關(guān)于地理信息系統(tǒng)的發(fā)展及在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用作用分析

魯國(guó)防

（甘肅煤炭地質(zhì)勘查院，甘肅 蘭州 730000）

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步、人口的迅速增長(zhǎng)和工業(yè)活動(dòng)的增加，使得地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率和影響的范圍越來(lái)越大，已經(jīng)嚴(yán)重地威脅到了人類的正?；顒?dòng)和生命安全。因此需要開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害方面的研究，幫助人們減少在災(zāi)害中的損失，保障人們生命財(cái)產(chǎn)的安全。地理信息系統(tǒng)自21世紀(jì)以來(lái)，在地質(zhì)災(zāi)害研究方面取得了飛速的發(fā)展。各個(gè)國(guó)家利用地理信息系統(tǒng)開(kāi)展的地質(zhì)災(zāi)害研究越來(lái)越多，應(yīng)用水平也在不斷地提高。

1 地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)及其功能

地理信息系統(tǒng)作為一門新興的技術(shù)性學(xué)科，它使計(jì)算機(jī)和地理進(jìn)行了完美的結(jié)合，通過(guò)計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力，將收集到的地理信息和空間信息進(jìn)行分析和處理，然后反饋給相應(yīng)的設(shè)備，在通過(guò)人工智能系統(tǒng)去進(jìn)行問(wèn)題的解決。它是一項(xiàng)集數(shù)據(jù)搜集、處理分析、決策為一體的綜合性學(xué)科。因?yàn)槠鋸?qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。

地理信息系統(tǒng)具有獨(dú)特的三維空間性和時(shí)間動(dòng)態(tài)性，并且它可以對(duì)搜集到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，它利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的內(nèi)存和運(yùn)算能力，將獲取到的地理數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)和其他的各種社會(huì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類整理，按照制定的標(biāo)準(zhǔn)，再對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)這些數(shù)據(jù)的科學(xué)化管理和應(yīng)用。同時(shí)地理信息系統(tǒng)還可以構(gòu)建出地理空間決策模型，它可以將處理過(guò)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，幫助決策者做出一系列的分析，進(jìn)而對(duì)地理因素未來(lái)的變化進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。

地理信息系統(tǒng)的功能主要可以分為以下三類。第一個(gè)功能就是地圖管理功能，地理信息系統(tǒng)因?yàn)榻Y(jié)合了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所以具有很大的空間內(nèi)存，它可以將搜集到的地圖資源信息存儲(chǔ)到地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，然后還可以根據(jù)地圖資源的更新變化來(lái)進(jìn)行及時(shí)的更改和更新，相比較于傳統(tǒng)的題圖，具有更高的參考價(jià)值和準(zhǔn)確性，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害工作的發(fā)展有著一定的推動(dòng)作用。第二個(gè)功能就是空間分析與查詢，地理信息系統(tǒng)具有空間定位的功能，它可以通過(guò)建立數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)地圖資源信息進(jìn)行收集和處理，然后制作成地理信息圖像，這樣就可以通過(guò)地理信息系統(tǒng)對(duì)相關(guān)的地理信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。第三個(gè)功能就是地理模型預(yù)測(cè)。地理信息系統(tǒng)的核心是數(shù)據(jù)庫(kù)里面收集的地理信息，在對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行分析的時(shí)候，可以利用其地理空間信息來(lái)實(shí)現(xiàn)地理模型的預(yù)測(cè)，這個(gè)功能可以通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)地理信息的分析，對(duì)某個(gè)未知結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷，因此可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

圖1 地理信息系統(tǒng)獲取的標(biāo)高分析圖

2 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

我國(guó)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展起步較晚，與其他的發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距，但是它的發(fā)展十分地穩(wěn)定、快速。自從地理信息系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)被應(yīng)用以來(lái)，取得了較大的成就，其發(fā)展階段可以大概地分為起步階段、試驗(yàn)階段和全面發(fā)展三個(gè)階段。

我國(guó)在20世紀(jì)70年代才開(kāi)始嘗試將電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用到測(cè)量、制圖以及遙感領(lǐng)域中，然后經(jīng)過(guò)一系列的研究和不斷的實(shí)踐，國(guó)家測(cè)繪局得到了部分的地形測(cè)量圖和航空攝影圖，這也為地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和發(fā)展打下了基礎(chǔ)和鋪墊。之后國(guó)內(nèi)著名的陳述彭教授提出了地理信息系統(tǒng)這個(gè)概念。

在之后的20世紀(jì)80年代，隨著遙感技術(shù)的大力發(fā)展和研究，地理信息系統(tǒng)也進(jìn)入了試驗(yàn)的階段，并且成立了一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)用于研究地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。這個(gè)階段研究的內(nèi)容更多的是偏向于理論知識(shí)和數(shù)據(jù)的收集，其中包括數(shù)據(jù)的規(guī)范化、數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)、分析算法與數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)等。

80年代末我國(guó)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)始穩(wěn)定的發(fā)展，中國(guó)地理信息系統(tǒng)也開(kāi)始走上全面發(fā)展的道路。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和外資的引進(jìn)，土地資源變得越來(lái)越重要，發(fā)展地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用成為重中之重。因此，中國(guó)地理信息系統(tǒng)也進(jìn)入了全面發(fā)展階段，大量的資金投入和人才的培養(yǎng)也促進(jìn)了地理信息系統(tǒng)的全面發(fā)展。

3 地質(zhì)災(zāi)害的概念及特點(diǎn)

地質(zhì)災(zāi)害并不全是因?yàn)榇笞匀坏倪\(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，它也有可能是在人為因素的作用下形成的，這些不良的地質(zhì)現(xiàn)象會(huì)對(duì)人類的生存條件和環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。主要有山體滑坡、泥石流、地面沉降等。這些地質(zhì)災(zāi)害都會(huì)給自然環(huán)境和人們的正常生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響，而且它們都有著以下的特點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有著一定的必然性，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是在多種因素的影響和累積下所導(dǎo)致的，這些現(xiàn)象是不能安全避免的。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生還有著一定的周期性，它發(fā)生的規(guī)模和破壞程度會(huì)隨時(shí)間有規(guī)律地進(jìn)行強(qiáng)弱交替，研究它的周期性特點(diǎn)，可以幫助人們認(rèn)識(shí)了解災(zāi)害活動(dòng)的規(guī)律，對(duì)于進(jìn)行預(yù)防和預(yù)測(cè)有著重大的意義。而且很多的地質(zhì)災(zāi)害具有群發(fā)性，比如在大地震的時(shí)候，就會(huì)引起崩塌、滑坡等多種地質(zhì)災(zāi)害，這樣群發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害不僅破壞力強(qiáng)，給人們的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的威脅，而且進(jìn)行防治也是十分的困難。同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害具有可防御性，雖然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生十分的突然，但是通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害類型及成因的綜合分析，就可以在很大的程度上將地質(zhì)災(zāi)害造成的損失降到最小，通過(guò)一系列的研究和治理，也可以使地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)逐漸地減少。

4 地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

4.1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)只能依靠地面調(diào)查的方法去進(jìn)行，這樣的監(jiān)測(cè)方法周期長(zhǎng)、消耗的費(fèi)用也高，而且監(jiān)測(cè)的效果不好，一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)調(diào)查的難度很大，而且監(jiān)測(cè)人員都生命安全得不到足夠的保障，并且難以進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，可以通過(guò)無(wú)人機(jī)或者衛(wèi)星獲得大量的遙感數(shù)據(jù)，在通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，這樣就可以快速直觀地了解到地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，同時(shí)進(jìn)行后續(xù)情況的預(yù)測(cè)，降低災(zāi)害對(duì)自然環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)的影響，為之后的決策和救援活動(dòng)提供及時(shí)科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

4.2 地質(zhì)災(zāi)害損失評(píng)估

地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生之后，一般會(huì)造成嚴(yán)重的道路和通訊的中斷，使得救援人員和設(shè)備很難到達(dá)災(zāi)害的中心，對(duì)于災(zāi)害造成的損失和災(zāi)害的嚴(yán)重程度不能及時(shí)地掌握，由此影響到救援活動(dòng)的指揮和進(jìn)行。利用地理信息系統(tǒng)海量的地理信息數(shù)據(jù)，可以快速地將災(zāi)害前和災(zāi)害后的遙感影像進(jìn)行對(duì)比分析，從而快速的確定災(zāi)害發(fā)生的中心和災(zāi)害造成的破壞程度，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害造成的損失進(jìn)行評(píng)估，對(duì)之后的救援和治理活動(dòng)有著重要的指導(dǎo)意義。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害模擬

利用地理信息系統(tǒng)還可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行模擬，依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因，將各種的要素逐個(gè)加入到地理信息系統(tǒng)中，運(yùn)用其強(qiáng)大的計(jì)算能力和分析能力，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展、形成的過(guò)程進(jìn)行模擬，同時(shí)模擬出地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后周邊環(huán)境的變化和災(zāi)害的破壞程度，為地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)工作提供科學(xué)合理的理論依據(jù)。

4.4 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)不僅會(huì)消耗大量的時(shí)間和資金，而且對(duì)于突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害往往不能夠準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。利用地理信息系統(tǒng)收集地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)的天氣、水流、土壤等資料，再利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力以及之前存儲(chǔ)的各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行對(duì)比和計(jì)算，對(duì)該地區(qū)的地理環(huán)境和地質(zhì)條件的發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)模擬，由此可以得知發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率，并且通過(guò)科學(xué)合理的方法去降低這個(gè)概率，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4.5 地質(zhì)災(zāi)害防治

地質(zhì)災(zāi)害的防治主要是在通過(guò)工程及技術(shù)手段對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合治理，這樣的防治方法不僅投入大而且效果很差，根本不能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效地防治。通過(guò)地理信息系統(tǒng)，我們可以將地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)區(qū)的各種地理信息和社會(huì)信息進(jìn)行搜集和分析處理，建立起的數(shù)據(jù)模擬及模型分析，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而提前地進(jìn)行人工干預(yù)，將有可能導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的因素進(jìn)行及時(shí)的處理，從而降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率甚至于避免此類事件的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生一般都具有很強(qiáng)的突發(fā)性，而且造成的情況十分嚴(yán)重，不僅會(huì)破壞大自然的環(huán)境還會(huì)對(duì)居住在當(dāng)?shù)氐娜藗儙?lái)嚴(yán)重的威脅。運(yùn)用地理信息系統(tǒng)可以很方便地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)、防范，幫助救援人員制定出合理科學(xué)的救援方案，保障了災(zāi)區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)這樣疆域廣闊的國(guó)家而言是十分重要的，我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的創(chuàng)新和提高，更好地為國(guó)家和人民服務(wù)。