间预测。

2.4 对地质灾害风险性分析

对于地质灾害的危险性分析,国内外研究的较少,理论上也比较不成热,目前较广泛应用的模型有:信息量模型、多元统计分析模型、模糊综合评判模型、基于人下神经网络遗传算法等的模型,其中:将GIS技术与其它模型结合起来是进行区域地质灾害危险性分析的较为有效的方法。

2.5 地质灾害预警技术

地质灾害预警系统包括地质灾害的灾情模拟评价、预测预报和防治问题及地理空间数据库的建立、空间定位及空间分析下进行地质灾害灾情模拟预报分析,以能够存储、处理、分析、计算和成图而著称的地理信息系统具有得人独厚的优势在进行多因子定量模拟分析和对因子间相互定量关系研究方面,地理信息系统的多源地学专题信息复合叠加处理功能等显示出了明显的优势和极高的效率。对受控于多种因素影响和作用的地质灾害的定量仿真模拟和预测预报具有十分重要的理论指导意义和实用价值,在地质灾害防治中会发挥越来越重要的作用,把我国的地质灾害防治研究工作提高到一个新的水平。

总之,GIS为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界返回客观世界的利用改造过程的发展和转化,创造了空前良好的条件和环境。目前,地理信息系统技术已经广泛渗透到了多种学科领域,在地质灾害研究中的应用方兴未艾,尤其在地质灾害评价和管理、地质灾害的危险度区划评价和GIS与专家系统的集成应用方面进展很快,在人类生活和国民经济中起着重要的作用,未来的几十年中将保持高速发展的势头,成为高科技领域的核心技术。

参考文献

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