GIS在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用

GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用目前一頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，簡稱GIS）是一個技術(shù)系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)軟硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。它誕生于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過了50年的發(fā)展，進(jìn)入到21世紀(jì)，隨著GIS產(chǎn)業(yè)的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品在全世界的普及，地理信息系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于軍事、資源、環(huán)境、地質(zhì)、農(nóng)林、水利電力、鐵路公路、城鄉(xiāng)規(guī)劃、宏觀決策等眾多領(lǐng)域，為人類的生產(chǎn)生活帶來了諸多便利。地理信息系統(tǒng)概述目前二頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)GIS與地質(zhì)GIS在地質(zhì)上也有很多方面的應(yīng)用，許多單位用它來繪制地質(zhì)剖面圖、預(yù)測與評價礦產(chǎn)資源、分析石油地質(zhì)、監(jiān)測環(huán)境信息、應(yīng)對自然災(zāi)害等。GIS具有強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)組織能力。實踐證明，將GIS應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)方面，減輕了地質(zhì)工作量，提高了地質(zhì)工作效率，解決了地質(zhì)學(xué)的很多難題。為地質(zhì)學(xué)的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。礦產(chǎn)資源預(yù)測與評價石油地質(zhì)地質(zhì)剖面繪圖地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境應(yīng)用三維數(shù)據(jù)模型在地質(zhì)礦山中的應(yīng)用GIS在地質(zhì)中的應(yīng)用目前三頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害地質(zhì)災(zāi)害是指因自然因素或者人為活動引發(fā)的、危害人民生命和財產(chǎn)安全的、與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害。我國地質(zhì)災(zāi)害種類繁多,分布廣泛,活動頻繁,危害嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計,上世紀(jì)八十年代末至九十年代初,每年因地質(zhì)災(zāi)害造成300-400人死亡,經(jīng)濟(jì)損失100多億元。九十年代以來,我國因地質(zhì)災(zāi)害造成的損失每年都在200億元以上,人員死亡約1000人。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害不僅帶來重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，而且也引發(fā)了嚴(yán)重的公共安全問題。我國政府十分重視地質(zhì)災(zāi)害的防治工作，在全國范圍內(nèi)開展災(zāi)害群測群防和減災(zāi)防災(zāi)工作。但是，由于技術(shù)手段和認(rèn)知水平的瓶頸，很多的地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)還無法滿足大范圍的信息發(fā)布以及決策支持，并且很難進(jìn)行有效地地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測和防治工作。因此，進(jìn)行科學(xué)有效的地質(zhì)災(zāi)害評價、監(jiān)測、預(yù)警和及時的災(zāi)害信息發(fā)布，構(gòu)建完備的地質(zhì)災(zāi)害防治體系對降低地災(zāi)對人民群眾生命財產(chǎn)損失，減少對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境破壞意義十分重大。目前四頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)中國地質(zhì)災(zāi)害圖目前五頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)目前六頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)按地質(zhì)災(zāi)害類型分為以下幾種：1、GIS在地震上的應(yīng)用2、GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用3、GIS在泥石流中的應(yīng)用4、GIS在地面沉降中的應(yīng)用5、GIS在水土流失中的應(yīng)用：GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用目前七頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)1、GIS在地震上的應(yīng)用1、地震的預(yù)報

由計算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動采集、異常的自動判別,然后再根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進(jìn)行地震預(yù)測,可以更客觀、更系統(tǒng)地進(jìn)行推理和智能決策。如：地震預(yù)報智能決策支持系統(tǒng)。2、地震災(zāi)害的損失評估

對地震造成的經(jīng)濟(jì)損失人員傷亡的評價3、地震后的減災(zāi)用GIS提供的，最短路徑等空間分析，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供客觀直接的意見。

利用GIS做出的應(yīng)急決策主要表現(xiàn)在這幾方面：①救災(zāi)方案;②人員避震疏散;③各危險品貯存點(diǎn)的危險程度警告及防保措施;④地震火災(zāi)輔助決策等GIS在地震中的應(yīng)用表現(xiàn)在，地震分析、預(yù)報、預(yù)報、抗震、減災(zāi)、救災(zāi)、災(zāi)后評估。最主要表現(xiàn)在預(yù)報，災(zāi)害評估和減災(zāi)。目前八頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)中國地震震中分布目前九頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)目前十頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)2、GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用崩塌、滑坡的災(zāi)前風(fēng)險評估將GIS引入崩塌、滑坡災(zāi)害危險性評價，主要是考慮到GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力和其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析能力，將其作為地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的分析工具，來加速崩塌、滑坡危險性評價的過程，提高危險性評價的精度。同時由于GIS獨(dú)特的空間分析功能，和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力使得在崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價過程中又衍生出一些只有GIS才能完成的評價方法，而且，這種充分利用GIS功能的危險性評價方法還在不斷的產(chǎn)生。GIS支持下的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的目的是區(qū)分出不同危險性等級區(qū)域，并通過危險性制圖來反映。目前十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)滑坡目前十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)滑坡崩塌目前十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)滑坡崩塌毀壞民居目前十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)3、GIS在泥石流中的應(yīng)用利用GIS可以建立泥石流空間數(shù)據(jù)倉庫,通過空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對泥石流的激發(fā)因素、爆發(fā)時間和規(guī)模與環(huán)境背景條件的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定量分析,以幫助我們更加深入地研究泥石流的形成機(jī)理,建立相對精確的泥石流預(yù)報模式。在泥石流形成機(jī)理、泥石流預(yù)報模式研究的基礎(chǔ)上,可以建立泥石流預(yù)警的知識庫,最終建立泥石流預(yù)警專家系統(tǒng),達(dá)到泥石流預(yù)警的智能化和自動化目前十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)舟曲泥石流目前十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)舟曲泥石流航拍目前十八頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)4、GIS在地面沉降中的應(yīng)用GIS提供了一種認(rèn)識和理解地學(xué)的新方式，其強(qiáng)大的空間分析功能和數(shù)據(jù)庫管理能力為城市地面沉降的研究提供了一個卓有成效的途徑。GIS可以從空間和時間的角度對地面沉降進(jìn)行預(yù)測。利用GIS技術(shù)作為平臺，結(jié)合地面沉降模擬和預(yù)測方法，充分利用GPS和遙感數(shù)據(jù)，建立一個沉降動態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，并利用GIS實現(xiàn)地面沉降的可視化目前十九頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地陷目前二十頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)城市地陷目前二十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)城市地陷目前二十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)山村地陷目前二十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)京津冀地區(qū)沉降地圖目前二十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)5、GIS在水土流失中的應(yīng)用一般是將影響水土流失的各因素的專題圖分別輸入GIS并建立起完整的數(shù)據(jù)庫,然后通過GIS的疊加分析、拓?fù)浞治龅炔僮?并配以一些特定的算法程序,可以進(jìn)行水土流失強(qiáng)度、水土流失危險性及各侵蝕因子的制圖操作。利用GIS,通過將各影響因子專題圖進(jìn)行疊加,實現(xiàn)了小流域的水土流失危險性評價制圖。黃土高原水土流失目前二十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)中國水土流失類型分布目前二十六頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)黃土高原的水土流失目前二十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)流水侵蝕造成的土壤鹽漬化目前二十八頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害GIS實現(xiàn)的功能1、地質(zhì)災(zāi)害評價和管理利用地理信息系統(tǒng)的各種功能,建立地質(zhì)災(zāi)害空間信息管理系統(tǒng),管理地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料,顯示并查詢地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征信息,評價地質(zhì)災(zāi)害的危害程度,分析地質(zhì)災(zāi)害和影響因素之間的關(guān)系,提出減輕和防治地質(zhì)災(zāi)害的措施,對將來可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測。2、地質(zhì)災(zāi)害的危險性分區(qū)評價由于各種地質(zhì)因素本身的不確定性,以及地質(zhì)因素之間相互作用的復(fù)雜性,在收集大量的基礎(chǔ)地質(zhì)環(huán)境資料前提下,利用對這些基礎(chǔ)資料進(jìn)行有效地處理來提高數(shù)據(jù)的可靠性,通過選取合適的評價預(yù)測指標(biāo),運(yùn)用恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)分析模型,對研究區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性等級的劃分,從而為地質(zhì)災(zāi)害的管理及防治和預(yù)警決策提供依據(jù)3、GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用中,GIS所起的作用主要是管理時空數(shù)據(jù),進(jìn)行空間分析;專家系統(tǒng)所起的主要作用是利用專家知識和空間目標(biāo)的事實推理判定災(zāi)害的危險程度。二者的結(jié)合將使專家經(jīng)驗得到推廣,減少野外和室內(nèi)手工作業(yè)工作量,使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)管理成為可能。目前二十九頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)災(zāi)害監(jiān)測與應(yīng)急業(yè)務(wù)運(yùn)行體系針對我國地質(zhì)災(zāi)害分布基本情況，必須結(jié)合先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、3S技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及實時監(jiān)測技術(shù)才能達(dá)到有效預(yù)防和監(jiān)測，構(gòu)建及時有效的災(zāi)前、災(zāi)中以及災(zāi)后全面的評價、監(jiān)測、評估和重建體系。目前三十頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害防治GIS的形式1、基于遙感技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查2、基于GIS技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估3、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)4、地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)5、地質(zhì)災(zāi)害Web采集信息服務(wù)系統(tǒng)6、移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集與上報系統(tǒng)7、建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)8、遙感地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測手段目前三十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)1、基于遙感技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查遙感技術(shù)節(jié)省人力時間、無調(diào)查盲區(qū)的全景覆蓋的特點(diǎn)使廣泛其應(yīng)用于地災(zāi)調(diào)查。尤其近十年來，高分辨率衛(wèi)星遙感相繼問世并投入商業(yè)化運(yùn)營，這對查清地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀提供了完全的技術(shù)保障。在查清地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀及孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，可以利用遙感技術(shù)對地災(zāi)隱患體或隱患區(qū)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。對于緩慢位移的地災(zāi)隱患體，可采用高程精度達(dá)毫米級的INSAR雷達(dá)遙感技術(shù)監(jiān)測；對泥石流隱患區(qū)可以利用高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)監(jiān)測其孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境的動態(tài)變化。這樣的動態(tài)監(jiān)測，再輔以少量的地面排查，可有效地掌握地災(zāi)隱患體或隱患區(qū)的動態(tài)變化，提高臨災(zāi)氣象預(yù)報預(yù)警的準(zhǔn)確性。目前三十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)遙感地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域詳查目前三十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場排查目前三十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)2、基于GIS技術(shù)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估地質(zhì)災(zāi)害危險性評估是對地質(zhì)災(zāi)害的活動程度進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測、分析、評估的工作，主要評估地質(zhì)災(zāi)害的破壞能力。地質(zhì)災(zāi)害危險性通過各種危險性要素體現(xiàn)，分為歷史災(zāi)害危險性和潛在災(zāi)害危險性。地質(zhì)災(zāi)害潛在危險性評估是指未來時期將在什么地方可能發(fā)生什么類型的地質(zhì)災(zāi)害，其災(zāi)害活動的強(qiáng)度、規(guī)模以及危害的范圍、危害強(qiáng)度的一種分析、預(yù)測。地質(zhì)災(zāi)害潛在危險性受多種條件控制，具有不確定性。通過GIS可以對地質(zhì)災(zāi)害危險性影響因素分布構(gòu)建單獨(dú)的因子圖層，如坡度圖層、坡向圖層、植被覆蓋、降雨分布、地質(zhì)巖組、人類活動等，綜合分析得出各個因子對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的貢獻(xiàn)率，最后加權(quán)得到地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價圖、易損性評價圖、破壞損失評價圖以及防治工程評價圖。目前三十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)浙江省滑坡（泥石流）地質(zhì)災(zāi)害概覽預(yù)報圖目前三十六頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)ArcGIS地理建模脆弱性分析目前三十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)脆弱性評估目前三十八頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)3、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警基本采用地質(zhì)災(zāi)害與降雨等資料。預(yù)報模式主要有3種：一是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)與雨量（預(yù)報雨量和前期實際雨量）相疊加；二是僅用雨量進(jìn)行判斷；三是用地質(zhì)災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體之間的非線性復(fù)雜關(guān)系，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)、模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等科學(xué)理論，建立地質(zhì)災(zāi)害的失穩(wěn)機(jī)制和解算方法，充分利用地質(zhì)災(zāi)害經(jīng)驗數(shù)據(jù)和降雨量等信息開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)將為預(yù)警提供科學(xué)的決策支持，在災(zāi)害發(fā)生之前進(jìn)行將損失減低到最低。目前三十九頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ArcGIS在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方面的支持可從三個層面來講：數(shù)據(jù)層、邏輯層和表示層。其中數(shù)據(jù)層用來輸入、存儲和管理數(shù)據(jù)；邏輯層用來對地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)中的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合和融合，處理地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)的建模和空間分析：表示層是將地質(zhì)災(zāi)害中的信息展現(xiàn)給用戶，提供查詢、檢索和統(tǒng)計等功能。地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：目前四十頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)4、地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫與管理信息系統(tǒng)構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫，將地質(zhì)調(diào)查得到的一些列成果如區(qū)域地質(zhì)調(diào)查圖、礦產(chǎn)水文環(huán)境地質(zhì)圖、地理物理、航空物探、地理化學(xué)、遙感影像、底圖，數(shù)據(jù)庫專題內(nèi)容等數(shù)據(jù)都可以統(tǒng)一放入Geodatabase中。Geodatabase除了提供可伸縮性的數(shù)據(jù)規(guī)模管理外，還可以通過建立屬性域值規(guī)則解決屬性定義不一致問題、建立關(guān)聯(lián)機(jī)制解決非空間信息冗余問題、建立拓?fù)湟?guī)則解決不同片區(qū)之間的接圖關(guān)系問題。另外，Geodatabase也提供多用戶協(xié)同工作，從而大大改善工作效率。開發(fā)地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)，主要基于ArcGISEngine技術(shù)開發(fā)而成的C/S架構(gòu)程序，可以對各地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)信息進(jìn)行全面管理；對地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)災(zāi)情信息進(jìn)行綜合管理；提供地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖GIS功能。還可以集成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價子系統(tǒng)以及監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。目前四十一頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)C/S架構(gòu)地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)目前四十二頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)5、地質(zhì)災(zāi)害Web采集信息服務(wù)系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害Web采集發(fā)布系統(tǒng)主要基于ArcGISServer技術(shù)構(gòu)建，主要用于地質(zhì)監(jiān)測人員在線錄入地質(zhì)災(zāi)害信息，實現(xiàn)在線信息采集、發(fā)布共享；此外，系統(tǒng)可以將各類地質(zhì)災(zāi)害信息和遙感地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)通過Web進(jìn)行發(fā)布，以實現(xiàn)信息及時傳遞和共享。系統(tǒng)還可以對移動監(jiān)測巡查人員進(jìn)行GPS定位，查看各個巡查人員實時位置，及時了解災(zāi)害巡查情況。目前四十三頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)目前四十四頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控系統(tǒng)界面-疊加遙感影像目前四十五頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害移動巡查人員在線位置監(jiān)控目前四十六頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)6、移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集與上報系統(tǒng)通過GPRS、CDMA和3G移動通訊網(wǎng)絡(luò)，可利用PDA設(shè)備或智能手機(jī)APP在任何時間、地點(diǎn)及時地獲取雨量雨情、預(yù)報預(yù)警、災(zāi)害情況、衛(wèi)星、氣象雷達(dá)云圖、防災(zāi)通訊錄、天氣預(yù)報等信息，從而進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治的災(zāi)情上報與移動應(yīng)急指揮。移動地質(zhì)災(zāi)害信息采集系統(tǒng)需要集成GPS功能，能夠通過無線技術(shù)將實時地質(zhì)災(zāi)害信息傳遞給中心服務(wù)器網(wǎng)關(guān)，中心服務(wù)器通過適當(dāng)處理，便能及時的將地質(zhì)災(zāi)害信息顯示的Web發(fā)布系統(tǒng)中以實現(xiàn)信息協(xié)同。內(nèi)置的GPS定位功能可以對地質(zhì)災(zāi)害巡查人員的位置進(jìn)行實時定位，并可以有效反應(yīng)在Web以及C/S地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)界面上。目前四十七頁\總數(shù)五十八頁\編于十三點(diǎn)7、建立地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警系統(tǒng)我國地質(zhì)災(zāi)害信息大都與降雨分布密切相關(guān)，因此，建立地質(zhì)災(zāi)害氣象