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摘 要：本文在对地理信息系统（GIS）和地质灾害评估简要说明的基础上,归纳总结了GIS应用于地质灾害评估的研究方法,最后结合具体案例对GIS在地质灾害评估过程中的应用进行分析.结果表明基于GIS的地理模型分析方法,实现了地形起伏度、坡度、坡向等地理因素对评估地理区域地形地貌特征的定量描述,可以为地质灾害的评估提供所需的动态地理空间信息和地形分析数据,从而为地质灾害的评估和决策部门提供科学依据.
关 键 词：地理信息系统GIS地质灾害评估应用
中图分类号：P208；P694文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0009-02
当前我国对地质灾害的研究越来越重视,与此同时,对地质灾害评估的研究也越来越向高准备、高要求、高预测以及高防治的方向发展.其中,新兴的GIS作为当前在地质灾害评估研究中应用最广泛的信息系统.做好地理信息系统在地质灾害评估中的应用研究就显得尤为迫切和重要.
1GIS及地质灾害评估概述
1.1认识GIS及地质灾害评估
GIS即地理信息系统,它是一门集信息科学、空间科学和地球科学为一体的综合技术学科,它实现了遥感技术、计算机信息工程以及现代地学理论和方法的有机结合.作为一种基于数据库系统、地理信息的空间分析以及地图可视化的计算机系统.它是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据,并为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台.GIS的主要功能有：数据采集和提取、转换与编辑、数据集成、数据的重构与转换、查询与检索、空间操作与分析、空间显示和成果输出及数据更新等.
地质灾害灾情评估是指对地质灾害活动程度及破坏损失情况进行评定估算的工作,对于有发生可能但尚未发生的地质灾害,地质灾害评估是预测评价地质灾害的可能程度.地质灾害的评估内容包括如下两点：一是分析评价地质灾害活动的危险程度和地质灾害危险区受灾体的可能破坏程度,即地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价.二是在做出地质灾害的危险性评价和灾害区的易损性评价基础上进一步分析预测地质灾害的预期损失,即进行地质灾害的破坏损失评价.其中,地质灾害评估的基本目的是通过综合指标或单项指标定量化反映地质灾害的破坏损失程度和主要特点,从而为相关部门规划、部署和实施地质灾害防治工作提供科学依据.
1.2GIS在地质灾害研究中的应用现状分析
当前GIS在地质灾害研究中的应用主要有以下三个方面：一是利用GIS开展的地质灾害的评价和管理.通过建立基于GIS的地质灾害空间信息管理系统可以对某一特定空间分布的地质灾害调查资料以及空间分布特征信息等进行评价和管理.二是利用地GIS可以实现地质灾害的危险性分区,通过评价地质因素之间相互作用的复杂性,以及由于各种地质因素本身的不确定性,对研究区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和防治提供科学依据.三是GIS在与地质灾害相关的专家系统中的集成应用.其中,在集成的专家系统中,GIS主要负责时空数据的管理,利用专家知识和空间目标的事实推理,在进行空间分析的基础上实习灾害危险程度的自动判定,从而可以实现区域地质灾害的动态管理.
2GIS应用于地质灾害评估的研究方法
应用GIS技术的基于多源数据和面向突发性自然灾害应急响应的地质灾害风险快速评估研究方法是当前我国政府部门在地质灾害风险管理中应用的最为广泛的地址灾害评估研究方法,该方法的应用为政府及地方社会应对各类突发性自然灾害的救灾、减灾等提供了有效的信息保障和科学的决策支持.该研究方法主要包括GIS数据准备、格网数字高程模型的构建以及地形因子的提取三个方面的内容.
2.1GIS数据准备
在进行灾害研究及评估前需要准备多项数据,主要是野外实测CAD数据的整理,然后提取CAD数据中的高程点数据为.dat文件.将该.dat文件作为研究的基础数据,后面所有的应用分析都是基于野外实测CAD数据进行.CAD数据的处理软件有多种,其中GIS数据准备常用的软件主要有ArcGIS、MapInfo、MapGIS、TopMap、GeoBean等.
2.2格网数字高程模型的构建
数字高程模型（DEM）区域地形的基础信息之一,是赖以构建区域地形型和进行各种地形研究的基础信息.数字高程模型是描述包括高程在内的各种地貌因子,如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布.它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型.而格网数字高程模型是把DEM覆盖区划分成规则格网,每个网格大小和形状都相同,用相应矩阵元素的行列号来实现网格点的二维地理空间定位,第三维为特性值,可以是高程和属性.以MapGIS软件生成的格网DEM为例.在MapGIS工作平台下,利用该软件的强大地形分析功能模块DTM分析模块,采用基于距离幂函数反比加权网格的离散数据网格化方法,生成GRD地形数据.
2.3地形因子的提取
地形因子的提取是指研究区坡度与坡向的提取.而坡度就是指GRID中像素高程值的变化率,分别用0～90度来表示,每一定的度数间隔采用不同的颜色表示.坡向是指GRID中每个像素面的朝向,范围为0～360度,其中0度代表北,90度代表东等.
3GIS在地质灾害评估过程中的实际应用案例分析
3.1研究区域概况
陕西省府谷县新区地处陕、晋、蒙三省（区）交界处,渭北黄土高原沟壑区,以丘陵、山地地貌为主,总的地势是西北高、东南低,海拔高度在780～1426.5m之间.区内属中温带半干旱大陆性季风气候,温差大、降水变化明显.旱、涝、霜、雹自然灾害加之沟壑地形结构,为地质灾害创造了有利条件.而不合理的人为开挖和填埋等活动更加重了该区地质灾害恶化的程度,境内地质灾害频发.因此该区迫切需要进行地质灾害预报防患于未然.根据府谷县新区地质灾害评估的需要,通过建立以GIS技术为基础的、用于地质灾害评价的空间分析模型,调查、分析评估区内潜在的地质灾害、工程建设可能引发或加剧地质灾害及其危险性,以及工程建设和建成后可能遭受的地质灾害及其危险性,进行地质灾害危险性预测评估,对地质灾害的风险评估意义重大.3.2基于GIS的三维地形图的描述
三维地形图是遥感、地理信息系统、三维仿真等高新技术的结合.它主要以一种三维电子沙盘的形式反映研究区的地形起伏情况,根据高程的不同赋予不同颜色值,制作出三维地形图,用以表达不同的地形起伏情况.其中,研究区的三维地形图如图1所示.
3.3标高分析图的生成
标高分析图是由若干离散高程数据通过空间数据差值生成的地理曲面数据（.GRD格式数据）,然后进行等值线分析产生的.经过分层设色后,不同高程的范围值被赋予一定的高程数据,显示不同的颜色值,来反映不同的地形起伏情况.其中,研究区的标高分析图如图2所示.
3.4基于数字高程模型的坡度分析和坡向分析
坡度是描述地形特征信息的重要指标,它能够间接表示地形的形态起伏和结构特征,并且反映地貌坡面的倾斜程度.坡向作为描述地貌特征的重要参数,它反映坡面所面对的方向,也是通过数字高程模型（DEM）计算得到的.其中,研究区的坡度分析和坡向分析分别如图3和图4所示.
3.5地质灾害的危险性评价
经过上述的地质灾害评估,可以发现陕西省府谷县新区地形复杂,以及存在滑坡、泥石流等地质灾害的潜在危害性较大,对于该地区农业、交通、经济等埋下隐患；在新区存在潜在的地质灾害、相关工程建设和建成后可能引发或加剧地质灾害及其危险性,地质灾害及其危险性,当地的相关部门需要结合评估结果提供科学有效的防治措施.
4前景与讨论
当前GIS在地质灾害研究中应用的非常广泛,将GIS技术应用于地质灾害评估的中,可以成功进行地形分析,通过制作各种地形分析图,给地质工作者提供了地形分析的数据,从而能够使地质决策部门更好的掌握研究区可能出现的地质灾害状况.
由于预测地质灾害系统是一个复杂的过程,基于GIS的计算机技术也在不断革新.本文的思想技术方法可以为相关课题提供框架路线,相应的评估方法和应用手段还需进一步探讨和研究.