GIS在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用

1、GIS在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用GIS即地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem),經(jīng)過了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且得到了極廣泛的應(yīng)用。尤其是近些年，GIS更以其強大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優(yōu)化中發(fā)揮著越來越重要的作用。GIS地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)增儂二種坡術(shù)系統(tǒng)。-丁GS作為：問新發(fā)展起來的科學(xué)在地質(zhì)上也有很多方面的應(yīng)用，解至了地質(zhì)給

2、過很多加起二不碌將：GIS在地質(zhì)學(xué)的一些應(yīng)用論述以下幾；工二.F&Ct*,一、GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用GIS正處于急劇變化與發(fā)展之中。目前，國內(nèi)外利用地理信息系統(tǒng)，主要用于國土和城市規(guī)劃，地籍測量，農(nóng)作物估產(chǎn)，森林動態(tài)監(jiān)測，水土流失，地下水資源管理和礦產(chǎn)資源勘測，潛力分析及開發(fā)等眾多領(lǐng)域。而GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用也在不斷擴大，現(xiàn)在其在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用主要表現(xiàn)在這幾方面：1、地質(zhì)災(zāi)害評價和管理2、地質(zhì)災(zāi)害的危險性分區(qū)評價3、GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用中，GIS所起的作用主要是管理時空數(shù)據(jù)，進行空間分析；專家系統(tǒng)所起的主要作用是利用專家知識和空間目標(biāo)的事實推理判定災(zāi)害

3、的危險程度。二者的結(jié)合將使專家經(jīng)驗得到推廣，減少野外和室內(nèi)手工作業(yè)工作量，使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)管理成為可能。1、GIS在地震上的應(yīng)用GIS在地震中的應(yīng)用表現(xiàn)在，地震分析、預(yù)報、預(yù)報、抗震、減災(zāi)、救災(zāi)、災(zāi)后評估。最主要表現(xiàn)在預(yù)報，災(zāi)害評估和減災(zāi)。1、地震的預(yù)報地震是眾多自然災(zāi)害中對經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定危害最為嚴重的一種災(zāi)害。至今地震預(yù)報仍然是一個世界性難題。目前，進行地震預(yù)報的主要依據(jù)還是各種地震前兆，專家們根據(jù)發(fā)生的各種現(xiàn)象及經(jīng)驗進行地震預(yù)報。由計算機來進行數(shù)據(jù)的自動采集、異常的自動判別，然后再根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進行地震預(yù)測可以更客觀、更系統(tǒng)地進行推理和智能決策。如：地震預(yù)報智能決策

4、支持系統(tǒng)。2、地震災(zāi)害的損失評估這是GIS在地震災(zāi)害中的最主要的應(yīng)用。一次破壞性地震所造成的災(zāi)害評估主要是由房屋建筑破壞情況、人員傷亡情況和經(jīng)濟損失預(yù)估等決定的。而這些評估又要依賴于對各類建筑物的調(diào)查和相應(yīng)的人口分布情況。對建筑物的調(diào)查要特別注重它的結(jié)構(gòu)類型、建筑質(zhì)量、設(shè)防標(biāo)準等，并在此基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)的易損性分析。GIS為大區(qū)域的地震破壞和損失研究的實施提供了理想的平臺，在GIS下以方便地評估大震發(fā)生導(dǎo)致的社會經(jīng)濟影響。3、地震后的減災(zāi)在地震后快速做出的決策是減少地震損失的很重要的途徑，利用GIS提供的，最短路徑等空間分析，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供客觀直接的意見。利用GIS做出的應(yīng)急決策主要表現(xiàn)在這幾

5、方面：救災(zāi)方案：人員避震疏散；各危險品貯存點的危險程度警告及防保措施；地震鼻 F 口防范于未然，災(zāi)前風(fēng)險評估尤火災(zāi)輔助決策等等。可以說，在震后數(shù)小時內(nèi)，這幾個方面是與人們的生命安全密切相關(guān)的。2、GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在災(zāi)前的風(fēng)險評估。一般地質(zhì)災(zāi)害可以分為災(zāi)前孕育階段一一災(zāi)害活動階段一一災(zāi)后恢復(fù)階段。對于突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡，其災(zāi)害活動階段往往非常短暫。這類災(zāi)害的評估主要是災(zāi)前的風(fēng)險評估與災(zāi)后損失評估，從防災(zāi)減災(zāi)工作角度，為了爭取主動，為重要，是我們工作和研究的重點。1、崩塌、滑坡的災(zāi)前風(fēng)險評估GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力和其將GIS引入崩塌、滑坡災(zāi)

6、害危險性評價，主要是考慮到強大的空間數(shù)據(jù)分析能力，將其作為地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的分析工具，來加速崩塌、滑坡危險性評價的過程，提高危險性評價的精度。同時由于GIS獨特的空間分析功能，和超強的數(shù)據(jù)分析能力使得在崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價過程中又衍生出一些只有GIS才能完成的評價方法，而且，這種充分利用GIS功能的危險性評價方法還在不斷的產(chǎn)生。GIS支持下的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的目的是區(qū)分出不同危險性等級區(qū)域，并通過危險性制圖來反映。利用GIS進行地質(zhì)災(zāi)害危險性評價，需要充分利用GIS的空間疊加分析功能將每個影響崩塌、滑坡的因素用一張專題地圖來表示?；谑噶康目臻g疊加分析中，多個專題圖層相互

7、疊加產(chǎn)生了新的多邊形并且附帶了原來多個專題圖的屬性；基于柵格的空間疊加分析中，每一個圖層對應(yīng)的柵格之間作相應(yīng)的四則運算或者是函數(shù)運算，得到一張新的柵格專題圖，為各因素層運算之后的結(jié)果?；贕IS的崩塌、滑坡危險性評價方法，實質(zhì)上是針對輸入的各評價因素層所做的某種函數(shù)云疊加運算，疊加運算的結(jié)果即是危險性評價的結(jié)果。本質(zhì)上可以將這種危險性評價表示為多個圖層的函數(shù)。3、GIS在泥石流中的應(yīng)用GIS在泥石流的應(yīng)用主要在泥石流的危險性評價和泥石流預(yù)警。全國有災(zāi)害性泥石流溝1萬多條，滑坡數(shù)萬處，它們嚴重影響著廣大山區(qū)社會經(jīng)濟的發(fā)展。為了減輕滑坡和泥石流災(zāi)害的影響，需要制定災(zāi)害管理的整體戰(zhàn)略。這樣的戰(zhàn)略涉及

8、三個方面：災(zāi)害預(yù)防、災(zāi)害預(yù)警和災(zāi)害減輕。不過，在泥石流方面，一般RS和GIS結(jié)合應(yīng)用于泥石流，這樣才能有很好的效果。1、泥石流的危險性評價對地質(zhì)圖進行數(shù)字化處理可以獲得巖性分布圖和斷層分布圖，進而量算每一種巖石的分布面積和百分比以及斷層的長度；通過航片解譯或野外調(diào)查，計算崩塌區(qū)的面積。通過對地形圖進行數(shù)字化或者通過航片或衛(wèi)片的處理，可以獲得數(shù)字高程模型，從可以提取小流域坡度、面積、溝谷坡降等因子，并計算泥石流區(qū)形狀因子的值。植被因子用正規(guī)化植被因子表示，可以通過衛(wèi)星影象的處理得到。選擇影響泥石流發(fā)生的因子；通過遙感獲取數(shù)據(jù)，利用對每個因子進行處理，建立包含各因子的數(shù)據(jù)庫；用統(tǒng)計方法確定個因子對

9、泥石流形成的貢獻，建立泥石流危險度評價模型，計算泥石流危險度的值并進行評價，從而做出泥石流的危險性評價。2、泥石流預(yù)警正確和有效的泥石流預(yù)警可以極大地減少生命和財產(chǎn)的損失。正確和有效的泥石流預(yù)警可以極大地減少生命和財產(chǎn)的損失。但泥石流監(jiān)測預(yù)報還存在著預(yù)報的非確定性、預(yù)報模式難以推廣、預(yù)報沒有涉及災(zāi)害損失以及沒有成分利用氣象資源等問題。利用和技術(shù)，可以幫助我們建立更加精確的泥石流預(yù)報模式，并對泥石流的災(zāi)害損失進行有效的預(yù)報。利用GIS可以建立泥石流空間數(shù)據(jù)倉庫，通過空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對泥石流的激發(fā)因素、爆發(fā)時間和規(guī)模與環(huán)境背景條件的相關(guān)關(guān)系進行定量分析，以幫助我們更加深入地研究泥石流的形成機理，建

10、立相對精確的泥石流預(yù)報模式。在泥石流形成機理、泥石流預(yù)報模式研究的基礎(chǔ)上，可以建立泥石流預(yù)警的知識庫，最終建立泥石流預(yù)警專家系統(tǒng)，達到泥石流預(yù)警的智能化和自動化。4、GIS在地面沉降中的應(yīng)用GIS在地面沉降的應(yīng)用主要表現(xiàn)在地面沉降的預(yù)測。地面沉降成為制約城市發(fā)展的一個重要的因素。嚴重的地面沉降可造成地表和地下排水不暢、建筑地基下陷等災(zāi)害，對人類工程活動和生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。GIS提供了一種認識和理解地學(xué)的新方式，其強大的空間分析功能和數(shù)據(jù)庫管理能力為城市地面沉降的研究提供了一個卓有成效的途徑。GIS可以從空間和時間的角度對地面沉降進行預(yù)測。利用GIS技術(shù)作為平臺，結(jié)合地面沉降模擬和預(yù)測方法

11、，充分利用GP解口遙感數(shù)據(jù)，建立一個沉降動態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，并利用GISi.實現(xiàn)地面沉降的可視化。5、GIS在水土流失中的應(yīng)用GIS在水土流失的應(yīng)用主要表現(xiàn)在水土流失的危險性評價。水土流失作為一門多學(xué)科的交叉科學(xué)，是一個十分復(fù)雜的地學(xué)問題，涉及的影響因子眾多，與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系十分密切。GIS的空間分析能力、建模能力和空間數(shù)據(jù)管理能力為水土流失的分析提供了技術(shù)。GIS具有對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計的功能空間疊加/屬性分析，通過宏觀分析水土流失的各個影響因子，可以實現(xiàn)對各水土流失因子信息的自動提?。辉趯傩苑治龅幕A(chǔ)上，建立起水土流失評價的定量統(tǒng)計模型。一般是將影響水土流失的各因素的專題

12、圖分別輸入GIS并建立起完整的數(shù)據(jù)庫,然后通過GIS的疊加分析Overlay、拓撲分析等操作,并配以一些特定的算法程序，可以進行水土流失強度、水土流失危險性及各侵蝕因子的制圖操作。利用GIS,通過將各影響因子專題圖進行疊加，實現(xiàn)了小流域的水土流失危險性評價制圖。二：GIS在環(huán)境地質(zhì)研究中的應(yīng)用隨著一系列嚴重的環(huán)境問題對生產(chǎn)、生活的影響越來越突出，美國、英國、德國等世界發(fā)達國家都不同程度地加強了對環(huán)境地質(zhì)的研究。同時，環(huán)境地質(zhì)工作內(nèi)容逐步擴大到水、土污染調(diào)查評價，城市廢棄物危害的調(diào)查評價，以及相關(guān)地質(zhì)資源潛力和開發(fā)利用的勘查評價，用于獲取和處理的地質(zhì)、地理、地形和水資源數(shù)字化信息系統(tǒng)也相繼建立。

13、同時其工作重點、研究方法、技術(shù)手段也都發(fā)生了巨大的變化。表現(xiàn)在世界各國開始重視城市經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的綜合研究、重視地質(zhì)指標(biāo)體系的研究、重視城市環(huán)境地質(zhì)工作超前服務(wù)戰(zhàn)略的研究。在工作中特別關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性評估、水土污染風(fēng)險識別、地下水資源可持續(xù)利用和城市脆弱性評價等；在技術(shù)方法上強調(diào)多學(xué)科、多種方法的配合，尤其注重利用GISRSGPS技術(shù)進行環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、建立GIS平臺的地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫和自然災(zāi)害風(fēng)險評估決策支持系統(tǒng)建設(shè)等。2010年我國把環(huán)境地質(zhì)研究資源調(diào)查與與地球化學(xué)、地球物理相結(jié)合，重視城市環(huán)境地質(zhì)的安全性研究；以城市群、城市密集區(qū)為單元，從區(qū)域環(huán)境地質(zhì)角度、從地質(zhì)基礎(chǔ)條件

14、、地質(zhì)資源潛力條件、地質(zhì)環(huán)境條件等方面宏觀評價城市區(qū)域布局的合理性、適宜性，為重大工程建設(shè)及時提供需求信息。GIS在環(huán)境地質(zhì)方面的應(yīng)用主要包括以下兩個方面。產(chǎn)、1)地質(zhì)圖編制及數(shù)據(jù)庫建設(shè)1996年，國家計委將“中華人民共和國1:50萬數(shù)字地質(zhì)圖篤匕七：數(shù)據(jù)庫”編制列入“九五科技攻關(guān)計劃”。該項目以C能/不MapGIS510軟件為平臺，應(yīng)用GIS技術(shù)，采用計算機軟件制空匚:第:"二圖的方法，編制建立覆蓋全國的地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫于1999年完成，«一7.??；同期，我國研制了一系列的數(shù)字地質(zhì)圖標(biāo)準，如數(shù)字化地質(zhì)I-1al圖圖層及屬性文件格式(DZ?T01971997)、區(qū)域地質(zhì)圖圖例(

15、1:50000)»(GB958一99)、地質(zhì)圖用色標(biāo)準及用色原則(DZ?T0179-1997)和地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作指南(210版)等。目前我國開發(fā)的基于GIS技術(shù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有中國地質(zhì)科學(xué)院成礦遠景區(qū)劃室基于空間GIS在ArcInfo軟件平臺上完成的中國地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫、1:500萬中國礦產(chǎn)資源找礦信息庫的系列建設(shè)；中國地質(zhì)科學(xué)院礦床地質(zhì)研究所以美國Caliper公司MaptitudeWebGIS產(chǎn)品為平臺，利用ASP(ActiveServerPages)技術(shù)，開發(fā)出因特網(wǎng)“中國礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫”，實現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)論述了數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)建模理論、技術(shù)和方法，為我國地學(xué)

16、空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和地質(zhì)圖信息化、工程化提供了新思路。2）資源評價與環(huán)境管理應(yīng)用GIS的空間分析功能對各種各樣的不同比例尺的地質(zhì)信息、地質(zhì)找礦信息、地質(zhì)工程信息等進行組合、匹配、疊加、篩選、融合以達到對“5P”地段的圈定。研究利用GIS技術(shù)對長江三角洲地區(qū)的土地資源、長江岸線資源和灘涂資源以及太湖水環(huán)境進行動態(tài)監(jiān)測和穩(wěn)定性進行評價;黃潤秋等對應(yīng)用GIS技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)地質(zhì)環(huán)境評價的方法和流程等方面做出了指導(dǎo)性的論述。已有研究顯示,我國GIS礦產(chǎn)資源評價的思路正由以資源技術(shù)評價為主,逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源環(huán)境評價、技術(shù)評價和經(jīng)濟評價為一體的綜合評價。三：GIS在地質(zhì)剖面繪圖的應(yīng)用地質(zhì)剖面圖是地質(zhì)層在

17、垂直向上最直觀最有效的表達方式。它主要用于配合地形地質(zhì)圖了解礦區(qū)地質(zhì)全貌,是礦山總體設(shè)計依據(jù)之一。通過剖面圖可以更清楚地了解區(qū)內(nèi)巖層（或礦體）在地下深處的延展、分布情況和構(gòu)造特點,對于認識各種地質(zhì)體和礦床賦存的地質(zhì)條件和時空分布規(guī)律,指導(dǎo)礦產(chǎn)資源和工程地質(zhì)勘探,都具有重要的意義。GIS的出現(xiàn)為地質(zhì)工作者帶來新的契機。GIS是一種融計算機圖形與數(shù)據(jù)庫于一體、用于存儲和處理空間信息的現(xiàn)代高新技術(shù),它能將地質(zhì)體地理位置與相關(guān)地質(zhì)屬性有機結(jié)合起來,按照各種實際需要準確真實、圖文并茂地把它們輸出給用戶,同時借助其獨有的空間分析功能和圖示化表達能力,幫助地質(zhì)工作者進行各種地質(zhì)輔助決策分析,是一種可以超越傳

18、統(tǒng)方法解決地質(zhì)問題的先進手段。3.1 剖面數(shù)據(jù)分析由于自動生成地質(zhì)剖面圖是根據(jù)某一方向一定數(shù)量的控制性地質(zhì)鉆孔繪制而成,因此,精確描述這些鉆孔的位置信息就顯得特別重要。根據(jù)通用GIS軟件的設(shè)計思想,只要獲知所有控制性地質(zhì)鉆孔的地理坐標(biāo),便可在地圖上確定其位置。3.2 柱狀圖的繪制剖面圖的繪制是以鉆孔柱狀圖為基礎(chǔ)的,因此繪制鉆孔柱狀圖是實現(xiàn)剖面繪制的前提。鉆孔柱狀圖生成的主要過程是:從數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的鉆孔數(shù)據(jù)和巖性數(shù)據(jù),通過EasyMap已有的自動生成柱狀圖功能生成柱狀圖。3.3 剖面圖的繪制一是剖面線的連接;二是巖性符號的填充。初始化點，找,字存及符號I1-二二:匚提取部扎“卜數(shù)搟而:鼠百帝疏中點坐標(biāo)（而嬴而4=0求取左邊柱子每一客般的限好撤標(biāo)局haa.hab求取在邊柱子相同巖層的頂?shù)装鍢?biāo)高hluuhbh；一一二將4個頂點從正上躺開始投M!時笆方向棒列i）-xi：4-h皿y產(chǎn)沖匕:xEt“-hba;yi=n4+lj;jt產(chǎn)xtA4】-hbb:,產(chǎn)yylk+l：3Xtk1-h血”吞吐k.一二.一一彳個頂點時針找成個徹修二又二二一;I顯相成導(dǎo)一.|I-:1II-.-AzA+1«=7