GIS在滑坡灾害研究中的应用

艾合买提·依布拉音 孙天天 马琳

摘 要：滑坡灾害是在地表一定空间范围和一定时间尺度内发生的自然地质现象，尽管不同区域、不同类型的滑坡灾害的现象与过程各异，形成的机理有别，但滑坡灾害一般是在环境因素和触发因素共同作用下的结果。这些因素都与空间信息有关，利用GIS技术不仅可以对各种滑坡灾害及其相关信息进行管理，而且可以从不同的空间和时间尺度上分析滑坡灾害的发生与环境因素之间的相互关系，评价滑坡灾害可能发生的灾害范围与风险程度。

关键词：地理信息系统；滑坡灾害；空间分析

引言

滑坡发生频率与影响因子之间的统计关系是滑坡灾害半定量空间预测的基础。通过对滑坡空间分布及其环境背景数据层的GIS图层操作，可以获得滑坡与影响因素综合数据库，在此基础上利用GIS统计分析功能对数据库属性项进行统计分析，可获得滑坡发生频率与各影响因子，如地形坡度、坡向、高程、植被覆盖、土地利用类型、地层岩性与地质构造等之间的统计直方图或饼状图等，进而可据此对易滑地质环境条件进行综合分析。如Larsen和Torres-Sanchez对Puertorico三个典型研究区以航空遥感影像为数据源，以GIS为工具，对滑坡发生频率与环境背景因素的统计分析发现坡度大于120、高程大于300m的北东东向斜坡为易滑地质环境条件；Gao采用航片作为滑坡数据源，将解译的滑坡数据层与地形数据（包括坡度、高程、坡向和坡形）进行叠加分析，发现中等高程的北、北东向和西、北西向坡坡度陡的凹坡为滑坡易发区；笔者以香港大屿山为研究區，以GIS为技术支撑工具，在开展自然滑坡风险评价时，根据滑坡发生的空间位置自动提取滑坡发生源地的地形条件，通过统计分析发现坡度>200、高程为100-500m的南坡为易滑地形条件。

1 GIS特点

GIS的最大优势是以图形的方式表达滑坡的位置和属性，即滑坡可视化。在滑坡信息表达中GIS最直接的应用是滑坡的空间位置表达，GIS技术与计算机多媒体技术的结合更可以生动表达滑坡信息[2]。在滑坡的研究中，不论是滑坡分布、风险区划、风险评估结果、滑坡易损性分析、滑坡防治规划等均可以地图表达。在这方面G1S已得到了成功的应用，使用中的难点在于多尺度数据的融合使用、滑坡风险评价中最小评价单元的选取等.简单的理解，滑坡分析包括滑坡易损性分析、滑坡时空分析、滑坡运动分析、滑坡风险区划等在内，由信息到知识、由现象到规律、由已知到未知的分析过程。在滑坡分析中，GIS主要作用是发挥其空间分析功能，使传统方法下不好解决的问题清晰表达出来。

2 滑坡灾害应用研究的技术思路

利用GIS进行空间分析，关键点就是空间建模问题。一般而言，空间模型是为了解决问题的方便而对现实世界的再现。借助模型我们可以理解、描述或预测现实世界的事物是如何相互作用的。下文总结某县滑坡地质灾害应用实例具体概念建模过程如下：

2.1 描述问题

为解决实际问题，首先要清晰的描述要解决的问题和最终的目标，从想要的结果入手，分析需要的地图数据。某县滑坡地质灾害应用研究是为了研究该研究区滑坡的影响因子与滑坡发生之间状况，最终分析结果应该得出坡度、坡向、岩层产状于滑坡之间的定性或定量关系，如在顺向坡比较容易发生滑坡、坡度不同范围内滑坡产生的比率等等[3]。

2.2 分解问题

在问题描述清楚，想要的结果确定后，应该进一步将问题分解为更细小的部分，直到知道了解决这个问题的大体步骤。对研究区来说，根据滑坡学的知识，可以得知影响滑坡活动的因素包括坡体的坡度、高程、坡向、岩层产状等等，众多影响因素共同作用造成了滑坡灾害的发生。然后进一步分析，坡体的坡度可以从坡度图上获取，而坡度图则是由数字高程模型（DEM）派生出来的，因此首先要生成数字高程模型。另一方面，在以往的研究中把岩层产状和坡向的空间组合作为影响因素来考虑的并不多见，而在本研究中这种组合则是分析滑坡易滑性的一个重要指标。

2.3 分析和准备输入数据

现在问题已经被分解成一组具体的目标和过程模型，并且已经明确了需要哪些数据。接下来就需要对数据输入以及数据库的建立进行分析和准备。如等高线中等高距的大小要求和实际中的资料的可获得性、岩层产状点的选取等；搞清楚这些之后，就要着手准备所需数据：纸质地图需要矢量化、各种数据的存放形式等等[4]。

2.4 分析过程

在细分了问题，明确了具体目标，确定了分析过程，了解了所需数据，建立了所需数据库之后，就是具体的利用这些数据来分析问题的过程了，即某县滑坡地质灾害应用研究的过程了。

2.5 结果分析

对最终分析结果进行进一步分析，如顺层滑坡是否占据了研究区滑坡总面积的大部分.如果出现问题则要重复前面的步骤、重新对数据进行分析，直到结论正确合理为止。概念模型建立起来之后，结合GIS具体的功能，则相应的技术思路也就非常明了了[5][6]。从数据准备、数据处理到应用过程模型对滑坡的影响因子进行分析，直到最后分析结果的图形、图表展示，一条相对完整的路线就建立起来了。其中双变量统计分析中每一个参数因子单独与滑坡分布图进行对比分析，参数因子对比滑坡破坏产生的作用可以被计算出来。有许多统计方法可以计算各参数因子对滑坡产生的贡献率大小。Van Westen等人曾经使用简单的密度函数来决定各参数的权重。区域中总的滑坡点密度可以用来作为计算权重的标准，这种权重可以通过与每种参数因子的总的密度对比而得到。由于评估中参数因子的选取是由执行分析的专家完成，可以说双变量统计分析法使专家主观的专业知识和GIS客观的以数理统计为基础的分析能力得到完美的结合。当使用多变量统计方法时，所有在滑坡点处的因子都可以通过多元回归方法与滑坡分布图叠加分析、判别分析建立稳定与不稳定区域的相关关系。

结束语：

GIS技术为滑坡地质灾害的地形地貌特征分析提供了实用、有效的方法，对区域地质灾害评价具有良好的实用价值。需要指出的是，滑坡数据属于历史调查数据，鉴于目前区域滑坡灾害调查的局限性，有很多地区属于有灾无害，可能有许多滑坡点没有记录，这会影响到统计结果的精度。

参考文献

[1]邢建凯.滑坡地质灾害成因分析与防治措施[J].世界有色金属.2017（16）

[2]宋罗明，郭国平.滑坡地质灾害勘查和防治治理探析[J].江西建材.2014（10）

[3]刘准.滑坡地质灾害的评价方法及防治措施[J].低碳世界.2016（06）