地理信息系統(tǒng)在減災(zāi)當(dāng)中的具體應(yīng)用研究

趙 強(qiáng)

(宿州學(xué)院,安徽 宿州 234000)

地理信息系統(tǒng)在減災(zāi)當(dāng)中的具體應(yīng)用研究

趙 強(qiáng)

(宿州學(xué)院,安徽 宿州 234000)

地理信息系統(tǒng)是一種建立在地理坐標(biāo)上的空間信息系統(tǒng)，它主要依靠地學(xué)模型來分析空間數(shù)據(jù)，對(duì)地理環(huán)境和自然災(zāi)害信息進(jìn)行管理。筆者就地理信息系統(tǒng)在地震、洪災(zāi)、森林火災(zāi)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

地理信息系統(tǒng)；減災(zāi)；應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)又被稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”，它是一種空間信息系統(tǒng)并且在空間信息系統(tǒng)中占有十分重要的作用。它主要根據(jù)計(jì)算機(jī)的硬件、軟件等對(duì)地球表層空間中有關(guān)地理分布的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存以及運(yùn)算等。近年來，地理信息系統(tǒng)在減輕自然災(zāi)害等各個(gè)環(huán)節(jié)和領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用。

一、地理信息系統(tǒng)在地震方面的應(yīng)用

對(duì)地震災(zāi)害受災(zāi)情況的評(píng)估是地震后的一個(gè)重要工作，對(duì)以后該區(qū)域的規(guī)劃設(shè)計(jì)以及救災(zāi)都具有十分重要的意義，我們可以利用地理信息系統(tǒng)預(yù)測(cè)我們地震發(fā)生時(shí)的場(chǎng)景，并且評(píng)估引起的潛在損失。同時(shí)，地理信息系統(tǒng)作為一種高科技手段，在地震實(shí)際發(fā)生時(shí)，能夠充分的分析受災(zāi)的嚴(yán)重程度，幫助我們的政府積極的響應(yīng)，分配相關(guān)資源。地理信息系統(tǒng)在地震中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面。

(一)對(duì)地震進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)

地震預(yù)報(bào)作為世界性的科學(xué)難題，從現(xiàn)有的地震預(yù)報(bào)分析發(fā)現(xiàn)，地震發(fā)生的每個(gè)環(huán)節(jié)都與我們的地理位置有著極大的關(guān)系，但是由于其時(shí)間上和空間上具有很大的復(fù)雜性也使得我們的地震研究人員很難有效的發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生的前兆。因此，如果我們借助地理信息系統(tǒng)(GIS)能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，幫助我們的研究人員剖析地震的有關(guān)信息以及分布的規(guī)律，這樣就有助于我們的地震研究人員的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。目前我國(guó)監(jiān)測(cè)各類災(zāi)害的主要站臺(tái)有38 424個(gè)，它們?cè)诘乩砦恢蒙隙际值姆稚?，早期地震預(yù)報(bào)都是通過各個(gè)站臺(tái)的分層進(jìn)行描述，所以準(zhǔn)確率相對(duì)較低。而現(xiàn)今我們?nèi)绻柚乩硇畔⑾到y(tǒng)(GIS)將可以對(duì)所有的信息進(jìn)行集中顯示和管理以及進(jìn)行具體的分析，可以極大地提高動(dòng)態(tài)信息的精確度，更好的進(jìn)行地震的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。

(二)震后進(jìn)行救援以及地震災(zāi)情評(píng)估

地震的破環(huán)性極大，特別是在震后24小時(shí)內(nèi)的時(shí)間進(jìn)行人員搶救最為關(guān)鍵。因此，我們可以利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)、背景數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急備災(zāi)數(shù)據(jù)庫(kù)等確定一個(gè)合理的救災(zāi)投入和有關(guān)資源的配置。同時(shí)我們還可以建立基于地理信息系統(tǒng)(GIS)的多源防災(zāi)減災(zāi)信息集成平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)不但能夠評(píng)估地震等災(zāi)情以及后面的應(yīng)急等還能夠運(yùn)用提供氣象、水文等相關(guān)信息，也能夠提供各類專題信息，比如我們的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、自然地理情況、地質(zhì)條件等，因此基于多源防災(zāi)減災(zāi)信息當(dāng)中能夠?qū)Φ卣甬?dāng)中的損失以及地震的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，還有對(duì)重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施比如醫(yī)院、自來水、公路等分布情況進(jìn)行評(píng)估。

(三)在堰塞湖泄洪中的應(yīng)用

2008年5月12日，我國(guó)四川汶川發(fā)生了8級(jí)大地震，地震造成了數(shù)以萬計(jì)的人員死亡和幾千萬人員受災(zāi)，并且在地震區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)滑坡、泥石流等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象造成了多個(gè)堰塞湖。對(duì)于堰塞體較為巨大唐家山堰塞湖，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的不斷監(jiān)測(cè)和分析，堰塞湖水從壩頂溢出從而潰壩的可能性很大。專家們通過統(tǒng)計(jì)分析附件中所給數(shù)據(jù)，建立唐家山堰塞湖水位高程和蓄水量間的一元線性回歸模型，再利用給出的數(shù)字地圖，提取了泄洪時(shí)洪水所經(jīng)過的河道，并選擇幾個(gè)主要觀測(cè)站點(diǎn)的位置及其高程。利用物理學(xué)中的能量守恒定律，計(jì)算出洪水到達(dá)下游各地的時(shí)間，其中到達(dá)北川的時(shí)間為16分鐘，到達(dá)通口所需的時(shí)間為1.22小時(shí)，到達(dá)綿陽(yáng)的時(shí)間為4.82小時(shí)。

在對(duì)洪水淹沒區(qū)進(jìn)行分析時(shí)，采用了地理信息系統(tǒng)(GIS)中的緩沖區(qū)分析，空間緩沖區(qū)分析是指根據(jù)分析對(duì)象的點(diǎn)線面等實(shí)際情況在這些地方建立一些帶狀區(qū)，用來識(shí)別這些實(shí)體或者主體較鄰近的地方并且受到的輻射范圍影響下，同時(shí)便于我們對(duì)某個(gè)分析的具體決策。這是地理信息系統(tǒng)最為基本的操作能力。洪水淹沒過程是一個(gè)很復(fù)雜的過程,受多種因素的影響,在諸多的影響因素中洪水特性和受淹區(qū)的地形地貌是影響洪水淹沒的主要因素。由于我們所研究區(qū)域內(nèi)的地形比較復(fù)雜，利用傳統(tǒng)的方法獲取研究區(qū)域內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)并進(jìn)行洪水淹沒分析是很難做到的。而地理信息系統(tǒng)(GIS)不僅能夠及時(shí)的對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、管理、處理，還能夠利用空間分析的技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等演繹出豐富多彩的系統(tǒng)應(yīng)用功能。因此可以說地理信息系統(tǒng)(GIS)具有強(qiáng)大的空間分析功能，可以快速有效的進(jìn)行洪水淹沒分析。

根據(jù)緩沖區(qū)分析可知，自堰塞湖至綿陽(yáng)段，河道附近1公里以內(nèi)的區(qū)域都是淹沒風(fēng)險(xiǎn)較大的區(qū)域，需要進(jìn)行撤離；河道附近2-3公里的區(qū)域都是淹沒風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，這些危險(xiǎn)區(qū)域，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行撤離。危險(xiǎn)區(qū)域包括北川縣城、通口鎮(zhèn)、江油部分地區(qū)、綿陽(yáng)市的油仙區(qū)、涪城區(qū)和三臺(tái)縣等。

二、地理信息系統(tǒng)在洪災(zāi)中的具體應(yīng)用

洪災(zāi)已經(jīng)成為了山區(qū)一種常見的綜合性災(zāi)害，這種災(zāi)害給我國(guó)帶來了嚴(yán)重的破壞和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。筆者認(rèn)為地理信息系統(tǒng)在洪災(zāi)中的具體應(yīng)用主要是以下幾個(gè)方面。

(一)對(duì)洪災(zāi)中的信息進(jìn)行管理

信息管理就是運(yùn)用我們的地理信息系統(tǒng)將我們洪災(zāi)中關(guān)于洪水的相關(guān)信息進(jìn)行管理，比如防洪工程信息、自然環(huán)境信息等都可以通過地理信息系統(tǒng)近分層式管理。同時(shí)，進(jìn)行這樣的管理還能夠?qū)D形進(jìn)行放大或者縮小對(duì)圖形進(jìn)行分層控制。并且我們?nèi)魧⑦@些基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄以及對(duì)地圖中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和匹配將能夠?qū)闉?zāi)發(fā)生地的地圖進(jìn)行最為準(zhǔn)確的定位。除此之外，洪災(zāi)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)得到更新后，能夠有效的將這些數(shù)據(jù)在地圖上得到反映，實(shí)現(xiàn)地圖中的信息與我們的數(shù)據(jù)信息一一相對(duì)。

(二)計(jì)算洪水風(fēng)險(xiǎn)

洪水風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算一般都是采用無結(jié)構(gòu)的不規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行，它是非恒定流水動(dòng)力學(xué)模型，我們?cè)谶M(jìn)行網(wǎng)格設(shè)計(jì)時(shí)，我們往往可以采用添加地圖空間的做法來編輯網(wǎng)格，這樣不但考慮到了地形的影響也考慮到了水的阻止對(duì)建筑物的影響，并且還能夠充分的利用GIS等工具對(duì)制作的圖形進(jìn)行糾錯(cuò)提高計(jì)算洪水風(fēng)險(xiǎn)的效率。

(三)制作洪水風(fēng)險(xiǎn)圖

洪水風(fēng)險(xiǎn)圖是我們了解一個(gè)區(qū)域遭受洪災(zāi)情況的一個(gè)區(qū)域性地圖。它根據(jù)我們洪水的流動(dòng)速度以及被淹沒區(qū)域的水深和淹沒時(shí)間等為基本參數(shù)，將大大小小的區(qū)域分為危險(xiǎn)區(qū)、重災(zāi)區(qū)、輕災(zāi)區(qū)、安全區(qū)等基本區(qū)域。由于用途不同，洪水風(fēng)險(xiǎn)圖的類別也不近相同，主要有基本風(fēng)險(xiǎn)圖、綜合風(fēng)險(xiǎn)圖、專題風(fēng)險(xiǎn)圖等。如果我們運(yùn)用地理信息系統(tǒng)(GIS)將可以制作出一套具有洪水基本要素、災(zāi)害損失信息、防洪信息等的風(fēng)險(xiǎn)圖。

三、地理信息系統(tǒng)在森林火災(zāi)中的具體應(yīng)用

森林火災(zāi)的發(fā)生能夠?qū)θ说纳?cái)產(chǎn)以及森林資源的破壞起到極大的危害作用，是造成現(xiàn)今我國(guó)森林資源損失的重要原因。特別是近年來隨著全球氣候的變暖森林火災(zāi)廣泛增加，各個(gè)國(guó)家都在運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行森林火災(zāi)的防范管理，這對(duì)保護(hù)森林資源有重要意義。

(一)林火信息管理

森林火災(zāi)的發(fā)生是一個(gè)極為正常的自然現(xiàn)象，它的發(fā)生與很多因素有關(guān)，這其中有自然因素，也有人為因素。比如自然因素當(dāng)中的氣象條件、森林的分布、地形等。因此，森林防火通常面臨著極其復(fù)雜的環(huán)境和多種多樣的信息，我們要做好森林防火必須要在這些基礎(chǔ)上進(jìn)行森林火災(zāi)的預(yù)防。但是我們要掌握這些復(fù)雜的信息并不是我們?nèi)怂茏龅降模偌由仙只馂?zāi)具有一定的突發(fā)性，這就要求我們的防火者必須要在很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行火災(zāi)的判斷，并能夠采取措施進(jìn)行火災(zāi)的防止。要做好這個(gè)決策就要求我們必須要適時(shí)掌握森林火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的情況以及具備豐富的專業(yè)知識(shí)。因此，作為一個(gè)防范森林火災(zāi)的決策者必須要依靠現(xiàn)今的高科學(xué)技術(shù)來作為輔助判斷。而我們的地理信息系統(tǒng)(GIS)就可以將森林火災(zāi)的各個(gè)情況進(jìn)行收集和管理并能夠隨時(shí)的通過圖像等表現(xiàn)出來，這就為我們森林火災(zāi)的撲救和防范提供了極大的參考作用。

(二)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告與林火的定位

地理信息系統(tǒng)具有一定的查詢功能，能夠?qū)ι只馂?zāi)不明的地方利用GIS進(jìn)行模糊查詢，也可以對(duì)森林火災(zāi)發(fā)生的位置進(jìn)行定位，或者其可以通過衛(wèi)星等報(bào)告具體的火災(zāi)發(fā)生的經(jīng)緯度等，然后在GIS數(shù)據(jù)上進(jìn)行報(bào)告定位，最后呈現(xiàn)給我們火災(zāi)救災(zāi)的決策者。

(三)火災(zāi)后損失評(píng)估

森林火場(chǎng)的損失的評(píng)估是森林火場(chǎng)災(zāi)情的一個(gè)重要部分，它依靠火災(zāi)的面積以及森林的面積等數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，因此要對(duì)森林火災(zāi)后的損失進(jìn)行評(píng)估就是要對(duì)森林損失進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。損失評(píng)估的指標(biāo)很多，包括損失面積、蓄積等等，今后還將融入碳匯損失分析。通過損失評(píng)估可以及時(shí)快速的發(fā)布森林火災(zāi)災(zāi)后損失評(píng)價(jià)，指導(dǎo)災(zāi)后生態(tài)系統(tǒng)重建修復(fù)、火燒跡地清理等工作提供指導(dǎo)。

總之，我們?nèi)粼诂F(xiàn)今的自然災(zāi)害的救援以及監(jiān)測(cè)當(dāng)中，將地理信息系統(tǒng)進(jìn)行充分的運(yùn)用，這將極大的提高自然災(zāi)害的防災(zāi)及減災(zāi)的能力，為我們遇到自然災(zāi)害進(jìn)行應(yīng)急提高了一個(gè)水平。同時(shí)，我們還可以運(yùn)用地理信息系統(tǒng)對(duì)自然災(zāi)害中的災(zāi)情用圖像等方式傳給我們的管理決策人員，提高自然災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)能力，同樣這種方式也提高了地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

[1]倪永軍,呂高峰,黃世敏,等. 基于GIS的城市道路交通系統(tǒng)震害預(yù)測(cè)與連通性分析[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版),2007,(S1).

[2] 符圣聰,江靜貝,黃世敏. 地震時(shí)供水管網(wǎng)的可靠性和功能分析(下)[J]. 工程抗震與加固改造,2007,(2).

[3] 管友海,王素珍. 青島市地震應(yīng)急指揮決策支持軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J]. 地震,2007,(1).

[4] 符圣聰,江靜貝,黃世敏. 地震時(shí)供水管網(wǎng)的可靠性和功能分析(上)[J]. 工程抗震與加固改造,2007,(1).

[5] 趙思健,熊利亞,任愛珠. 基于GIS的城市地震次生火災(zāi)仿真系統(tǒng)[J]. 防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2007,(1).

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