分析GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

■劉翼澤

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）北京100083）

分析GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用

■劉翼澤

（中國地質(zhì)大學(xué)（北京）北京100083）

伴隨著我國改革開放腳步的逐步開展、深入，水文地質(zhì)領(lǐng)域、工程地質(zhì)領(lǐng)域及環(huán)境地質(zhì)領(lǐng)域均出現(xiàn)了翻天覆地的轉(zhuǎn)變，并已處于全球范圍內(nèi)較為領(lǐng)先的水平。然而在系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測應(yīng)用還面臨著相應(yīng)的不足，要求相關(guān)人員在日后工作中加大專研力度。文章通過闡述GIS技術(shù)及其主要功能特點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的主要功能，分析地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，就GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用展開討論與建議，旨在為相關(guān)人員基于GIS技術(shù)及其主要功能特點(diǎn)、地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的主要功能及地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究適用提供一些思路。

GIS技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)應(yīng)用

0　前言

我國屬于地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)嚴(yán)重的一個(gè)國家、地區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害有著分布面積廣泛、種類繁多以及危害性大等特征，對(duì)一些地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人們?nèi)松碡?cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重不良影響。

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，怎么去對(duì)地質(zhì)災(zāi)害展開科學(xué)可靠的預(yù)警預(yù)報(bào)，縮減地質(zhì)災(zāi)害中引發(fā)的人身傷亡及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損耗，改善地區(qū)公共安全防護(hù)水平，儼然轉(zhuǎn)變成社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康有序發(fā)展、全面建成小康社會(huì)的必然要求及各級(jí)政府部門的重要課題[1]。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷改革創(chuàng)新，地質(zhì)災(zāi)害勘察水平的不斷提升，地理信息系統(tǒng)（Geo-Information system，GIS）技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用代替了以往地質(zhì)災(zāi)害信息人工檔案管理的模式，有效解決了工作效率不足、查詢統(tǒng)計(jì)難度大以人力物力消耗高等問題。

由此可見，研究GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1　 GIS技術(shù)及其主要功能特點(diǎn)

1.1GIS技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）指的是基于基于計(jì)算機(jī)軟硬件，對(duì)空間物體定位及對(duì)應(yīng)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)及分析等，并回答使用者問題等為主要任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

GIS技術(shù)將地圖該種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與常規(guī)數(shù)據(jù)庫操作集成與一起。

1.2功能應(yīng)用

GIS主要功能包括：數(shù)據(jù)采集與提取、數(shù)據(jù)重構(gòu)與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)集成、空間操作與分析等。

GIS相較于其他信息系統(tǒng)有著多方面的功能應(yīng)用優(yōu)勢，這使得GIS技術(shù)在多個(gè)不同領(lǐng)域中分析事件、評(píng)估結(jié)果以及制定戰(zhàn)略等中均有著良好的實(shí)用價(jià)值。

GIS技術(shù)立體呈現(xiàn)出事物地理定位及其周邊事物的相關(guān)地理信息，還能夠結(jié)合使用者需求把空間信息及周邊數(shù)據(jù)狀況，通過圖文形象的方式傳輸給使用者，為使用者了解空間信息提供有利依據(jù)。

2　地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的主要功能

2.1輸入、存儲(chǔ)、管理地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)

對(duì)ArcGIS支持的一系列圖像、圖形及數(shù)據(jù)等文件進(jìn)行輸入、存儲(chǔ)、管理。好比ArcIBfo Coverage文件、ArcView SHIP文件等。借助SQL輸入、存儲(chǔ)以及管理各式各樣基于表格形式形成的屬性數(shù)據(jù)等[2]。

通過不同手段將地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)錄入，通過合理數(shù)據(jù)組織模式展開數(shù)據(jù)庫管理維護(hù)，展開便捷查詢檢索，通過不同手段提供策略需要的地理空間信息，鑒于此，GIS技術(shù)在空間數(shù)據(jù)管理方面的應(yīng)用得到廣泛推廣。

2.2數(shù)據(jù)空間查詢、分析功能

地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)空間查詢、分析功能主要表現(xiàn)在：可對(duì)全圖范圍中不同單位階層對(duì)應(yīng)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行查詢；可對(duì)不同區(qū)域范圍中地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行查詢；可根據(jù)范圍、圖形或者表格等方式對(duì)地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行查詢，并能夠把查詢結(jié)果與數(shù)據(jù)展開有效結(jié)合。

在ArcGIS平臺(tái)基礎(chǔ)上，地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)能夠構(gòu)建起點(diǎn)、線、面相關(guān)要素的拓?fù)渎?lián)系，發(fā)揮地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析、緩沖區(qū)分析以及地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級(jí)等功能[3]。

為了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)管理、開發(fā)提供便利，在對(duì)GIS技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用以構(gòu)建數(shù)據(jù)庫過程中應(yīng)當(dāng)進(jìn)行分層處理。換而言之，應(yīng)當(dāng)結(jié)合數(shù)據(jù)屬性劃分，將屬性一致或者相似的數(shù)據(jù)集中在一起，生成一個(gè)數(shù)據(jù)層。如此GIS對(duì)單幅或者多幅文件及對(duì)應(yīng)屬性數(shù)據(jù)展開分析、指標(biāo)量算。此類應(yīng)用以原始圖為輸入，而查詢、分析結(jié)果呈現(xiàn)方式則為原始圖經(jīng)空間操作獲取的新圖件，值得一提的是兩者在空間定位上則并未發(fā)生改變。

2.3屬性數(shù)據(jù)綜合、融合功能

GIS技術(shù)應(yīng)用期間，一些時(shí)候會(huì)把多個(gè)屬性項(xiàng)的屬性數(shù)值進(jìn)行綜合，獲取一個(gè)具備相關(guān)領(lǐng)域?qū)ｉT價(jià)值的新屬性項(xiàng)。此類綜合并非單純呈現(xiàn)綜合前的屬性數(shù)據(jù)值，也并非將各屬性數(shù)值進(jìn)行單方面集合，而是經(jīng)由相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)人員全面考量，采取數(shù)量反映該領(lǐng)域問題的綜合界定及結(jié)果特點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)屬于常見的多源空間數(shù)據(jù)，其有著多種形式、不同數(shù)量等特征。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)不但存在定量數(shù)據(jù)，還存在定性文字描述數(shù)據(jù)。

鑒于此，在對(duì)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行融合之前，一定要將量化、將定性數(shù)據(jù)定量化；后選取獨(dú)立、有價(jià)值的變量，選取對(duì)應(yīng)數(shù)字模型及模型單元，明確異常臨界值范圍。結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)對(duì)未知單元展開異常圈定、評(píng)定，進(jìn)而通過GIS獲得結(jié)果。

2.4綜合分析評(píng)價(jià)、模擬預(yù)測功能

地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的綜合分析評(píng)價(jià)、模擬預(yù)測功能，借助一系列地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測系統(tǒng)分析得出災(zāi)害引發(fā)的有用組合因素、根據(jù)所在地過往地質(zhì)災(zāi)害信息，氣候、水文信息等，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害引發(fā)實(shí)踐、危害級(jí)別進(jìn)行預(yù)測，并制定防治測量[4]。

GIS技術(shù)的應(yīng)用一方面能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害中空間數(shù)據(jù)展開編碼、存儲(chǔ)及提取，一方面能夠構(gòu)建實(shí)際模型。能夠?qū)⒄鎸?shí)情形不同側(cè)面的思維預(yù)測結(jié)果作用其中，獲取綜合分析預(yù)測結(jié)果。同時(shí)能夠把特定環(huán)節(jié)、決策及趨勢發(fā)展結(jié)果通過命令、分析模擬環(huán)節(jié)作用于此類數(shù)據(jù)中，模擬此類步驟的發(fā)生發(fā)展，為將要發(fā)生結(jié)果給予定量、趨勢預(yù)測，進(jìn)一步評(píng)價(jià)自然過程結(jié)果，與其他計(jì)劃決策效果、非常規(guī)趨勢可能引發(fā)的后果等進(jìn)行比較，作用于提升決策科學(xué)合理性，防止、預(yù)防不良情況的出現(xiàn)。

圖1　地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3　地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

3.1構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

構(gòu)建數(shù)據(jù)流勢必要對(duì)GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫內(nèi)容展開應(yīng)用。要制定一套較為全面、系統(tǒng)的工作機(jī)制準(zhǔn)則，以保證地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)與GIS的充分吻合。就好比功能與接口準(zhǔn)則、元數(shù)據(jù)準(zhǔn)則、數(shù)據(jù)治療準(zhǔn)則及工程與安全準(zhǔn)則等。數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)一系列處理等均要耗費(fèi)大量的工作精力[5]。

地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)主要來源分別有：氣候水文資料、遙感信息、勘測信息及航測信息等。

針對(duì)直接勘測得到的信息，在確保數(shù)據(jù)精度前提下，可進(jìn)行直接入庫；針對(duì)遙感、航測得到的信息，應(yīng)當(dāng)對(duì)它們展開預(yù)處理，好比增強(qiáng)影像、正射影像轉(zhuǎn)化等，方可入庫。

針對(duì)已存在的地質(zhì)資料，則要展開全面的數(shù)據(jù)資料檢測，方可入庫。此類原始數(shù)據(jù)信息有著不一的存在形式、不一的文件格式及不一的數(shù)據(jù)來源等，怎么把此類數(shù)據(jù)予以合理地組織，構(gòu)建出一個(gè)全面統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫來展開管理。這屬于地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)制定首要考量的問題。

ArcGIS對(duì)空間信息展開管理通過分層管理方式達(dá)成，有著統(tǒng)一特點(diǎn)的空間信息處于一個(gè)圖層中，隨著分層細(xì)化提升，能夠有效促進(jìn)信息提取、數(shù)據(jù)管理及空間分析等各項(xiàng)工作展開。

但另一方面，隨著分層的增多，則會(huì)提升數(shù)據(jù)采集的工作量。

鑒于此，在建立地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫過程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合圖層及相關(guān)要素種類制定相對(duì)明細(xì)的全面數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)[6]。

3.2構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)專業(yè)模型

應(yīng)用GIS技術(shù)設(shè)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)期間，構(gòu)建專業(yè)模型同樣屬于一項(xiàng)重點(diǎn)及難點(diǎn)。自地質(zhì)災(zāi)害滑坡預(yù)測角度出發(fā)，此處選取構(gòu)建專業(yè)信息模型?；碌刭|(zhì)災(zāi)害受各式各樣因素制約。在這一專業(yè)模型中不同滑坡因素在滑坡作用期間所發(fā)揮作用程度高低通過信息量呈現(xiàn)。專業(yè)模型權(quán)衡的為相關(guān)地質(zhì)環(huán)境中造成滑坡引發(fā)的最佳因素組合，就土體滑坡而言，滑坡是否出現(xiàn)受預(yù)測期間得到數(shù)據(jù)數(shù)量情況很大程度影響。GSI技術(shù)根據(jù)行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用展開設(shè)計(jì)。專業(yè)模型構(gòu)建屬于十分關(guān)鍵的一環(huán)，一方面要求設(shè)計(jì)隊(duì)伍有著嫻熟的GIS相關(guān)理論知識(shí)，一方面地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中專業(yè)模塊要求具備良好的相關(guān)專業(yè)知識(shí)[7]。

4　討論與建議

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的急速發(fā)展，怎么去對(duì)地質(zhì)災(zāi)害展開科學(xué)可靠的預(yù)警預(yù)報(bào)，縮減地質(zhì)災(zāi)害中引發(fā)的人身傷亡及經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損耗，改善地區(qū)公共安全防護(hù)水平，儼然轉(zhuǎn)變成社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康有序發(fā)展、全面建成小康社會(huì)的必然要求及各級(jí)政府部門的重要課題。GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的應(yīng)用打破了以往地質(zhì)災(zāi)害信息人工檔案管理模式的種種不足，建立了更為科學(xué)合理的地質(zhì)災(zāi)害管理模式。整個(gè)水工環(huán)地質(zhì)勘察行業(yè)在時(shí)代發(fā)展新形勢下，要與時(shí)俱進(jìn)，大力進(jìn)行改革創(chuàng)新，運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷優(yōu)化地質(zhì)災(zāi)害管理工作。為了實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害管理工作有效開展，相關(guān)人員務(wù)必要清楚認(rèn)識(shí)GIS技術(shù)及其主要功能特點(diǎn)，全面分析地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的主要功能及地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，不斷專研研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，積極促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害管理工作的可持續(xù)發(fā)展。

［1］曹修定，汪興旺，杜正民.GIS在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，27（14）：567-572.

［2］占遼芳，廖野翔，彭穎霞，李若瑤.GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用［J］.測繪與空間地理信息，2011，34（01）：168-170.

［3］IanMaser，Harlan J.Onstud，Diffussion and Use of Geo-graphical lnformation［M］ . Dordrecht：Kluwer AcalcmicPublishers，1992.

［4］種紹龍，劉剛.基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害可視化信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.礦山測量，2012，02（04）：64-67.

［5］彭穎霞，何貞銘，占遼芳，等.基于GIS的省級(jí)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.測繪與空間地理信息，2011，34（06）：157-161.

［6］杜律.基于GIS技術(shù)的喀斯特地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)研究--以貴州省為例［J］.貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，09（04）：14-17.

［7］羅時(shí)幼，羅文鋒.地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中的應(yīng)用分析［J］.科技資訊，2013，12（05）：09-17.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-340-2

劉翼澤（1995～），男，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）測繪工程專業(yè)，本科，研究方向?yàn)?/p>