ArcGIS在地质灾害危险性评估中的应用探讨

农少年 梁鹏

1. 广西壮族自治区二七二地质队 广西 南宁 530031；

2. 广西壮族自治区生态环境监测中心 广西 南宁 530028

引言

近年来随着社会经济的发展，工程建设活动频繁，对地质构造的扰动程度不断增强，严重破坏了地质环境平衡，进一步加大了地质灾害发生的概率，因此必须加强对地质灾害危险的评估，以达到防灾减灾的目的。为提高危害评估的准确性和科学性，在地质灾害危害评估工作中应积极应用ArcGIS等先进的技术方法。ArcGIS不仅能够提供更为多元化的功能，而且具有较高的信息化以及自动化水平，能够广泛适应多种地形地貌条件下的测图要求，从而为地质灾害危险评估提供更加可靠的参考依据。评估人员应充分了解ArcGIS技术特点，提高软件技术应用的有效性和规范性，充分发挥ArcGIS技术优势和作用。

1 基本概念分析

1.1 概述ArcGIS技术

所谓ArcGIS技术主要是指计算机制图的软件平台，该技术以GIS平台为基础，集成了多项应用软件，具有多元化的GIS服务功能，能够完成各类测图任务，并为地图数据的共享与应用开发提供了平台基础[1]。随着ArcGIS技术的不断发展成熟，其在地质灾害危害性评估等多个领域中均得到了广泛的应用。

1.2 概述地质灾害危险评估工作

为有效约束工程活动对地质构造的影响，降低工程建设诱发地质灾害的概率，必须在工程项目建设前开展地质灾害危险评估工作，充分了解目标区域地形地貌条件以及地质构造特征，准确判断拟建工程的施工建设对地质结构的扰动程度以及可能发生的地质灾害类型、发生概率、破坏程度等，从而为地质灾害防控以及应急处置预案的制定提供参考依据。

2 ArcGlS在地质灾害危险性评估中的应用分析

2.1 ArcGIS在地质灾害危险性评估中的应用技术路线分析

在应用ArcGIS对目标区域进行地质灾害危险评估时，应首先全面收集目标区域的相关地质数据，然后以地质数据为基础进行数据的处理分析，创建TIN并进行DEM模型的制作。之后应根据DEM模型构建目标区域的三维地质模型，并自动完成测区高程图、坡度图以及坡向图的绘制工作，为地质灾害危险评价的评价指标体系构建以及评价模型建立提供重要的参考依据。在此基础上才能确保地质灾害危险评估结果客观准确。

2.2 应用ArcGIS开展地质灾害危险性评估工作

2.2.1 ArcGIS应用中数据源选择要点分析。在地质灾害危险评价工作中可以采用全国土地调查中所获取的地质数据等作为ArcGIS的数据源。数据源形式一般应为遥感影像信息，且应经过内外业的综合处理，所构建数据库必须符合地质灾害危险评价标准要求，这样可以降低数据处理难度，提高数据处理效率。

2.2.2 ArcGIS应用中数据信息预处理要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时，应先对数据源的数据进行预处理。ArcGIS软件能够提高数据矫正处理、转换数据格式对影像信息进行剪裁以及高程等多元化的功能，能够满足测区地形原始数据的各项预处理要求。

2.2.3 应用ArcGIS创建TIN文件要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时还应进行不规则三角网的创建。在构建TIN三角网时应以测区内有限个点集为基础，对目标区域进行等面积划分，以完成三角面网络的建立，而连续三角面则构成了数字高程[2]。在确定三角网的具体大小以及形状时，工作人员应充分考虑测点分布位置以及密度等因素，由于测点分布具有不规则性特点，因此要注意防止数据冗余情况出现在地形较为平坦的区域，同时地形特征点要能够对数字高程特征进行准确的描述。通常TIN三角网主要适用于对覆盖表面存在连续分布现象的拟合。利用ArcGIS平台软件创建TIN三角网时，应首先获取目标区域的基础地形数据，然后点击软件中的ArcToolbox项目，将该项目中的3D Analysis打开，然后再依次打开菜单中的creat/modify以及creat Tin from features选项，之后在操作页面弹出对话框的creat Tin from features中的high source项目中点击高程选项，并在Output TIN项目中进行输出目录的选择。完成上述操作后只需点击ok键即可完成TIN文件的创建。

2.2.4 应用ArcGIS构建DEM模型要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时，完成了TIN的创建后还应制作数字高程模型，即DEM模型。DEM数字高程模型主要是利用有序数值阵列对地貌高程进行表达的地面实体模型成果。DEM数字高程模型属于DTM数字地形模型中的一种，能够为三维地形图、坡度坡向图以及高程图的绘制提供数据基础。利用ArcGIS软件制作DEM模型时应以创建的TIN文件为基础，首先将ArcToolbox打开，然后点击3D Anaylsis Tools项目，选择该项目中的Convert选项，并在其菜单内点击TIN to Raster选项。此时在操作界面会有对话框Convert TIN to Raster弹出，工作人员应在该对话框中点击Attribute项目下的Elevation选项，并在项目下的Output Raster菜单中进行输出目录的选择，完成上述操作后点击ok键即可完成DEM文件的制作，自动产成DEM模型。

2.2.5 应用ArcGIS制作测区3D地形图要点分析。在获得了DEM模型后，就可以以DEM模型为基础进行三维地形图的绘制了。3D地形图是将3D虚拟方阵技术、遥感技术以及GIS地理信息技术综合应用的地理信息三维系统，也可以将其称作3D电子沙盘。在绘制3D地形图时，应根据三维电子地图系统中的数据链信息对目标区域的全部或者某一指定区域的地形特征进行三维立体的描述，以准确反映目标区域内地形变化特征等情况[3]。在制作3D地形图时，工作人员应根据地质灾害危险性评估需要确定地形图比例，并按照不同特征点的具体高程数据赋予相应的数值，以便通过3D地形图对测区地形条件进行客观全面的表达。应用ArcGIS软件进行3D地形图的制作时，工作人员应将ArcScene软件打开，并将TIN文件导入，即可完成三维地形图的绘制，并可以以可视化方式呈现，为地质灾害危险评估人员的浏览、查询调用提供了便利。

2.2.6 应用ArcGIS制作测区高程图要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时还需要以目标区域的离散数据为基础进行高程图的绘制。工作人员应利用ArcGIS软件对离散数据进行处理，将数据格式转换为.GRD格式，之后对该格式数据进行等值线分析以及分层设色处理，按照高程反物质的不同来进行相应高程数据的赋予。这样在高程图中就可以通过颜色值的不同来对各类型地形的具体起伏状态进行准确的反映描述。利用ArcGIS软件制作高程图时，工作人员应以目标区域的DEM模型为基础，首先将Spatial Analyst Tools点击打开，并在该项目下逐级选择Reclasssify项目以及classification项目，当操作界面有对话框弹出后，应在method项目下的子菜单中点击natural bresks项目，并点击classes项目，对该项目值进行设定，例如目标区域内高程值可以分成10个级别时，即应将设定值设为10。在完成上述操作后，应点击ok键，并在Output raster项目中进行输出目录的选择，在选择确定后即可点击ok键完成高程图的制作。

2.2.7 应用ArcGIS制作测区坡度图要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时，坡度图也是评价指标体系构建以及建立评价模型的重要依据之一。在地质灾害危险评价中，地表单元中不同的陡缓程度需要通过坡度值来表达，坡度一般是坡面垂直高度与水平方向上的长度之间的比值，可以对地质结构特征以及地形形态特点进行间接性的表达，是对地形特征进行描述时的重要指标参数。利用ArcGIS软件进行坡度图的绘制时，工作人员应以目标区域的DEM模型为基础，将ArcGIS平台中的Spatial Analyst Tools工具打开，并点击其中的surface Analst Tools工具中的Slope项目，当对话框在操作界面上弹出后，工作人员应选择其中的input项目，并在其菜单中点击DEM文件选项，在Output raster项目内进行输出目录的选择，最后点击ok键，完成原始坡度图的制作。同时，工作人员还应利用ArcGIS软件对目标区域内的坡度重新进行分级处理。在具体操作时应首先将Spatial Analyst Tools工具打开，选择其中的Reclasssify项目下的classification项目，当操作界面上有对话框弹出后，并根据目标区域内的坡度分级情况对classes项目值进行选择设定，如坡度级别为3个时，即应将该项目值设定为3。同时还应在Break Values项目中对各级别分别进行赋值定义。之后应点击Output raster选项，并在其中进行输出目录的选择。选定后应点击ok键即可实现对坡度图分级的重新定义处理。

2.2.8 应用ArcGIS制作测区坡向图要点分析。在应用ArcGIS开展地质灾害危险评价时，为准确构建评价指标体系构建并建立评价模型，工作人员还应以目标区域的DEM模型为基础进行坡度图的制作。坡向图主要是对坡面面对方向地貌特征的反映描述，也是地质灾害危险评价中的关键性指标参数之一。在ArcGIS平台上制作坡向图时，工作人员应首先将Spatial Analyst Tools工具点击打开，然后在其surface Analst Tools工具中选择Aspect项目。当操作界面上有对话框弹出后，应对其classes项目值进行选择设定。如目标区域内共包括8个方向的坡向时，即应将classes项目值设定为8。同时应在Break Values选择中对不同方向分别进行赋值定义，设定完成后应点击ok键，并在Output raster选项中进行输出目录的选择。上述操作完成后应点击ok键确定，即可重新对坡向图进行分级定义。

2.2.9 应用ArcGIS制图成果开展地质灾害危害评价要点分析。当应用ArcGIS软件完成了DEM模型、3D地形图、坡度图以及坡向图的制作后，评估人员即可在此基础上确定目标区域的地质灾害危险评价指标体系，并构建评价模型。工作人员可以通过ArcGIS平台对各项指标进行量化分析，确定各评价指标的具体权重，并结合层次分析等分析方法科学评估目标区域内地质灾害的具体危险性，从而为地质灾害的预防、治理以及灾害应急处置等工作的开展提供可靠的参考依据。

3 结束语

随着ArcGIS技术的不断发展成熟，其在地质灾害危险评估等领域中得到了越来越广泛的应用。相关工作人员应加强对ArcGIS技术的研究，准确把握ArcGIS特点，熟练掌握ArcGIS软件的操作方法，不断总结ArcGIS技术在地质灾害危险评估工作中的实践应用经验，以提高ArcGIS技术应用的有效性，并积极拓展ArcGIS技术的应用范围，从而为地质灾害危险评估等各项工作的开展提供重要的技术支撑。