基于GIS的滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)研究

關朝陽

摘要：滑坡，是地質(zhì)災害的主要表現(xiàn)形式之一，其嚴重危及人們生活和生產(chǎn)。在滑坡區(qū)域研究工作中，可著重探討GIS視角下的滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)開發(fā)，通過預警預測系統(tǒng)的建設，及時有效的存儲、查詢、處理滑坡區(qū)域空間數(shù)據(jù)，并通過對空間數(shù)據(jù)模型的建立，實時預警滑坡地質(zhì)災害信息，以地質(zhì)災害的主動防治形式，降低其所造成的損害。本文通過分析GIS的發(fā)展，詳細闡述了滑坡地質(zhì)災害預警系統(tǒng)的具體開發(fā)。

關鍵詞：GIS；滑坡；預警預測系統(tǒng)

前言：因我國自然地理條件較為復雜，地域遼闊，地質(zhì)構造運動強烈。特別在西部山區(qū)，地質(zhì)災害極為發(fā)育。為了實現(xiàn)對滑坡地質(zhì)災害問題的控制，避免因滑坡災害的發(fā)生威脅到、、交通、水利等基礎設施及周邊城鎮(zhèn)居民的生命財產(chǎn)安全，應注重將GIS應用于滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)中，由預警預測系統(tǒng)來監(jiān)測山區(qū)地質(zhì)構造運動，獲取空間數(shù)據(jù)，及時反饋災害信息，降低人員傷亡和財產(chǎn)損失。

一、GIS發(fā)展概述

地理信息系統(tǒng)，簡稱GIS，是指通過計算機軟硬件的操控，收集、存儲、管理、分析空間和屬性數(shù)據(jù)。在GIS功能發(fā)揮過程中需保持各個組成部分的協(xié)同合作。包括主機、數(shù)字化儀器、繪圖儀、磁盤、系統(tǒng)軟件、應用分析軟件、地理信息系統(tǒng)軟件等等，繼而獲取空間數(shù)據(jù)，并將空間數(shù)據(jù)轉換成圖像、表格、文字等形式，供操作人員使用。此外，因GIS可作為描述動態(tài)地理模型使用，通常能對自然社會和人文景觀數(shù)據(jù)進行描繪。若將其應用于滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)中，將更好地完成災害的監(jiān)測預警工作。

二、GIS視角下滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)實現(xiàn)

（一）滑坡體模型

GIS視角下滑坡體模型構建的復雜性較高，但是滑坡體模型是滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關鍵。在進行滑坡體模型構建過程中，要重點獲取詳細的地質(zhì)資料。這一過程中，要注重對地表模型信息進行把握。

結合圖1所示，在進行滑坡體模型構建過程中，由于Z1、Z2、Z3的地質(zhì)層數(shù)存在一定的差異性，這就導致滑坡體模型構建過程中，需要具有較強的針對性，能夠保證插值選擇更加科學、合理?；麦w模型構建時，要對GIS數(shù)據(jù)進行采集并矢量化，注重對地表模型的離散點數(shù)據(jù)獲取，利用三角網(wǎng)生長算法進行網(wǎng)格化分，從而確定滑坡體模型。

（二）預測系統(tǒng)模型構建

預測系統(tǒng)模型構建過程中，本文主要以ARMA序列的有限參數(shù)線形模型為主。這一過程中，ARMA的公式表達為：該模型為自回歸模型AR（p）。

預測系統(tǒng)模型構建過程中，考慮到自相關函數(shù)ACF與偏自相關函數(shù)PACF，得到預測方程：

同時，結合p（t）的時段預測值，能夠得到預測系統(tǒng)的預警區(qū)間，保證預測系統(tǒng)對滑坡地質(zhì)災害進行有效預測。

（三）滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)建設

在系統(tǒng)中滑坡地質(zhì)災害預警預測子系統(tǒng)建設時，應從以下幾個層面入手：

1.系統(tǒng)功能層面。在系統(tǒng)界面功能建設時，為了便于管理人員對系統(tǒng)進行高效性操控，應優(yōu)化設計工具條、菜單欄、界面布局部分，并在系統(tǒng)界面功能區(qū)設計中，增加地理信息、監(jiān)測數(shù)據(jù)、災情查詢、災情治理、文件管理、相關資料、系統(tǒng)管理等工具條。同時，在系統(tǒng)界面左側增加可見、查詢、編輯等菜單欄。而系統(tǒng)界面中心位置則作為圖層顯示區(qū)域，滿足管理人員對滑坡地質(zhì)災害信息的可視化查詢要求。

2.系統(tǒng)查詢層面。在系統(tǒng)地質(zhì)災害查詢子系統(tǒng)建設過程中，應注重增加點擊查詢、拉框查詢、條件查詢?nèi)齻€查詢功能，繼而便于系統(tǒng)管理人員以查詢方式瀏覽災害地點、地災信息等等。這一過程中，要注重對滑坡主要監(jiān)測數(shù)據(jù)進行獲取。滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)包括以下幾點：①GPS監(jiān)測儀器能夠對監(jiān)測點的x、Y、z坐標進行獲??；②實現(xiàn)對滑坡降雨量的有效監(jiān)測；③深部位移鉆孔傾斜儀監(jiān)測，能夠對巖土位移情況進行把握，保證對監(jiān)測數(shù)據(jù)信息進行有效傳遞，為預測系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。GPS監(jiān)測儀器的應用，主要目的在于對目標點的數(shù)據(jù)進行獲取，為GIS系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)支持，以滿足預警預測系統(tǒng)的需求。

3.系統(tǒng)監(jiān)測、管理層面。在滑坡災害監(jiān)測預警系統(tǒng)建設過程中，為了高效性完成地質(zhì)災害調(diào)查工作，要注重將監(jiān)測儀器與GIS系統(tǒng)進行有效結合。這一過程中，借助于GPRS和北斗衛(wèi)星將數(shù)據(jù)進行處理和分析，構建完善的三維滑坡災害預警系統(tǒng)。通過三維滑坡災害預警系統(tǒng)，對滑坡地質(zhì)災害實現(xiàn)有效監(jiān)控的目標。三維GIS功能的實現(xiàn)，主要涉及到了滑坡基礎信息生成、管理、數(shù)據(jù)監(jiān)測、管理與預測。在進行滑坡信息生產(chǎn)和管理過程中，需要借助于地表數(shù)據(jù)信息，生成三維地質(zhì)模型，之后借助于GIS監(jiān)測系統(tǒng)，對滑坡帶區(qū)進行劃分。三維GIS模型應用過程中，具有較強的分析功能，能夠對任何地區(qū)的地質(zhì)信息情況進行獲取，為預警預測系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)支撐。結論：綜上可知，傳統(tǒng)的滑坡地質(zhì)災害評價方法在實際應用過程中逐漸表現(xiàn)出數(shù)據(jù)難共享、誤差大、速度慢等問題，影響到了地質(zhì)災害問題的具體評價效果，且因地質(zhì)災害的發(fā)生造成了巨大損失。因此，為了實現(xiàn)對滑坡區(qū)域危險程度的實時預警預測，可利用GIS對空間數(shù)據(jù)等進行收集，通過滑坡地質(zhì)災害預警預測系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)災害查詢、災害調(diào)查、災害監(jiān)測等子系統(tǒng)的開發(fā)，實現(xiàn)滑坡地質(zhì)災害的實時預警。endprint