GIS在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)軟硬件為支撐，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，對(duì)具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理和綜合分析，為管理和決策提供必要信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，地理信息系統(tǒng)是一個(gè)綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。它誕生于20世紀(jì)60年代。經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，已經(jīng)進(jìn)入21世紀(jì)。隨著地理信息系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字信息產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)的普及，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、資源、環(huán)境、地質(zhì)、農(nóng)林、水利電力、鐵路公路、城鄉(xiāng)規(guī)劃、宏觀決策等諸多領(lǐng)域，給人類(lèi)生產(chǎn)和生活帶來(lái)了諸多便利。地理信息系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和地質(zhì)學(xué)概述地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)學(xué)中有許多應(yīng)用，許多單位用它來(lái)繪制地質(zhì)剖面圖、預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)礦產(chǎn)資源、分析石油地質(zhì)、監(jiān)測(cè)環(huán)境信息、處理自然災(zāi)害等。地理信息系統(tǒng)具有很強(qiáng)的空間分析和數(shù)據(jù)組織能力。實(shí)踐證明，將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于地質(zhì)，可以減少地質(zhì)工作量，提高地質(zhì)工作效率，解決許多地質(zhì)問(wèn)題。它為地質(zhì)學(xué)的發(fā)展提供了更廣闊的空間。地質(zhì)災(zāi)害是指由自然因素或人類(lèi)活動(dòng)引起的危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全的與地質(zhì)過(guò)程有關(guān)的災(zāi)害。我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)繁多，分布廣泛，活動(dòng)頻繁，危害嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，從20世紀(jì)80年代末到90年代初，地質(zhì)災(zāi)害每年造成300-400人死亡，經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)100億元。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)每年因地質(zhì)災(zāi)害造成的損失超過(guò)200億元，造成約1000人死亡。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害不僅會(huì)帶來(lái)重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，還會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的公共安全問(wèn)題。中國(guó)政府高度重視地質(zhì)災(zāi)害的防治，在全國(guó)范圍內(nèi)開(kāi)展了災(zāi)害群測(cè)群防、防災(zāi)減災(zāi)和防災(zāi)減災(zāi)工作。然而，由于技術(shù)手段和認(rèn)知水平的瓶頸，許多地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)無(wú)法滿足大規(guī)模信息發(fā)布和決策支持的需求，難以有效預(yù)測(cè)和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害。因此，科學(xué)有效的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估、監(jiān)測(cè)、預(yù)警和及時(shí)發(fā)布災(zāi)害信息，構(gòu)建完整的地質(zhì)災(zāi)害防治體系，對(duì)于減少人民生命財(cái)產(chǎn)損失和生態(tài)地質(zhì)環(huán)境破壞具有重要意義。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的類(lèi)型，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害圖可分為以下幾類(lèi)：1 .地理信息系統(tǒng)在地震中的應(yīng)用；2.地理信息系統(tǒng)在崩塌和滑坡中的應(yīng)用；3.地理信息系統(tǒng)在泥石流中的應(yīng)用；4.地理信息系統(tǒng)在地面沉降中的應(yīng)用；5.地理信息系統(tǒng)在土壤侵蝕中的應(yīng)用；1.地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用；1.地理信息系統(tǒng)在地震中應(yīng)用。1.地震預(yù)測(cè)是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)并識(shí)別異常，然后根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進(jìn)行地震預(yù)測(cè)，使推理和智能決策更加客觀、系統(tǒng)。例如，地震預(yù)測(cè)智能決策支持系統(tǒng)。2.地震災(zāi)害損失評(píng)估地震造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡評(píng)估。地理信息系統(tǒng)為震后減災(zāi)提供的最短路徑等空間分析為領(lǐng)導(dǎo)決策提供了客觀、直接的意見(jiàn)。地理信息系統(tǒng)做出的應(yīng)急決策主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：救災(zāi)計(jì)劃；(2)人員暫停疏散；(3)各危險(xiǎn)品儲(chǔ)存點(diǎn)的危險(xiǎn)程度警示和防護(hù)措施；(4)地震和消防決策等。地理信息系統(tǒng)在地震分析、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、抗震、減災(zāi)、救災(zāi)和災(zāi)后評(píng)估中的應(yīng)用。主要表現(xiàn)為預(yù)測(cè)、災(zāi)害評(píng)估和減災(zāi)。中國(guó)地震震中分布地理信息系統(tǒng)在崩塌滑坡災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)中的應(yīng)用同時(shí)，由于地理信息系統(tǒng)獨(dú)特的空間分析功能和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力，在崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)過(guò)程中衍生出一些只能由地理信息系統(tǒng)完成的評(píng)價(jià)方法。而且，這種充分利用地理信息系統(tǒng)功能的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法仍在不斷產(chǎn)生。地理信息系統(tǒng)支持的崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估旨在區(qū)分不同的災(zāi)害等級(jí)，并通過(guò)災(zāi)害制圖反映它們。將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于泥石流，可以建立泥石流空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，通過(guò)空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)定量分析泥石流觸發(fā)因素、噴發(fā)時(shí)間和規(guī)模與環(huán)境背景條件之間的相關(guān)性，幫助我們更深入地研究泥石流的形成機(jī)理，建立相對(duì)準(zhǔn)確的泥石流預(yù)測(cè)模型。通過(guò)對(duì)泥石流形成機(jī)理和泥石流預(yù)測(cè)模型的研究，建立了泥石流預(yù)警知識(shí)庫(kù)，最終建立了泥石流預(yù)警專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了泥石流預(yù)警的智能化和自動(dòng)化。地理信息系統(tǒng)為認(rèn)識(shí)和理解地面沉降提供了一種新的途徑。其強(qiáng)大的空間分析功能和數(shù)據(jù)庫(kù)管理能力為城市地面沉降研究提供了有效的途徑。地理信息系統(tǒng)可以從時(shí)空角度預(yù)測(cè)地面沉降。以地理信息系統(tǒng)技術(shù)為平臺(tái)，結(jié)合地面沉降模擬和預(yù)測(cè)方法，充分利用全球定位系統(tǒng)和遙感數(shù)據(jù)，建立動(dòng)態(tài)沉降監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。利用地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)地面沉降、地面沉降、城市沉降、城市沉降、山村沉降、京津冀地區(qū)沉降圖的可視化。5、地理信息系統(tǒng)在土壤侵蝕中的應(yīng)用。一般情況下，影響土壤侵蝕的各種因素的專(zhuān)題圖都輸入地理信息系統(tǒng)，并建立完整的數(shù)據(jù)庫(kù)。然后，通過(guò)地理信息系統(tǒng)疊加分析、拓?fù)浞治龅炔僮鳎Y(jié)合一些具體的算法程序，可以進(jìn)行土壤侵蝕強(qiáng)度、土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)和侵蝕因子的制圖操作。利用地理信息系統(tǒng)，通過(guò)疊加各種影響因素的專(zhuān)題圖，實(shí)現(xiàn)小流域土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制圖。黃土高原水土流失，中國(guó)水土流失類(lèi)型分布，黃土高原水土流失，水土流失引起的土壤鹽漬化，地質(zhì)災(zāi)害地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，1。利用地理信息系統(tǒng)的各種功能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估和管理，建立地質(zhì)災(zāi)害空間信息管理系統(tǒng)，管理地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)，顯示和查詢(xún)地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征信息，評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的危害程度，分析地質(zhì)災(zāi)害與影響因素之間的關(guān)系，提出減輕和預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的措施，預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害。2.地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)價(jià)由于各種地質(zhì)因素的不確定性和地質(zhì)因素之間相互作用的復(fù)雜性，在收集大量基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)的前提下，通過(guò)對(duì)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的有效處理，提高了數(shù)據(jù)的可靠性。通過(guò)選擇合適的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)指標(biāo)，應(yīng)用合適的數(shù)學(xué)分析模型，將研究區(qū)劃分為地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)。從而為地質(zhì)災(zāi)害管理、預(yù)防和預(yù)警決策提供依據(jù)。3.地理信息系統(tǒng)與專(zhuān)家系統(tǒng)的集成應(yīng)用。在地理信息系統(tǒng)和專(zhuān)家系統(tǒng)的集成應(yīng)用中，地理信息系統(tǒng)在管理時(shí)空數(shù)據(jù)和進(jìn)行空間分析方面發(fā)揮著重要作用。專(zhuān)家系統(tǒng)的主要功能是利用專(zhuān)家知識(shí)和空間目標(biāo)的事實(shí)推理來(lái)確定危險(xiǎn)程度。二者的結(jié)合將提升專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)，減少野外和室內(nèi)人工作業(yè)的工作量，使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)管理成為可能。根據(jù)我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害分布的基本情況，災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急運(yùn)行系統(tǒng)必須結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)有效的預(yù)防和監(jiān)測(cè)，并在災(zāi)害發(fā)生前、中、后建立及時(shí)有效的綜合評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)、評(píng)估和重建系統(tǒng)一、地質(zhì)災(zāi)害防治地理信息系統(tǒng)的形式，1、基于遙感技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，2、基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，3、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，4、地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)及管理信息系統(tǒng)，5、地質(zhì)災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)采集信息服務(wù)系統(tǒng)，6、移動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害信息采集與報(bào)告系統(tǒng)，7、建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，8、遙感地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)手段，1、 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查以遙感技術(shù)為基礎(chǔ)，遙感技術(shù)節(jié)省了人力時(shí)間，并且沒(méi)有調(diào)查盲區(qū)的全景覆蓋，這使得它在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用。 特別是近十年來(lái)，高分辨率衛(wèi)星遙感相繼問(wèn)世并投入商業(yè)運(yùn)行，為查明地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀提供了完整的技術(shù)保障。在查明地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和地質(zhì)環(huán)境防災(zāi)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，可以利用遙感技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害隱患體或隱患區(qū)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。對(duì)于移動(dòng)緩慢的潛在災(zāi)害體，可采用高程精度為毫米的INSAR雷達(dá)遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)可用于監(jiān)測(cè)泥石流災(zāi)害地質(zhì)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化。這種動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，輔以少量地面調(diào)查，可以有效掌握隱患體或隱患區(qū)域的動(dòng)態(tài)變化，提高氣象預(yù)報(bào)和臨災(zāi)預(yù)警的準(zhǔn)確性。一、遙感地質(zhì)災(zāi)害區(qū)詳細(xì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查2、基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是調(diào)查、監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)程度，主要是評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力。地質(zhì)災(zāi)害是由各種災(zāi)害因素反映出來(lái)的，分為歷史災(zāi)害和潛在災(zāi)害。地質(zhì)災(zāi)害潛在災(zāi)害評(píng)估是指對(duì)未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，在什么地方可能發(fā)生什么類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害、災(zāi)害活動(dòng)的強(qiáng)度和規(guī)模、災(zāi)害的范圍和強(qiáng)度進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。地質(zhì)災(zāi)害的潛在危害受多種條件控制，具有不確定性。通過(guò)地理信息系統(tǒng)，可以為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)影響因子的分布構(gòu)建獨(dú)立的因子層，如斜坡層、坡向?qū)?、植被覆蓋、降雨分布、地質(zhì)巖組、人類(lèi)活動(dòng)等。通過(guò)綜合分析可以得出各因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)率。最后，通過(guò)加權(quán)得到地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)圖、脆弱性評(píng)價(jià)圖、損害損失評(píng)價(jià)圖和防治工程評(píng)價(jià)圖。浙江省滑坡(泥石流)地質(zhì)災(zāi)害概況預(yù)測(cè)圖，ArcGIS地理建模脆弱性分析，脆弱性評(píng)估，以及3。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警系統(tǒng)。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警主要使用地質(zhì)災(zāi)害和降雨等數(shù)據(jù)。主要有三種預(yù)測(cè)模型：一種是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)與降雨量的疊加(預(yù)測(cè)降雨量與前期實(shí)際降雨量)；第二是僅根據(jù)降雨量來(lái)判斷。三是利用地質(zhì)災(zāi)害的承災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體之間的非線性復(fù)雜關(guān)系，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等科學(xué)理論，建立地質(zhì)災(zāi)害的失穩(wěn)機(jī)制和計(jì)算方法。充分利用地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、降雨等信息開(kāi)發(fā)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，將為預(yù)警提供科學(xué)的決策支持，將災(zāi)害發(fā)生前的損失降到最低。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖和ArcGIS對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的支持可以從三個(gè)層次來(lái)描述：數(shù)據(jù)層、邏輯層和表示層。其中數(shù)據(jù)層用于數(shù)據(jù)的輸入、存儲(chǔ)和管理；邏輯層用于綜合和融合地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的屬性數(shù)據(jù)，并處理建模和空間數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)庫(kù)不僅可以提供可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)規(guī)模管理，還可以通過(guò)建立屬性域值規(guī)則、建立關(guān)聯(lián)機(jī)制解決非空間信息冗余問(wèn)題、建立拓?fù)湟?guī)則解決不同區(qū)域之間的圖形連接問(wèn)題來(lái)解決屬性定義不一致的問(wèn)題。此外，地理數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了多用戶協(xié)作工作，從而大大提高了工作效率。地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)主要是基于ArcGISEngine技術(shù)開(kāi)發(fā)的C/S框架程序，可以對(duì)潛在的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)信息進(jìn)行綜合管理。地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)災(zāi)害信息的綜合管理；提供地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖的地理信息系統(tǒng)功能。它還可以集成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估子系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。C/S架構(gòu)地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)，5，地質(zhì)災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)采集信息服務(wù)系統(tǒng)，地質(zhì)災(zāi)害網(wǎng)絡(luò)采集與發(fā)布系統(tǒng)主要基于ArcGISServer技術(shù)，主要用于地質(zhì)監(jiān)測(cè)人員在線輸入地質(zhì)災(zāi)害信息，實(shí)現(xiàn)在線信息采集、發(fā)布和共享。此外，系統(tǒng)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布各種地質(zhì)災(zāi)害信息和遙感地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)傳輸和共享。該系統(tǒng)還可以對(duì)移動(dòng)監(jiān)控巡邏人員進(jìn)行全球定位系統(tǒng)定位，檢查每個(gè)巡邏人員的實(shí)時(shí)位置，及時(shí)了解災(zāi)害巡邏情況。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口-疊加遙感影像、地質(zhì)災(zāi)害流動(dòng)巡邏人員在線位置監(jiān)測(cè)、6、移動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害信息采集和報(bào)告系統(tǒng)，通過(guò)GPRS、CDMA和3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，PDA設(shè)備或智能手機(jī)APP可用于隨時(shí)隨地及時(shí)獲取降雨和降雨信息、預(yù)報(bào)和預(yù)警、災(zāi)情、衛(wèi)星、天氣雷達(dá)云圖、防災(zāi)通訊錄、天氣預(yù)報(bào)等信息，從而進(jìn)行災(zāi)害報(bào)告和地質(zhì)災(zāi)害防治的移動(dòng)應(yīng)急指揮。移動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害信息采集系統(tǒng)需要集成全球定位系統(tǒng)功能，通過(guò)無(wú)線技術(shù)將實(shí)時(shí)地質(zhì)災(zāi)害信息傳輸?shù)街醒敕?wù)器網(wǎng)關(guān)。中央服務(wù)器可以通過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚?，在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)中及時(shí)顯示地質(zhì)災(zāi)害信息，實(shí)現(xiàn)信息協(xié)作。內(nèi)置的全球定位系統(tǒng)定位功能可以實(shí)時(shí)定位地質(zhì)災(zāi)害檢查員的位置，并能有效地反映在網(wǎng)絡(luò)和C/S地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)界面上。地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)的建立，將在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中發(fā)揮重要作用，而地質(zhì)災(zāi)害大多與我國(guó)降雨分布密切相關(guān)。地質(zhì)災(zāi)害與氣象因素的關(guān)系可以通過(guò)氣象條件與地質(zhì)災(zāi)害的關(guān)系來(lái)建立。分析了地質(zhì)災(zāi)害與降雨的關(guān)系，總結(jié)了誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的臨界降雨(降雨強(qiáng)度)。通過(guò)研究山洪地質(zhì)災(zāi)害與氣象因素的關(guān)系，確定了山洪地質(zhì)