基于GIS 的地質(zhì)災害防治方法

李蘊峰 盧昱潤 雷海亮

(中國地質(zhì)調(diào)查局哈爾濱自然資源綜合調(diào)查中心，黑龍江 哈爾濱 150086)

有關(guān)單位對地質(zhì)資源的過度開發(fā)，導致區(qū)域地質(zhì)災害現(xiàn)象頻發(fā)，此種現(xiàn)象不僅在一定程度上影響了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，也對地區(qū)居住群體造成了人身安全威脅。因此，有必要深入研究地質(zhì)災害防治，以此作為賑災決策工作實施的依據(jù)。

1 GIS 技術(shù)研究

GIS 技術(shù)是一個多門學科相互交叉所誕生的技術(shù)產(chǎn)物，在實際應用中，又被稱之為地理信息系統(tǒng)，主要以區(qū)域的地理空間作為相關(guān)工作的基礎(chǔ)，采用對區(qū)域進行模型規(guī)劃的方式，獲取空間內(nèi)呈現(xiàn)動態(tài)化變化的物理信息，其本質(zhì)是一種以計算機技術(shù)與終端設備作為支撐的技術(shù)[1]。將獲取的區(qū)域地質(zhì)信息以電子文件或表格的方式，在前端進行導入，將信息進行轉(zhuǎn)化，便可以在終端界面上生成一個針對區(qū)域地理圖形的顯示界面。通過分析呈現(xiàn)結(jié)果，執(zhí)行對應的操作。相比其他技術(shù)，本文提出的GIS 技術(shù)可實現(xiàn)對區(qū)域地理環(huán)境的詳細描述，甚至在軟件與硬件的支撐下，可以實現(xiàn)對整個地球表層中所有與地理相關(guān)的信息獲取。

GIS 技術(shù)近年來衍生的一種基于空間層面的信息處理技術(shù)，在資源領(lǐng)域下，此項技術(shù)可以起到一定先導作用，并有效地決策與管理空間內(nèi)屬性信息，實現(xiàn)對信息的反復檢測與分析。通過此項技術(shù)分析的數(shù)據(jù)，可以作為科學決策的核心標準與依據(jù)[2]。截至目前，GIS 技術(shù)已被廣泛地應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、林業(yè)生長特征監(jiān)測、土地資源規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境動態(tài)評估等工作中。

2 地質(zhì)災害防治方法

2.1 基于GIS 的地質(zhì)災害防治信息分析

在GIS 模型當中，其每個功能模塊都是為特定的信息數(shù)據(jù)進行設計的，當用戶需要針對某一信息內(nèi)容進行查詢，或需要將大量信息進行整合，若不對信息進行處理，則會在一定程度上增加查詢和整合的難度。因此，當前大部分GIS 模型當中的信息，都是經(jīng)過格式處理的數(shù)據(jù)，在對其進行防治前，首先需要明確GIS 模型當中數(shù)據(jù)的含義，打破GIS 空間數(shù)據(jù)的封閉性。因此為了全面落實對地質(zhì)災害的防治工作，利用GIS 技術(shù)，實現(xiàn)對地質(zhì)災害防治信息的綜合分析。地質(zhì)災害防治信息具有多元、多類、多維度等特點。地質(zhì)災害防治信息是由一套完整的XML 編碼標準構(gòu)成，除了包括各個地質(zhì)災害發(fā)生點的各類測量信息、勘查信息以及試驗數(shù)據(jù)等信息，還包含了針對不同特定空間特性對地質(zhì)實體進行描述的信息。因此，本文在基于GIS 技術(shù)下，通過對各類GIS 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，獲取到相應的地質(zhì)災害防治信息內(nèi)容，并在此基礎(chǔ)上對其進行分析。由于GIS 當中用于存儲地質(zhì)災害防治信息的文件都是以Geo 為擴展名，因此無法直接針對這一文件格式進行分析。針對這一問題，將GIS 當中的地質(zhì)災害數(shù)據(jù)通過映射的方式進行預處理，將Geo 文件轉(zhuǎn)換為一個包含多個地理要素信息的文件[3]。針對文件當中存在的地質(zhì)災害防治圖像信息，可通過對土層與地質(zhì)災害柵格運算的方式，對其信息量值進行獲取，以某地質(zhì)災害防治區(qū)域的工程巖組地質(zhì)災害信息為例，表1 為該區(qū)域地質(zhì)災害圖像信息相關(guān)分析參數(shù)表。

表1 區(qū)域地質(zhì)災害圖像信息相關(guān)分析參數(shù)表

結(jié)合表1 中得出的不同類型巖組的信息量值，可以將其引入到各個因子圖層當中，從經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù)信息中提取有關(guān)地質(zhì)災害的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為柵格單個像元為固定數(shù)量的柵格圖，再將其與地質(zhì)災害圖像的柵格圖層進行柵格運算，進而獲取到相應的數(shù)據(jù)信息，并實現(xiàn)對各個因子圖層分布情況的定量分析，以此通過上述方式實現(xiàn)對地質(zhì)災害防治信息的量化分析。在預處理后的數(shù)據(jù)當中，提取與地質(zhì)災害防治相關(guān)的水系數(shù)據(jù)和其他類地質(zhì)災害類型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，并同樣將其轉(zhuǎn)換成相應數(shù)量柵格圖，重復上述操作，完成對所有地質(zhì)災害防治信息的全面分析。

2.2 基于GIS 的地質(zhì)災害危險性區(qū)劃

在完成對地質(zhì)災害防治信息的有效分析后，結(jié)合GIS 技術(shù)的應用，進行地質(zhì)災害危險性區(qū)劃。為了確保GIS 技術(shù)在此過程中的穩(wěn)定操作，選擇基于Windows 的終端操作環(huán)境作為支撐。在此基礎(chǔ)上，將對應的地質(zhì)資料與災害信息上傳到計算機中，使用GIS 軟件對資料進行數(shù)字化處理。此過程如圖1 所示。

圖1 基于GIS 的地質(zhì)資料數(shù)字化處理過程

上述圖1 提出的處理過程屬于前處理過程中的一種，而為了確保對信息數(shù)字化處理過程的有效性，應盡量采用圖劃分層的方式進行處理。在完成對地質(zhì)災害的多種誘發(fā)因素分析后，結(jié)合地理空間系統(tǒng)對其的描述，將每個圖層進行對應屬性賦值，而賦值的過程也可被看作是對信息量化處理的過程。在此過程中，可將GIS 系統(tǒng)與專家評分法進行結(jié)合，根據(jù)地質(zhì)災害發(fā)生中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量，劃分地質(zhì)災害危險性評估標準。此過程可用如表2 所示。

表2 地質(zhì)災害危險性評估標準

在完成對地質(zhì)災害危險性信息的初步量化后，為了提高區(qū)劃結(jié)果的精度，需要在此基礎(chǔ)上，獲取更多的區(qū)域地質(zhì)災害樣本數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)上傳到終端計算機設備，當終端呈現(xiàn)圖像后，按照地理空間結(jié)構(gòu)，對顯示圖像進行圖元裁剪處理。將數(shù)據(jù)對照上述表2 中內(nèi)容，將對應的網(wǎng)格數(shù)據(jù)進行賦值處理，在完成相關(guān)操作后，將數(shù)據(jù)信息進行網(wǎng)格導入處理，使其存儲在對應的數(shù)據(jù)庫內(nèi)。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)結(jié)果，選擇區(qū)域模糊可靠度分析方法，對數(shù)據(jù)進行處理，在完成對其的評價后，地理空間信息庫將自動提取所需信息，并按照對應的危險度分值，使評價結(jié)果更加直觀地呈現(xiàn)在計算機終端屏幕上。通過此種方式，完成對地質(zhì)災害危險性的區(qū)劃處理。

2.3 基于GIS 的地質(zhì)災害實時動態(tài)預測

在完成對地質(zhì)災害危險性區(qū)劃處理后，可將GIS 空間數(shù)據(jù)庫作為信息支撐依據(jù)，通過對地質(zhì)災害不同評估指標的分析，對災害發(fā)生的可能性進行實時動態(tài)預測。在此過程中，需要調(diào)用各種地質(zhì)災害數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同災害類型與種類在評估區(qū)域中的危險度進行劃分。在此基礎(chǔ)上，將其敏感度進行疊加，繪制區(qū)域地質(zhì)災害分區(qū)圖，結(jié)合區(qū)域的社會屬性，設定災害預警安全閾值。將通信端與監(jiān)控端進行連接，以此種方式確保對地質(zhì)災害的實時監(jiān)控。此過程可用如圖2 描述。

圖2 地質(zhì)災害實時動態(tài)預測過程

按照上述方式，對區(qū)域地質(zhì)災害的實時動態(tài)進行預測，并根據(jù)終端輸出數(shù)據(jù)，制定對應的防治方案，降低地質(zhì)災害對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展與周圍居住群體造成的安全隱患。綜上所述，完成對本文課題的研究。

結(jié)束語

本文從分析地質(zhì)災害防治信息、地質(zhì)災害危險性區(qū)劃、地質(zhì)災害實時動態(tài)預測三個方面，對基于GIS 的地質(zhì)災害防治方法展開全面研究。盡管本文此次設計的方法基于理論層面具有一定可行性，但此次研究受到研究時長的限制，沒有進行對應的實驗論證分析，因此，可在后期相關(guān)此方面的研究中，將本文設計的方法與傳統(tǒng)方法進行實驗論證，并通過選擇實驗評價指標的方式，對本文方法在實踐應用中的可行性進行全面與深入的探討，通過實踐應用的方式，掌握本文設計方法存在的不足，提取實驗結(jié)果數(shù)據(jù)中的不足，將其作為后期方法設計的主攻方向。相關(guān)地質(zhì)災害的研究是一個長期性話題，需要有關(guān)人員深入到災害頻發(fā)地區(qū)的地質(zhì)調(diào)查中，了解誘發(fā)地質(zhì)災害現(xiàn)象的多種原因，對其加以控制，從而實現(xiàn)從源頭對地質(zhì)災害現(xiàn)象的有效防治。