地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的信息技術(shù)

地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的信息技術(shù)概述如果把20世紀(jì)最后的十年比喻為一個(gè)孵化器，那么，人類(lèi)在本世紀(jì)最后十年里，所孵化的最杰出的“產(chǎn)品”就是信息技術(shù)。他從誕生就顯示了如此強(qiáng)勁的生命力，以至可以認(rèn)為即將到來(lái)的21世紀(jì)就是一個(gè)信息的世紀(jì)。他不僅改變和影響著我們的生活，而且，也會(huì)影響整個(gè)人類(lèi)文明的進(jìn)程。人類(lèi)賴以生存的地球表層是一個(gè)由巖石圈表層及包圍它的大氣圈、水圈、生物圈組成的復(fù)雜動(dòng)態(tài)體系。這些圈層相互滲透與交織，相互聯(lián)系與作用，構(gòu)成了人類(lèi)生存與發(fā)展的總體環(huán)境。四個(gè)圈層任意一、二個(gè)圈層的變異，均將造成總體環(huán)境平衡狀態(tài)的破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境的變化，乃至惡化，不同程度地威脅著人類(lèi)的生存與發(fā)展。然而,今天的人類(lèi)工程活動(dòng)已成為地球表層的特別活躍的因素和力量，大型工程活動(dòng)數(shù)量之多、規(guī)模之大、速度之快、波及面之廣，舉世矚目。集中反映出一個(gè)最基本事實(shí)：即人類(lèi)作用已成為與自然作用并駕齊驅(qū)的營(yíng)力，某些方面已超過(guò)自然地質(zhì)作用的速度和強(qiáng)度，在當(dāng)今全球變化中起著巨大的作用，成為影響環(huán)境的重要力量。這種影響的具體結(jié)果就是地質(zhì)災(zāi)害的屢屢發(fā)生，強(qiáng)度與頻率增大，人類(lèi)辛辛苦苦所創(chuàng)造的財(cái)富蒙受損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)展中國(guó)家每年由地質(zhì)環(huán)境惡化和地質(zhì)災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)損失，達(dá)到國(guó)民生產(chǎn)總值的5%以上。在我國(guó)災(zāi)害及其所導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題中，據(jù)估計(jì)由地質(zhì)災(zāi)害造成的損失約占整個(gè)災(zāi)害損失的35%，而這其中，崩塌、滑坡、泥石流及人類(lèi)工程活動(dòng)誘發(fā)的淺表生地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失約占55%。這些災(zāi)害的一次性規(guī)模雖小于地震，但其發(fā)生頻度和涉及范圍則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于和廣于地震，一年總的損失約200-300個(gè)億。更為重要的是，這些災(zāi)害的產(chǎn)生絕大多數(shù)是與各種形式的人類(lèi)活動(dòng)相關(guān)的，是對(duì)地質(zhì)環(huán)境缺乏科學(xué)的管理，導(dǎo)致不合理的開(kāi)發(fā)，從而引起人-地關(guān)系失調(diào)的結(jié)果。因此，面向21世紀(jì)環(huán)境地學(xué)的重要主題就是：如何通對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行科學(xué)的管理和合理的開(kāi)發(fā)與利用，規(guī)范人類(lèi)活動(dòng)行為并協(xié)調(diào)人-地關(guān)系，從而提高地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量，減輕地質(zhì)災(zāi)害，保持社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。環(huán)境地學(xué)及地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題突出特征就是其信息的多源性﹑模糊性﹑非確定性和隨機(jī)性。所有這些，都為環(huán)境地學(xué)的信息處理帶來(lái)了極大的困難。傳統(tǒng)的方法與手段，要么無(wú)能為力，要么因簡(jiǎn)化而缺失大量的信息，導(dǎo)致成果可靠程度的降低。更為不利的是，傳統(tǒng)的處理方法其成果表達(dá)缺乏直觀性和可操作性。因此，建立符合地學(xué)信息客觀規(guī)律的地質(zhì)環(huán)境管理與災(zāi)害評(píng)價(jià)系統(tǒng)成為面向21世紀(jì)環(huán)境地學(xué)研究的前沿課題。信息技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中的應(yīng)用現(xiàn)狀80年代后期以來(lái)以來(lái)，計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境管理及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這里，對(duì)幾種常用的技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀作一個(gè)總體描述。1．GIS技術(shù)的應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem,簡(jiǎn)稱GIS），產(chǎn)生于本世紀(jì)60年代。它隨人們對(duì)自然資源和環(huán)境的規(guī)劃管理工作的需要以及計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)的應(yīng)用而誕生，是一種對(duì)大批量空間數(shù)據(jù)驚醒采集、存儲(chǔ)、管理、檢索、處理和綜合分析并以多種形式輸出結(jié)果的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。1965年，W.L.Garrison首先提出了“地理信息系統(tǒng)”這一術(shù)語(yǔ)，開(kāi)創(chuàng)了這一新技術(shù)的發(fā)展史。此后，美國(guó)、加拿大、英國(guó)、澳大利亞等過(guò)均投入了大量人力、物力和財(cái)力，并逐步確立了他們?cè)谶@一領(lǐng)域里的國(guó)際領(lǐng)先地位。我國(guó)在這方面的工作最早始于80年代，盡管起步較晚，但發(fā)展較快。但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，無(wú)論是系統(tǒng)技術(shù)水平還是實(shí)際應(yīng)用情況都有一定的差距。國(guó)外尤其發(fā)達(dá)國(guó)家將GIS應(yīng)用與地質(zhì)災(zāi)害研究方面已做了很多工作。從80年代至今，GIS技術(shù)的應(yīng)用也從數(shù)據(jù)管理，多源數(shù)據(jù)集數(shù)字化輸入和繪圖輸出，到DEM或DTM模型的使用，到GIS結(jié)合災(zāi)害評(píng)價(jià)模型的擴(kuò)展分析，到GIS與決策支持系統(tǒng)（DSS）的集成，到網(wǎng)絡(luò)GIS，逐步發(fā)展深入應(yīng)用，如表1所列。表1國(guó)外GIS在地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害研究中的應(yīng)用研究者研究工作GIS技術(shù)應(yīng)用1986，美國(guó)的BrabbEarlE.在加利福尼亞SanMateo地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害研究多利用了GIS的數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、繪圖輸出等基本功能。1987，美國(guó)的WentworthCarthM.和EllenStephenD.等用GIS對(duì)區(qū)域工程地質(zhì)作了進(jìn)一步分析1989年美國(guó)的FinneyMichaelA.和BainNancyR.運(yùn)用GIS技術(shù)分析滑坡災(zāi)害1989年P(guān)eterDouglasC.等運(yùn)用GIS對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。1990年印度的R.P.GUPTA和B.C.JOSHIGIS方法對(duì)喜馬拉雅山麓的RamgangaCatchment地區(qū)進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性分帶。利用GIS的存儲(chǔ)、更新、網(wǎng)格化、空間疊加分析功能，及很強(qiáng)的面積量算能力。1990年荷蘭ITC的VanWestenC.J.和哥倫比亞IGAC的AlzateBonillaJ.B.對(duì)山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的分析。基于GIS開(kāi)發(fā)了斜坡穩(wěn)定性分析模型，開(kāi)發(fā)出了一部山區(qū)落石滾落速率計(jì)算模型，利用GIS空間定位及空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，GIS數(shù)字高程模型（DEM）。1991年美國(guó)的CampbellRussellH.等用GIS對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行空間預(yù)測(cè)。GIS空間分析功能1991年意大利的CarraraA.等GIS技術(shù)與統(tǒng)計(jì)模型結(jié)合應(yīng)用于滑坡災(zāi)害的評(píng)價(jià)。GIS空間分析及統(tǒng)計(jì)模型擴(kuò)展1993年加拿大的ChungC.F.和FabbriA.G.等將GIS應(yīng)用在滑坡災(zāi)害分區(qū)的多因素綜合分析?；贕IS的專(zhuān)業(yè)模型擴(kuò)展分析1994年美國(guó)的MARIOMEJIA-NAVARRO和ELLENE.WOHL在哥倫比亞的麥德林地區(qū)，用GIS進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。并進(jìn)行了災(zāi)害分區(qū)。1995年美國(guó)的DANIELJ.MILLER將GIS與力學(xué)模型結(jié)合評(píng)價(jià)深層滑坡災(zāi)害。用GIS中的DEM模型，模擬出滑動(dòng)面位置與形態(tài)。用GIS的數(shù)字地形模型（DTM），勾繪出山脊與溝谷界線，將輔助于切剖面。1996年美國(guó)的MARIOMEJIA-NAVARRO等運(yùn)用GIS及工程數(shù)學(xué)模型建立災(zāi)害及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的決策支持系統(tǒng)并應(yīng)用在克羅拉多州的GlenwoodSprings地區(qū)。將GIS技術(shù)與決策支持系統(tǒng)（DSS）結(jié)合1997年加拿大的TREVORJ.DAVIS和C.PETERKELLE基于GIS用模糊分類(lèi)方法及可視化技術(shù)虛擬真實(shí)再現(xiàn)斜坡形態(tài)(虛擬現(xiàn)實(shí))用GIS虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在這些諸多的工作中，以下兩項(xiàng)研究是具有代表性的。印度Roorkee大學(xué)地球科學(xué)系的R.P.GUPTA和B.C.JOSHI（1990年）用GIS方法對(duì)喜馬拉雅山麓的RamgangaCatchment地區(qū)進(jìn)行滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性分帶。該研究基于多源數(shù)據(jù)集，如航空象片、MSS磁帶數(shù)據(jù)、MSS圖象、假彩色合成圖象及各種野外數(shù)據(jù)，包括地質(zhì)、構(gòu)造、地形、土地利用及滑坡分布。以上數(shù)據(jù)需要進(jìn)行數(shù)字處理、圖象處理等處理，然后解譯繪制出專(zhuān)題平面圖，包括地質(zhì)圖（巖性與構(gòu)造），滑坡分布圖，土地利用圖等。這些圖件經(jīng)數(shù)字化及有關(guān)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在GIS系統(tǒng)中，找出與滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)相關(guān)的因素，如滑坡活動(dòng)與巖性的關(guān)系，滑坡活動(dòng)與土地利用的關(guān)系，不同斜坡類(lèi)型的滑坡分布情況，滑坡分布與主要斷裂帶的距離關(guān)系。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)分析，引入一個(gè)滑坡危險(xiǎn)系數(shù)（LNRF）。LNRF值越大，表示該地滑坡災(zāi)害發(fā)生的危險(xiǎn)性越高。并且對(duì)LNRF的三個(gè)危險(xiǎn)級(jí)別分別賦予0、1、2三個(gè)權(quán)重。考慮到滑坡的發(fā)生是多個(gè)因素綜合作用的結(jié)果，故調(diào)用GIS的疊加分類(lèi)模型（Overlay），將各因素的權(quán)重疊加，得到綜合圖件，圖上反映的是每個(gè)地區(qū)的權(quán)重總和。根據(jù)給定標(biāo)準(zhǔn)，即可在這張圖上勾繪出滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖。荷蘭ITC的VanWestenC.J.和哥倫比亞IGAC的AlzateBonillaJ.B.(1990年)基于GIS對(duì)山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。他們?cè)跀?shù)據(jù)采集、整理方面作了大量工作，建立了一套完整的數(shù)據(jù)庫(kù)；在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了分析評(píng)價(jià)模型，如斜坡穩(wěn)定性分析模型，其主要功能是計(jì)算斜坡穩(wěn)定的安全系數(shù)。另外，兩位學(xué)者還利用GIS所生成的數(shù)字高程模型（DEM），開(kāi)發(fā)出了一部山區(qū)落石滾落速率計(jì)算模型，并據(jù)此繪出了研究區(qū)內(nèi)落石速率分區(qū)圖。綜上所述，可以看出，國(guó)外尤其發(fā)達(dá)國(guó)家將GIS應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害研究起步較早，研究程度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們，此方面的應(yīng)用也隨著GIS技術(shù)的自身發(fā)展而深入。我國(guó)只能適合國(guó)情，利用現(xiàn)有的技術(shù)、有限的人力、財(cái)力，探索出一條適合我國(guó)國(guó)情和地質(zhì)地理特色的GIS技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)的技術(shù)路線和方法體系。2.遙感及雷達(dá)遙感技術(shù)遙感技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的應(yīng)用歷史幾乎與這門(mén)技術(shù)的誕生是同步的。由于遙感技術(shù)具有“廣闊視野”的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從而大大延伸了人類(lèi)“眼”的功能，這就決定了它在地學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。但是，直到80年代中期以前，地學(xué)遙感技術(shù)工作僅僅還局限于區(qū)域“地質(zhì)調(diào)查”的范疇。隨著高精度遙感技術(shù)和雷達(dá)遙感技術(shù)的出現(xiàn)，遙感技術(shù)“眼”的功能才得到了真正意義上的延伸，尤其是在地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)領(lǐng)域更顯示了深刻的應(yīng)用前景。這方面，最具影響的技術(shù)是SPOT圖象的開(kāi)發(fā)應(yīng)用和雷達(dá)遙感技術(shù)。1986年以來(lái)，法國(guó)SPOT衛(wèi)星先后有4顆投入商業(yè)使用。SPOT-1、SPOT-2和SPOT-3以及1999年3月發(fā)射的SPOT-4都裝備有20米分辨率的多波段傳感器和10米分辨率的全波段傳感器。除此之外，SPOT4還裝備了一個(gè)短波近紅外波段傳感器（SWIR），其光譜分辨率20米。SWIR對(duì)水體和土壤潮氣有更好的靈敏度。SPOT圖像的地面覆蓋為60X60km2。SPOT衛(wèi)星的突出特點(diǎn)是在運(yùn)行過(guò)程中，可以調(diào)節(jié)傳感器的探測(cè)方向以便獲得地面同一物體的立體相對(duì)。目前，SPOT－1、2、4分別定位于地球的不同位置，可以在短期內(nèi)獲得地球絕大部分地方的立體圖像。與LANDSATTM圖像比較，SPOT圖像由于其10米的較高的空間分辨率以及具有立體攝影效果等性質(zhì)，受到國(guó)際上的青睞，被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土資源勘查和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，取得顯著效果。尤其是利用SPOT立體像對(duì)進(jìn)行空間三維測(cè)量成圖，可以說(shuō)是近年來(lái)測(cè)繪領(lǐng)域的突破，一定程度上可以取代昂貴的航空攝影測(cè)量。如法國(guó)國(guó)家地理研究所（IGN）、ISTAR公司（IMAGERIESTEREOAPPLIQUEEAURELIEF）和GEOIMAGE公司用具有立體像對(duì)的SPOT衛(wèi)星圖像和ERSSAR圖像（歐洲空間局的側(cè)視雷達(dá)圖像）直接生成１∶１０萬(wàn)和１∶５萬(wàn)地形圖，修測(cè)１∶２．５萬(wàn)地形圖。但是，SPOT圖像波段較少且單一，其多波段彩色合成圖像的顏色效果較差，是其顯著的弱點(diǎn)。為此，人們?cè)O(shè)計(jì)了許多方法進(jìn)行SPOT圖像和陸地衛(wèi)星TM圖像（以及雷達(dá)圖像）的融合,力求經(jīng)過(guò)圖像處理，既獲得SPOT圖像10米的空間分辨率，又保持TM多波段圖像的良好彩色效果。近年來(lái)，法國(guó)地調(diào)局（BRGM）、巴黎第六大學(xué)等，利用多時(shí)相（時(shí)間序列）SPOT圖像等遙感圖像對(duì)印度尼西亞等地的火山活動(dòng)以及法國(guó)、墨西哥等地的滑坡、崩塌和泥石流進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)。如巴黎第六大學(xué)的DanielMege在秘魯（PEROU）的Colca峽谷地帶的災(zāi)害地質(zhì)研究中，采用SPOT立體圖像，對(duì)峽谷地區(qū)的巖崩、滑坡和泥石流等災(zāi)害地質(zhì)進(jìn)行了解譯和鑒別，新發(fā)現(xiàn)大量災(zāi)害地質(zhì)現(xiàn)象。雷達(dá)遙感是利用衛(wèi)星或航空航天器主動(dòng)發(fā)射電磁波微波到地面，再通過(guò)傳感器接收地面反射的波而成像的新一代遙感技術(shù)。利用雷達(dá)遙感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)不受天氣氣候和白天黑夜影響的全天候?qū)Φ剡b感，容易產(chǎn)生不缺失的時(shí)間序列雷達(dá)遙感圖像。近年來(lái)，國(guó)外大力發(fā)展雷達(dá)遙感技術(shù)，發(fā)射了一系列的雷達(dá)遙感衛(wèi)星和航天飛機(jī)。例如，歐洲空間局的ERS-1/2和ENVISAT雷達(dá)遙感衛(wèi)星，日本的JERS-1雷達(dá)遙感衛(wèi)星，俄國(guó)的ALMAZ雷達(dá)遙感衛(wèi)星，加拿大的RADARSAT雷達(dá)遙感衛(wèi)星以及美國(guó)的SIR-C/XSAR雷達(dá)遙感航天飛機(jī)等。由于電磁波與地面自然介質(zhì)之間相互作用的復(fù)雜機(jī)理，使得雷達(dá)遙感圖像不像可見(jiàn)光和紅外遙感圖像那樣具有直觀的目視解譯能力，并具有多解性，給雷達(dá)遙感圖像的直接應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難。但是雷達(dá)遙感技術(shù)兩個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)決定了它在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中的具有很高的應(yīng)用價(jià)值：一是它不受天氣氣候和白天黑夜的影響；二是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的干涉雷達(dá)技術(shù)（包括差分干涉技術(shù)）可望大大提高其分辨能力（達(dá)到毫米級(jí)），從而為大范圍，無(wú)限點(diǎn)的地面變形和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)提供有效的手段；這是目前任何地表監(jiān)測(cè)手段所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。加之雷達(dá)遙感圖像的價(jià)格較其他高分辨率的多波段光譜遙感圖像的價(jià)格，相對(duì)要便宜得多，因而可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序的連續(xù)監(jiān)測(cè)。另外，采用干涉雷達(dá)技術(shù)，還可形成高精度的DEM圖像。干涉雷達(dá)技術(shù)(RadarSatelliteInterferometryTechnology,RSI)最早的開(kāi)發(fā)是法國(guó)的DidierMassonnet,早在1985年，他領(lǐng)導(dǎo)的課題組就進(jìn)行了一項(xiàng)研究，即不需要在地面上安放任何儀器設(shè)備，利用衛(wèi)星從幾百公里遠(yuǎn)的空間測(cè)量地面僅有幾個(gè)毫米的移動(dòng)（構(gòu)造引起的地面變形），當(dāng)時(shí)看來(lái)是不可思議的，以至于無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在法國(guó)空間局（CNES）的支持下，經(jīng)過(guò)數(shù)年持續(xù)的工作，他們?nèi)〉昧顺醪降某晒Α?992年在南加利福尼亞的Landers鎮(zhèn)附近發(fā)生了一次較大的地震。他們收集了這個(gè)地區(qū)的ERS-1衛(wèi)星可以提供的所有雷達(dá)圖像，并將在地震前獲取的圖像和在地震后大致同一位置上獲取的另一幅圖像組合起來(lái)成功地形成了雷達(dá)干涉圖。然而借助于數(shù)字高程地圖(DEM)，計(jì)算并消除了地形的影響。這樣得到了一幅非常理想的反映地震過(guò)程中地面位移的雷達(dá)干涉條紋圖像，并探測(cè)到了離地震發(fā)生地點(diǎn)100多公里遠(yuǎn)的一條斷層有7mm后來(lái)，美國(guó)噴氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室的RichardM.Goldstein和他的合作者利用雷達(dá)干涉測(cè)量跟蹤南極洲的冰河上冰的移動(dòng)。所獲得的圖像結(jié)果直接反映了冰的移動(dòng)。由于雷達(dá)干涉測(cè)量已經(jīng)展示了其跟蹤斷層活動(dòng)和流動(dòng)冰河的能力，1993年它已經(jīng)顯示出具有極大的前途，進(jìn)一步，DidierMassonnet等在西西里MountEtna火山用一系列雷達(dá)圖像進(jìn)行了再次的試驗(yàn)。這個(gè)火山在1992年至1993年的18個(gè)月噴發(fā)周期中，ERS-1衛(wèi)星通過(guò)其上空30次。利用這些雷達(dá)圖像和一幅該地區(qū)的高程圖，他們產(chǎn)生出10余幅與地形影響無(wú)關(guān)的干涉圖。雷達(dá)圖像顯示了MountEtna在噴發(fā)的最后七個(gè)月時(shí)間里，每個(gè)月下降了兩個(gè)厘米。這個(gè)變形環(huán)繞著火山擴(kuò)展到很大的范圍，意味著底下的巖漿室比地質(zhì)學(xué)家原來(lái)想象的要深很多。表2列出了雷達(dá)干涉技術(shù)和后來(lái)發(fā)展起來(lái)的差分干涉技術(shù)在地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害領(lǐng)域的部分應(yīng)用情況。研究者國(guó)家及機(jī)構(gòu)主要研究?jī)?nèi)容和成果DidierMassonnet法國(guó)空間局（TheFrenchSpaceAgency，CNES）利用ERS-1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，用衛(wèi)星雷達(dá)干涉技術(shù)測(cè)量加利福尼亞的Landers附近的由一次地震引起的地面變形以及西西里的一個(gè)火山口MountEtna，在其下的巖漿排走后發(fā)生下沉。husunLi,LewisShapiro,LynMcNutt等GeophysicalInstitute,UniversityofAlaskaFairbanks利用ERS-1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，采用干涉技術(shù)研究PrudhoeBay附近的冰的分離變形，以及確定處于靜止或?qū)⒁l(fā)生分離變形的區(qū)域。R.StowDoncasterCollege,Waterdale,DN13EXDoncasterDoncasterCollege,RJBMining(UK),GECMarconiResearchCentre,和MatraMarconiSpace兩家合作，利用ERS1和ERS2兩顆衛(wèi)星的雷達(dá)圖象數(shù)據(jù)、合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)以及由干涉技術(shù)作出的DEM來(lái)建立由采礦或其它作用引起的地面沉降的數(shù)學(xué)模型，取得了一些試驗(yàn)性的成果，他們認(rèn)為由差分干涉所獲得的DEM，其垂直精度可達(dá)1cm，水平精度可達(dá)12.5m。DanielRaymond,Jean-Paul等France利用具有一定時(shí)間間隔的三組數(shù)據(jù)(10.09.92/26.03.93,11.06.93/16.07.93,24.09.93/29.10.93)作出干涉圖，確定了采礦引起的沉降效應(yīng)，獲得了地面沉降的速度，但未發(fā)現(xiàn)寬約50m的滑坡。G.Peltzer,P.Rosen,F.Rogez,C.等JPL/Caltech,Pasadena,CA,USA；K.Hudnut他們應(yīng)用雷達(dá)干涉技術(shù)來(lái)研究美國(guó)西部和中國(guó)西部的斷層活動(dòng)，主要應(yīng)用于位移監(jiān)測(cè)和估算。J.AskneandG.SmithChalmersG?teborg他們利用ERS1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)來(lái)確定森林的種類(lèi)和圈定被砍伐的區(qū)域。Z.Lu,R.Fatland,M.Wyss,S.Li等GeophysicalInstitute,UniversityofAlaska,Fairbanks,主要應(yīng)用ERS1衛(wèi)星的數(shù)據(jù)和合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)進(jìn)行火山活動(dòng)特性的研究。FruneauBénédicte,DelacourtChristophe,AchacheJosé,CarnecClaudieFrance采用合成孔徑雷達(dá)的差分干涉技術(shù)研究了兩個(gè)滑坡的空間位移情況。對(duì)其中一個(gè)滑坡，他們根據(jù)95~96年的雷達(dá)數(shù)據(jù)作出了6幅差分干涉圖，圖中有許多證據(jù)表明滑坡東部的一個(gè)小滑塊位移相對(duì)較大，是不穩(wěn)定的，并測(cè)量了位移值，通過(guò)與地面監(jiān)測(cè)結(jié)果比較表明，合成孔徑雷達(dá)的差分干涉測(cè)量結(jié)果與地面監(jiān)測(cè)基本吻合。G.Peltzer，F(xiàn).Rogez，P.RosenJetPropulsionLaboratory,CaliforniaInstituteofTechnology,Pasadena他們收集了1992年加利福尼亞的Landers地震前后4年的雷達(dá)數(shù)據(jù)，采用差分干涉技術(shù)得出了在地震前后斷層的錯(cuò)動(dòng)速度（EurekaPeak斷層在3年內(nèi)滑動(dòng)了大約14cm，速度約為3.3cm/y；BurntMountain斷層在1992年地震后3個(gè)月內(nèi)，滑動(dòng)了約17cm。），他們用同樣的技術(shù)研究了洛杉磯盆地，由于石油和地下水的抽取或別的原因，盆地正在以8mmSalvatorePonteDepartmentofAerospaceEngineeringSecondUniversityofNaplesViaRoma,29-I-81301Aversa(CE),Italy主要研究MateseChain(Campano-MolisanoApennines,SouthernItaly)地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，從而作出地震預(yù)測(cè)。他們的方法是先在目的區(qū)設(shè)置了20個(gè)用GPS定位的角反射器，以便在雷達(dá)圖象上準(zhǔn)確選定目的區(qū)，同時(shí)選取了16個(gè)GPS基準(zhǔn)點(diǎn)用于圖象的幾何校正，然后根據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)作出不同時(shí)間的DEM圖象，再用DEM圖象進(jìn)行差分干涉處理，作出差分干涉圖，從而得出目的區(qū)的地面位移，求出運(yùn)動(dòng)速度，為地震預(yù)測(cè)提供定量依據(jù)。他們?nèi)〉昧艘恍┏醪匠晒?，但在差分干涉技術(shù)研究、差分干涉測(cè)量的GPS校正、衛(wèi)星軌道矯正、干涉像對(duì)基線的估算等方面還存在缺陷。除干涉技術(shù)外，根據(jù)雷達(dá)遙感的獨(dú)特特點(diǎn)，目前發(fā)展的偏振技術(shù)（包括園偏振光技術(shù)和線偏振光技術(shù)）和多入射角能力的處理技術(shù)等，也都不同程度的提高了雷達(dá)遙感的分辨能力，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。目前正在運(yùn)行的四顆雷達(dá)衛(wèi)星—加拿大的Radarsat、歐洲的ERS-1和ERS-2以及日本的JERS-1都可用于雷達(dá)干涉測(cè)量和地面位移的監(jiān)測(cè)，精度理論上可以達(dá)到毫米量級(jí)，盡管它們當(dāng)初都不是為干涉測(cè)量所設(shè)計(jì)的。這對(duì)解決大面積的地面滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，無(wú)疑是一項(xiàng)快速、經(jīng)濟(jì)、精確和易于推廣的技術(shù)；也為處理復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程的描述與復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)提供了可能。3．地質(zhì)可視化技術(shù)野外勘察和量測(cè)獲得的地質(zhì)信息是一些離散的數(shù)據(jù)，面對(duì)這些地質(zhì)信息，地質(zhì)工程師必然提出這樣的問(wèn)題，如何運(yùn)用這些資料來(lái)推斷其在研究區(qū)內(nèi)的發(fā)育分布規(guī)律。即使能夠預(yù)測(cè)地質(zhì)信息在區(qū)域的分布情況，面對(duì)大量的輸出數(shù)據(jù)，地質(zhì)人員仍然會(huì)難于想象和分析。圖形、圖象是最直觀的數(shù)據(jù)解釋?zhuān)业刭|(zhì)人員又習(xí)慣于用圖件來(lái)反映地質(zhì)信息，自然會(huì)希望利用計(jì)算機(jī)來(lái)顯示結(jié)構(gòu)面等在地質(zhì)體中的分布情況。因此，空間地質(zhì)模型及可視化系統(tǒng)的研究和應(yīng)用是工程地質(zhì)和地質(zhì)災(zāi)害勘察評(píng)價(jià)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用的必然趨勢(shì)。三維地質(zhì)可視化模型研究是當(dāng)前數(shù)學(xué)地質(zhì)、石油地質(zhì)、化探、石油物探、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)等研究的前沿和熱點(diǎn)，也是快速、及時(shí)地再現(xiàn)地質(zhì)體三維信息及綜合分析的有效途徑。在國(guó)外，近些年地質(zhì)信息可視化模型和系統(tǒng)研究發(fā)展較快。MINCOM、DGI等公司分別在露天礦開(kāi)采、石油物探和石油開(kāi)采等領(lǐng)域進(jìn)行了卓有成效的研究，他們開(kāi)發(fā)的空間地質(zhì)模型及其可視化系統(tǒng)已成為商品化軟件，并在中國(guó)市場(chǎng)上銷(xiāo)售。如DGI公司的EarthVision軟件包所生成的三維空間立體圖形清楚的反映了地層與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布及其相互交切關(guān)系。英國(guó)工程地質(zhì)學(xué)家M.J.White在“VisualizationofElBerrocalgraniteapplicationtorockengineering”一文中介紹了將EarthVision軟件包成功地應(yīng)用于核廢料的處理中，來(lái)展示花崗巖體的三維可視化地質(zhì)模型，揭示了巖體中結(jié)構(gòu)面的發(fā)育分布規(guī)律，為勘探布置、場(chǎng)地的選擇提供了依據(jù)，為巖體滲流場(chǎng)模擬、工程地質(zhì)數(shù)值模擬提供了地質(zhì)模型。美國(guó)ReservoirCharacterizationReaserchandConsulting公司集中了地質(zhì)、地球物理、油氣藏工程和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)等學(xué)科的眾多專(zhuān)家，于1998年推出了3DEarthModeling(RC)2軟件。該軟件提供了油氣藏領(lǐng)域世界一流的咨詢、訓(xùn)練和軟件工具。具有以下功能：（1）ResPrep數(shù)據(jù)庫(kù)準(zhǔn)備、建造和控制；（2）ResSeis地震波型分析和解釋?zhuān)唬?）ResGram圖形旋轉(zhuǎn)分析；（4）ResMod一維、二維、三維地質(zhì)統(tǒng)計(jì)模型；（5）ResScape結(jié)構(gòu)面三維顯示和分析；（6）ResCalc模型修改和不確定估計(jì)（圖形交互功能）；（7）ResScale圖形的放大和縮小；（8）復(fù)雜地形表面網(wǎng)格化等。由于國(guó)外軟件費(fèi)用高，并且受到具體地質(zhì)條件的影響，在中國(guó)很難得到推廣使用，而在國(guó)內(nèi)，如此大型的三維軟件尚未見(jiàn)出世。但可喜的是，近年來(lái)，我國(guó)的地學(xué)工作者已開(kāi)展了空間地質(zhì)模型的研究。如侯遵澤、徐振幫在隨機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化方面提出了分條、分塊的快速算法和映射定點(diǎn)算法；在繪制等值線方面實(shí)現(xiàn)了快速三角連網(wǎng)方法，使成圖更加靈活、快速。毛善軍、許友志等提出了構(gòu)造（包括斷層）、所有已知地質(zhì)信息的網(wǎng)格化模型。張菊明、夏炎、寧書(shū)年等提出了單地質(zhì)屬性面和多地質(zhì)屬性體的三維顯示方法。但大都側(cè)重于單層地質(zhì)實(shí)體的研究，并且對(duì)斷層、褶皺等構(gòu)造因素的表示研究少，尤其斷層三維顯示的算法不成熟。但這些理論和方法的研究和探討，為三維可視化模型的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。自1996年，地質(zhì)人員開(kāi)始了這方面的工作，除在露天礦山開(kāi)采和石油物探領(lǐng)域研究應(yīng)用取得較好的效果外，北京市勘察設(shè)計(jì)研究院的陳昌彥博士等于1997年開(kāi)發(fā)研制的“邊坡工程地質(zhì)信息的三維可視化”系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)測(cè)的離散點(diǎn)信息建立起三維可視化模型，顯示任意位置的剖面和平切圖面，并成功的應(yīng)用于長(zhǎng)江三峽永久船閘邊坡工程的三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)的模擬和三維再現(xiàn)。但總體看，目前的工程巖體結(jié)構(gòu)三維模擬大多對(duì)節(jié)理等隨機(jī)結(jié)構(gòu)面而言，不能反映工程設(shè)計(jì)和大型結(jié)構(gòu)面及其結(jié)構(gòu)面相互交切關(guān)系的綜合信息和三維特征。因此，建立巖體結(jié)構(gòu)三維地質(zhì)模型和三維可視化系統(tǒng)，適時(shí)、較準(zhǔn)確地為水電工程、巖土工程、邊坡治理工程、公路鐵路工程等實(shí)際工程的設(shè)計(jì)、施工、勘探工作量的布置、邊坡開(kāi)挖與治理、工程地質(zhì)的數(shù)值模擬分析等提供地質(zhì)依據(jù)或模型資料，為地質(zhì)專(zhuān)家對(duì)工程地質(zhì)問(wèn)題的正確判斷、分析提供綜合信息，具有重要的實(shí)用價(jià)值。4．基于信息技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害防治風(fēng)險(xiǎn)決策由于地質(zhì)體材料組成的非均勻性、特性表現(xiàn)的難以預(yù)見(jiàn)性和環(huán)境條件的可改變性，從而使得有關(guān)的災(zāi)害和地質(zhì)工程問(wèn)題均有很強(qiáng)的不確定性。這種非確定性很難用傳統(tǒng)的確定性模型（如穩(wěn)定性系數(shù)或安全系數(shù)）來(lái)刻畫(huà)，因而，給地質(zhì)災(zāi)害的防治決策帶來(lái)很大的實(shí)際困難。80年代以來(lái)，人們就開(kāi)始探索采用基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)和決策方法解決這類(lèi)問(wèn)題，稱為“災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理”或“風(fēng)險(xiǎn)決策”。近年來(lái)，國(guó)外在滑坡災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理和決策方面，應(yīng)用成效最為顯著。風(fēng)險(xiǎn)是不確定性結(jié)果的一種度量，所謂不確定性就是一個(gè)問(wèn)題的結(jié)果存在兩個(gè)或更多選擇的問(wèn)題。在災(zāi)害問(wèn)題的研究中，“風(fēng)險(xiǎn)”可以定義為在一定的人員損傷或財(cái)產(chǎn)損失水平條件下，某一災(zāi)害發(fā)生的概率值。這里的概率指的是某一事件今后出現(xiàn)的可能性數(shù)值，可以通過(guò)“量化風(fēng)險(xiǎn)分析”（QuantifiedRiskAnalysis，QRA）來(lái)計(jì)算。一般的”風(fēng)險(xiǎn)管理”（RiskManagement）包括以下的5個(gè)步驟（R.L.Schuster,Haimes,1998）:風(fēng)險(xiǎn)的鑒別:鑒別風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源、特性及與行為或現(xiàn)象有關(guān)的不確定性；風(fēng)險(xiǎn)的量化與度量：利用主觀或客觀的概率，評(píng)價(jià)產(chǎn)生錯(cuò)誤的可能性；模擬風(fēng)險(xiǎn)源與它們可能產(chǎn)生的影響之間的關(guān)系；評(píng)估各種可能選擇的風(fēng)險(xiǎn)概率值；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)：以上風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程和風(fēng)險(xiǎn)管理之間的銜接步驟；風(fēng)險(xiǎn)接受和規(guī)避：這一步代表“風(fēng)險(xiǎn)決策”。它針對(duì)每一種決策，對(duì)所有的成本、效益和風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估,包括各種不同決策之間的成本核算、可能導(dǎo)致的潛在的社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境或政治問(wèn)題，以及目前的決策對(duì)今后的選者可能帶來(lái)的影響，即風(fēng)險(xiǎn)的可接受程度;風(fēng)險(xiǎn)管理：這一步代表在（4）基礎(chǔ)上的“執(zhí)行”的過(guò)程。簡(jiǎn)而言之，就是一套用來(lái)處理風(fēng)險(xiǎn)的方法（Molak,1997）。在以上的5個(gè)步驟中，一般把步驟（1）、（2）稱為“風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估”過(guò)程；（4）、（5）稱為“風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程”。Fell和Hartford(1997)進(jìn)一步把災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理概括為圖1所示的流程。70年代開(kāi)始，風(fēng)險(xiǎn)決策的概念就被引入到邊坡地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)。一些研究者，如Tang等(1976),Vanmarcke(1980),Lessing(1983),Vanes(1984),Einstein(1988),Hartlen&Viberg(1988),Fell(1994),Morgenstern(1995,1997),Wu(1996),Fell&Hartford(1997),Finlay&Fell(1997)Tang等(1997)在這方面的工作是卓有成效的。風(fēng)險(xiǎn)分析范圍的確定風(fēng)險(xiǎn)分析范圍的確定災(zāi)害的鑒別監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)控制風(fēng)險(xiǎn)決策風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)接受：風(fēng)險(xiǎn)值，評(píng)判，基于風(fēng)險(xiǎn)的決策準(zhǔn)則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)選擇/變更分析成果分析頻率分析風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)災(zāi)害的鑒別監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)控制風(fēng)險(xiǎn)決策風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)接受：風(fēng)險(xiǎn)值，評(píng)判，基于風(fēng)險(xiǎn)的決策準(zhǔn)則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)選擇/變更分析成果分析頻率分析風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方法應(yīng)用于大范圍的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)，其成果主要就體現(xiàn)為滑坡災(zāi)害或風(fēng)險(xiǎn)的分布圖。這方面國(guó)際上已經(jīng)做了許多很有意義的工作，美國(guó)在1972年完成的加州SanMateo地區(qū)的“滑坡危險(xiǎn)性圖”就是早期的一個(gè)典型實(shí)例（Brabb等，1972），后來(lái)這幅圖成了指導(dǎo)這一地區(qū)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)性圖件。1982年美國(guó)編制了全國(guó)小比例尺(1：7,500,000)的“滑坡危險(xiǎn)性圖”(Radbruch-Hall等，1982)。后來(lái)，陸續(xù)又有不少的國(guó)家編制了比例尺精度可用于規(guī)劃目的的滑坡災(zāi)害分布圖，如意大利、美國(guó)等。Einstein(1988,1997)建議的滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)制圖順序?yàn)?基本條件圖：只表示場(chǎng)地的地貌、地質(zhì)、水文、植被、巖土數(shù)據(jù)和場(chǎng)地勘測(cè)結(jié)果，不作任何的推斷和解釋。危害性圖：標(biāo)明已有和潛在的變形破壞現(xiàn)象，包括破壞可能的機(jī)制，如崩塌、滑坡、泥石流等。災(zāi)害圖：在災(zāi)害性圖基礎(chǔ)上，表明每類(lèi)災(zāi)害破壞的概率值。對(duì)簡(jiǎn)單的失穩(wěn)模式，斜坡在給定時(shí)間內(nèi)的破壞概率可以根據(jù)斜坡的幾何特征、巖土性質(zhì)和觸發(fā)因素等的出現(xiàn)概率來(lái)估計(jì)。結(jié)果在圖上用具有不同破壞概率的分區(qū)來(lái)表達(dá)。將災(zāi)害圖與破壞的結(jié)果聯(lián)系在一起就得到了“滑坡風(fēng)險(xiǎn)圖”，此圖可以用于滑坡災(zāi)害的管理（Wu等，1996）；最有效的方法是將災(zāi)害圖與土地利用圖疊加得到“滑坡風(fēng)險(xiǎn)圖”。災(zāi)害圖與風(fēng)險(xiǎn)圖在滑坡災(zāi)害管理中并不是最終的成果，但是，它們構(gòu)成滑坡管理決策的重要組成部分（Einstein,1997）。我國(guó)香港特別行政區(qū)是世界上開(kāi)展滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)決策較早的地區(qū)，也是目前世界上應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)決策進(jìn)行邊坡安全管理最為成功的地區(qū)之一。香港獨(dú)特的地理?xiàng)l件決定了這座他在城市的發(fā)展過(guò)程中必然涉及大量山坡地的開(kāi)發(fā)問(wèn)題，加之這一地區(qū)人口稠密和夏季低壓槽帶來(lái)的強(qiáng)降雨過(guò)程，因此，香港在70年代是世界上滑坡風(fēng)險(xiǎn)最高的地區(qū)之一。70年代以來(lái)，香港采取了一系列嚴(yán)格的措施來(lái)控制滑坡風(fēng)險(xiǎn)，最為代表的舉措就是建立和逐步完善了“邊坡安全系統(tǒng)”。這個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)就是降低滑坡風(fēng)險(xiǎn)和提高公眾的風(fēng)險(xiǎn)意思。圍繞這個(gè)系統(tǒng)的建立，香港對(duì)境內(nèi)近4萬(wàn)個(gè)人工邊坡進(jìn)行了編錄，建立了相應(yīng)的邊坡數(shù)據(jù)庫(kù)和信息系統(tǒng)。將政府的政策管理行為、巖土工程師的專(zhuān)業(yè)技術(shù)以及邊坡所有者和公眾的參與有效地結(jié)合起來(lái)，共同參與降低滑坡風(fēng)險(xiǎn)的邊坡安全管理行動(dòng)，并在此過(guò)程中，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，不斷完善邊坡安全體系。這一體系在香港的應(yīng)用取得了顯著成效，80年代以來(lái)，香港滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)被顯著降低了，其降低幅度是沒(méi)有建立邊坡安全系統(tǒng)之前的10倍。三、面向21世紀(jì)信息技術(shù)在我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境管理中的應(yīng)用展望3.1基本框架由于地質(zhì)體的復(fù)雜性、人類(lèi)活動(dòng)的多樣性、災(zāi)害過(guò)程的隨機(jī)性和結(jié)果可能的非確定性，從而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理不僅是一個(gè)信息高度集中，而且也是一個(gè)在決策上對(duì)信息依賴程度很高的領(lǐng)域。實(shí)際上，在整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)和地質(zhì)環(huán)境管理決策中，都必須有高度發(fā)達(dá)的信息技術(shù)為支撐，這一點(diǎn)，隨著當(dāng)今災(zāi)害與環(huán)境問(wèn)題的突出而表現(xiàn)得愈發(fā)強(qiáng)烈。根據(jù)國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r及我國(guó)目前的實(shí)際發(fā)展水平，我們構(gòu)建下世紀(jì)初，支撐我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的信息技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)架如圖2所示。作為一個(gè)全面的支撐系統(tǒng)，它包含了以下幾部分或子系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和信息獲取技術(shù)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)管理與信息集成系統(tǒng)；建模、分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng)；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防治決策系統(tǒng)；成果應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)。各部分的具體技術(shù)內(nèi)容如圖2，技術(shù)集成如圖3所示。其他監(jiān)測(cè)地面變形全球定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)（GPS）干涉雷達(dá)(SAR其他監(jiān)測(cè)地面變形全球定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)（GPS）干涉雷達(dá)(SAR)遙感和SPOT圖象監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)及環(huán)境信息獲取監(jiān)測(cè)及環(huán)境信息獲取網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)及信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)哭系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)及信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)哭系統(tǒng)和基于GIS的信息系統(tǒng)圖形支持系統(tǒng)地質(zhì)建模系統(tǒng)圖形支持系統(tǒng)地質(zhì)建模系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)決策支持系統(tǒng)基于監(jiān)測(cè)信息的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)決策支持系統(tǒng)基于監(jiān)測(cè)信息的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)與防治基于基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域評(píng)價(jià)與危險(xiǎn)區(qū)劃系統(tǒng)（RS）圖3地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理的信息技術(shù)集成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和信息獲取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和信息獲取網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)管理與信息集成數(shù)據(jù)管理與信息集成圖3地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理中的信息技術(shù)支撐系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查或地質(zhì)填圖常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)（包括變形、降雨、地震等）遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)（針對(duì)變形）干涉雷達(dá)技術(shù)Spot圖象技術(shù)航空遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)GPS變形監(jiān)測(cè)技術(shù)變形的數(shù)值化量測(cè)技術(shù)數(shù)值激光量測(cè)技術(shù)數(shù)值容柵量測(cè)技術(shù)圖3地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理中的信息技術(shù)支撐系統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查或地質(zhì)填圖常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)（包括變形、降雨、地震等）遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)（針對(duì)變形）干涉雷達(dá)技術(shù)Spot圖象技術(shù)航空遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)GPS變形監(jiān)測(cè)技術(shù)變形的數(shù)值化量測(cè)技術(shù)數(shù)值激光量測(cè)技術(shù)數(shù)值容柵量測(cè)技術(shù)數(shù)值圖象遙測(cè)技術(shù)其它指標(biāo)體系的建立及標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理GIS系統(tǒng)信息管理圖層管理空間屬性數(shù)據(jù)管理多媒體信息管理DEM圖形開(kāi)發(fā)及應(yīng)用多源信息集成與管理國(guó)家基礎(chǔ)地理信息大地變形網(wǎng)測(cè)量信息地震及降雨監(jiān)測(cè)信息基于GIS的空間分析與區(qū)劃模型基于時(shí)間序列監(jiān)測(cè)的災(zāi)害預(yù)測(cè)及預(yù)警模型三維地質(zhì)建模數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖形技術(shù)模型分析技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及性質(zhì)確定風(fēng)險(xiǎn)的量化與度量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)決策邊坡安全體系的建立決策機(jī)構(gòu)政府部門(mén)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員非公益部門(mén)公眾成果的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防治決策建模、分析與評(píng)價(jià)實(shí)際上，它主要包括三個(gè)大的既相對(duì)獨(dú)立、又彼此聯(lián)系的系統(tǒng)，即：以獲取現(xiàn)場(chǎng)信息為目的的—地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)信息技術(shù)；以數(shù)據(jù)管理為核心的—地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)管理與信息集成技術(shù)；以分析、評(píng)價(jià)為核心的—地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治決策信息技術(shù)。上述三方面構(gòu)成一個(gè)完整的有機(jī)整體，各部分之間通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接，成果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向政府、決策部門(mén)、科學(xué)家及社會(huì)公眾發(fā)布，從而形成一套以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐的地質(zhì)災(zāi)害分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)及防治決策支持系統(tǒng)。現(xiàn)對(duì)以上幾個(gè)系統(tǒng)作簡(jiǎn)要的描述：現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與信息獲取技術(shù)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集是地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理的基礎(chǔ)信息工作。這個(gè)系統(tǒng)所涵蓋的信息一般包括兩個(gè)部分:即地質(zhì)及環(huán)境條件信息和隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)信息。前者是通過(guò)一定比例尺的地質(zhì)調(diào)查或測(cè)繪獲得的，包括諸如測(cè)區(qū)的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、邊坡結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、地震烈度背景、降雨強(qiáng)度空間分布趨勢(shì)及動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象、人類(lèi)活動(dòng)狀況等；后者主要靠現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取，主要包括地面及地下（一定深度）變形狀況和發(fā)展趨勢(shì)、降雨和地下水變化、地震活動(dòng)和地應(yīng)力的變化。所有這些信息的獲取中，目前技術(shù)難度最大的或常規(guī)的方法難以解決的是大面積的地面變形監(jiān)測(cè)和簡(jiǎn)便、快速、高精度的定點(diǎn)變形監(jiān)測(cè)。前者只有依靠遙感技術(shù)，而差分干涉雷達(dá)技術(shù)是目前認(rèn)為有望解決這一問(wèn)題的唯一手段；后者實(shí)際上目前已經(jīng)有了成熟的方法，這就是GPS全球定位測(cè)量技術(shù)。數(shù)據(jù)管理與信息集成系統(tǒng)近年來(lái)的實(shí)踐表明，應(yīng)用GIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境信息的管理同樣是非常有效的，我們可以把基于GIS的這類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)稱為“綜合地學(xué)信息系統(tǒng)”。它的優(yōu)越性就表現(xiàn)在集圖形管理、空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)管理和多媒體信息管理為一體，具有很強(qiáng)的信息集成管理功能和一定的數(shù)據(jù)空間分析功能。目前，應(yīng)用GIS實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境信息管理從技術(shù)上并不存在根本的困難，關(guān)鍵是在有關(guān)的數(shù)據(jù)指標(biāo)體系、圖層管理等方面還需要進(jìn)一步的完善，并制定出相應(yīng)的信息化標(biāo)準(zhǔn)。另外，信息的集成是構(gòu)建具有后期應(yīng)用價(jià)值的此類(lèi)系統(tǒng)的關(guān)鍵。需要強(qiáng)調(diào)的是，充分利用國(guó)家基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)和別的有關(guān)專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，形成信息的高度集成，不僅可以大大提高這一領(lǐng)域信息化工作的效率，減少大量社會(huì)的重復(fù)勞動(dòng)，并且通過(guò)集各家之所長(zhǎng)，亦可大大提高系統(tǒng)的質(zhì)量和運(yùn)行效率。目前，國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心已經(jīng)完成了全國(guó)1：25萬(wàn)的數(shù)值地形圖（電子化地圖）以及3大水系，7大江河流域1：1萬(wàn)的數(shù)值高程模型（DEM）。這些信息在今后的地質(zhì)環(huán)境管理與區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中都是非常有用的。分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)的目標(biāo)是在上述信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的目的，按一定的規(guī)則或數(shù)學(xué)模型對(duì)各種信息進(jìn)行綜合處理與分析，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)。因此，這一系統(tǒng)是綜合地學(xué)信息系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是目前比較薄弱的環(huán)節(jié)。在基于GIS的綜合地學(xué)信息系統(tǒng)支撐下，可以充分利用GIS本身所具備的簡(jiǎn)單空間分析功能，進(jìn)行因素的綜合分析；但是，GIS本身的這類(lèi)功能是非常有限的，尤其是針對(duì)地學(xué)信息的處理，更顯得不足。因此，在建立適宜的地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)基于GIS的綜合分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng)，是目前這一領(lǐng)域的緊迫工作，同時(shí)，也具有很大的技術(shù)難度。與分析評(píng)價(jià)相關(guān)的另一依賴數(shù)據(jù)信息的重要技術(shù)就是“三維可視化地質(zhì)建模”，尤其是針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)特點(diǎn)的大比例尺、高精度三維復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)可視化建模技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外在這一領(lǐng)域并未取得根本性的突破，有一些相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的建模系統(tǒng)（如應(yīng)用于礦區(qū)建模的LINGKS系統(tǒng)等），但由于這些系統(tǒng)本身的專(zhuān)業(yè)限制，還比較難于應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)領(lǐng)域。這類(lèi)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度也是非常大的。可視化技術(shù)的另一方面體現(xiàn)是“虛擬現(xiàn)實(shí)”技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為人類(lèi)觀察自然，欣賞景觀，了解實(shí)體提供了身臨其境的感覺(jué)。最近幾年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展很快，并在因特網(wǎng)上推出了虛擬現(xiàn)實(shí)語(yǔ)言。實(shí)際上，人造虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在攝影測(cè)量中早已是成熟的技術(shù)，近幾年的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的發(fā)展，已經(jīng)能夠在計(jì)算機(jī)上建立可供量測(cè)的數(shù)字虛擬技術(shù)。當(dāng)然，當(dāng)前的技術(shù)是對(duì)同一實(shí)體拍攝相片，產(chǎn)生視差，構(gòu)造立體模型，通常是當(dāng)模型處理。進(jìn)一步的發(fā)展是由三維數(shù)據(jù)通過(guò)人造視差的方法，構(gòu)造虛擬立體圖象。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合，可以逼真地再現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害形成和演化的全過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)真正意義的地質(zhì)災(zāi)害全過(guò)程仿真模擬。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與防治決策系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害防治的最終目標(biāo)是消除或降低災(zāi)害對(duì)人類(lèi)活動(dòng)的威脅。這里的“威脅”實(shí)際上包含了一個(gè)“風(fēng)險(xiǎn)”的概念，因?yàn)?，“威脅”的存在總是相對(duì)的，是相對(duì)可能的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡而言的。如果災(zāi)害發(fā)生在人口稠密的地區(qū)，盡管這個(gè)災(zāi)害的規(guī)?？赡茌^小，但其威脅是大的，在這種情況下，災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)水平就較高；上述情形反之亦然。因此，確定災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)（風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估）是災(zāi)害防治決策的基礎(chǔ)；只有在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)上，進(jìn)行與災(zāi)害防治相關(guān)的“費(fèi)用”和“效益”分析，即“費(fèi)/效”比分析，才能為災(zāi)害防治提供科學(xué)的決策依據(jù)。這方面的工作國(guó)外一般稱為“災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理”。地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，它不是一個(gè)純技術(shù)決策問(wèn)題，而是集技術(shù)決策、政俯管理、社會(huì)參與、法律制約及成本核算、效益分析等為一體的綜合決策行為，是地質(zhì)災(zāi)害與地質(zhì)環(huán)境管理的高級(jí)階段。加拿大、美國(guó)和我國(guó)香港特別行政區(qū)是開(kāi)展這項(xiàng)工作最早的，也是最為成功的國(guó)家和地區(qū)。但我國(guó)大陸目前這項(xiàng)工作還做的很少，基本上沒(méi)有形成完整的體系和方法，而這一步，對(duì)我們實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境的科學(xué)管理具有十分重要的意義。網(wǎng)絡(luò)通訊與成果發(fā)布系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境管理的信息支撐技術(shù)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊是實(shí)現(xiàn)各部分信息傳遞、協(xié)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)成果共享最為重要、也是唯一高效便捷的手段?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)在地學(xué)信息的管理與利用中正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。作為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與地質(zhì)環(huán)境管理，當(dāng)前最為重要的是解決成果的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布問(wèn)題，也就是說(shuō)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將前述地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的成果按不同層次的需要實(shí)時(shí)地向包括決策機(jī)構(gòu)、政府部門(mén)及公眾等發(fā)布。一方面，為政府決策提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐；另一方面，滿足社會(huì)及公眾對(duì)信息資源不斷增長(zhǎng)的需求。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和普及，為信息共享、傳播帶來(lái)了前所未有的速度和效益。特別是Internet/Intranet/Extranet技術(shù)的廣泛普及和應(yīng)用，使信息的利用更加社會(huì)化和大眾化?；赪eb環(huán)境和Java支持下的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，以及最近出現(xiàn)的WebGIS和GIS部件技術(shù)，使得基于地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)布技術(shù)趨于成熟和實(shí)用化。開(kāi)發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息發(fā)布系統(tǒng)，無(wú)疑對(duì)社會(huì)發(fā)展和保障具有重要的意義。3.2關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與研究GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用GPS（全球定位系統(tǒng)）在測(cè)量技術(shù)上，目前已是成熟的方法。與傳統(tǒng)的大地變形測(cè)量方法相比，GPS技術(shù)具有不受氣候條件限制（可進(jìn)行全天候觀測(cè)），點(diǎn)與點(diǎn)之間不要求通視，費(fèi)用省等突出優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中對(duì)地面變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)要求，通過(guò)試驗(yàn)研究（國(guó)土資源部科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)區(qū)項(xiàng)目），確定GPS在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)如下：測(cè)量網(wǎng)級(jí)別：基準(zhǔn)網(wǎng)，B級(jí)；單體變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，C。精度要求：平面定位精度：5mm垂直定位精度：<10mm最佳觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度：視場(chǎng)較開(kāi)闊時(shí)，1.5小時(shí)；視場(chǎng)較狹窄時(shí)，2.5；一般情形，2小時(shí)衛(wèi)星星歷：邊長(zhǎng)在10km以下，可以采用廣播星歷；邊長(zhǎng)超過(guò)10衛(wèi)星截止高度角：根據(jù)測(cè)站周?chē)牡匦螚l件確定。三峽地區(qū)取20°較為適合?？焖俣ㄎ粶y(cè)量根據(jù)崩滑地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)，常需要進(jìn)行快速定位觀測(cè)。一般情況下，0.5km邊長(zhǎng)進(jìn)行10-20分鐘觀測(cè)，1.2km邊長(zhǎng)進(jìn)行20-30分鐘觀測(cè)可以獲得令人滿意的結(jié)果。干涉雷達(dá)遙感技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用雷達(dá)遙感不受天氣氣候和白天黑夜的影響，但由于電磁波與地面自然介質(zhì)之間相互作用的復(fù)雜機(jī)理，使得雷達(dá)遙感圖像不像可見(jiàn)光和紅外遙感圖像那樣具有直觀的目視解譯能力，并具有多解性，給雷達(dá)遙感圖像的直接應(yīng)用帶來(lái)了一定的困難。但是，根據(jù)雷達(dá)遙感的獨(dú)特特點(diǎn)，目前發(fā)展的干涉技術(shù)（包括差分干涉技術(shù)）、偏振技術(shù)（包括園偏振光技術(shù)和線偏振光技術(shù)）和多入射角能力的處理技術(shù)等，大大提高了雷達(dá)遙感的分辨能力，拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。對(duì)于歐洲雷達(dá)衛(wèi)星ERS-1/2和加拿大雷達(dá)衛(wèi)星RADARSAT，采用差分干涉雷達(dá)技術(shù)監(jiān)測(cè)地面位移變化，精度可以達(dá)到毫米量級(jí)，是目前國(guó)際上認(rèn)為能實(shí)施大面積地面變形監(jiān)測(cè)的唯一手段；而雷達(dá)遙感圖像的價(jià)格較其他高分辨率的多波段光譜遙感圖像的價(jià)格，相對(duì)要便宜得多，因此，其成功應(yīng)用，必將會(huì)為地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，尤其是大面積地面變形監(jiān)測(cè)提供高效便利的手段，也為處理復(fù)雜地質(zhì)過(guò)程的描述與復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象的模擬再現(xiàn)提供了可能。目前，干涉雷達(dá)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用還需重點(diǎn)在以下方面開(kāi)展研究：時(shí)間序列雷達(dá)遙感圖像獲取原則：針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的時(shí)間序列ERS雷達(dá)遙感圖像選取原則。包括對(duì)原始數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度、衛(wèi)星軌道、時(shí)間間隔等的確定和選取。ERS雷達(dá)遙感圖像的數(shù)字處理。DEM的建立和圖形配準(zhǔn)。圖像模型分析和地質(zhì)解譯。高精度干涉差分處理技術(shù)。植被等影響因素研究。地質(zhì)災(zāi)害雷達(dá)遙感解譯判釋標(biāo)準(zhǔn)。（3）地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)的GIS技術(shù)在GIS系統(tǒng)的支撐下，建立分布式地質(zhì)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)：包括統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的建立、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和通訊協(xié)議等，以及其它相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題，如人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)接口等。建立研究區(qū)大比例尺地理底圖、工程地質(zhì)測(cè)繪信息層、地層巖性信息層、構(gòu)造信息層、降雨及地下水信息層、岸坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型信息層、人類(lèi)活動(dòng)信息層、災(zāi)害及潛在災(zāi)害狀況信息層，在此基礎(chǔ)上，研究相應(yīng)的空間分析模型，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的模塊，從而構(gòu)成地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的應(yīng)用系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示，研究重點(diǎn)如下：基于GIS的地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害信息標(biāo)準(zhǔn)?；贕IS的環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)模型和地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)準(zhǔn)則：針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)，根據(jù)不同的地質(zhì)背景，建立基于模糊信息理論、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論、人工智能方法、模式識(shí)別方法等的多種空間分析方法。土地利用規(guī)劃與土地資源保護(hù)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)GIS系統(tǒng)其它相關(guān)服務(wù)與應(yīng)用領(lǐng)域地質(zhì)環(huán)境管理與地質(zhì)災(zāi)害防治決策成果輸出與決策支持系統(tǒng)集成其它空間分析圖件地質(zhì)災(zāi)害空間分布與趨勢(shì)預(yù)測(cè)地質(zhì)環(huán)境分類(lèi)評(píng)價(jià)及綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)結(jié)果分析數(shù)量化理論方法信息論方法模糊數(shù)學(xué)分析方法地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法模型預(yù)測(cè)法遙感統(tǒng)計(jì)方法人工智能方法模式識(shí)別方法空間層次分析：空間覆蓋分析空間搜索分析空間目標(biāo)分析：數(shù)字高程模型（DEM）分析數(shù)字地面模型（DTM）分析三維模型分析地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地層巖性數(shù)據(jù)地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)地震數(shù)據(jù)岸坡結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)降雨與地下水地理地圖地質(zhì)圖地形地貌圖土地利用圖氣候數(shù)據(jù)圖植被圖屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)輸入圖件的掃描與矢量化多源地學(xué)信息采集分析模型與研究土地利用規(guī)劃與土地資源保護(hù)地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)GIS系統(tǒng)其它相關(guān)服務(wù)與應(yīng)用領(lǐng)域地質(zhì)環(huán)境管理與地質(zhì)災(zāi)害防治決策成果輸出與決策支持系統(tǒng)集成其它空間分析圖件地質(zhì)災(zāi)害空間分布與趨勢(shì)預(yù)測(cè)地質(zhì)環(huán)境分類(lèi)評(píng)價(jià)及綜合評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)結(jié)果分析數(shù)量化理論方法信息論方法模糊數(shù)學(xué)分析方法地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法模型預(yù)測(cè)法遙感統(tǒng)計(jì)方法人工智能方法模式識(shí)別方法空間層次分析：空間覆蓋分析空間搜索分析空間目標(biāo)分析：數(shù)字高程模型（DEM）分析數(shù)字地面模型（DTM）分析三維模型分析地理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地層巖性數(shù)據(jù)地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)地震數(shù)據(jù)岸坡結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)降雨與地下水地理地圖地質(zhì)圖地形地貌圖土地利用圖氣候數(shù)據(jù)圖植被圖屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)輸入圖件的掃描與矢量化多源地學(xué)信息采集分析模型與研究圖4地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)GIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在GIS平臺(tái)上，開(kāi)展二次開(kāi)發(fā)，研制基于GIS的信息綜合空間分析方法模塊，并嵌入圖4地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)GIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)界面及應(yīng)用分析系統(tǒng)研究：在已有平臺(tái)上，設(shè)計(jì)友好的用戶界面，使用戶方便地實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)查詢、更新、顯示、計(jì)算、空間分析以及圖件輸出等操作。（4）復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的建模理論與技術(shù)A:地質(zhì)體三維實(shí)體建模與可視化技術(shù)在地質(zhì)應(yīng)用中，圖形、圖象是一種描述真實(shí)物理地質(zhì)信息的重要手段和工具，它能直接反映地質(zhì)特征、地質(zhì)現(xiàn)象，能直接引導(dǎo)地質(zhì)專(zhuān)家及工程師對(duì)產(chǎn)生的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行綜合分析，近而對(duì)地質(zhì)問(wèn)題作出合理的結(jié)論和決策。因此，三維可視化模型是一種嶄新的地質(zhì)信息可視化圖形、圖象操作和分析系統(tǒng)。近年來(lái)，針對(duì)上述實(shí)際，成都理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了“地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息管理和三維建模系統(tǒng)”，該系統(tǒng)的基本指導(dǎo)思想就是利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和圖形、圖象可視化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)信息的科學(xué)、有效管理和地質(zhì)結(jié)構(gòu)的可視化，從而實(shí)現(xiàn)利用野外獲得的第一性的資料，展示地質(zhì)體的幾何結(jié)構(gòu)特征，分析并提供工程設(shè)計(jì)需要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，達(dá)到集地質(zhì)數(shù)據(jù)的采集、管理、統(tǒng)計(jì)分析、結(jié)構(gòu)參數(shù)獲取、圖形概化和分析一體化的目的，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖5所示，包括以下幾個(gè)主要的子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；數(shù)據(jù)庫(kù)管理及信息系統(tǒng)；二維和三維構(gòu)圖系統(tǒng)；圖形分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)圖形構(gòu)造系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)圖形分析系統(tǒng)圖5地質(zhì)體三維建模及可視化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2節(jié)理巖體建模理論與技術(shù)由于巖體中結(jié)構(gòu)面的遍布發(fā)育，隨機(jī)分布，大量普遍性及提供調(diào)查露頭的局限性，因此，如何查明基體結(jié)構(gòu)面的上述特征，一直是工程地質(zhì)和工程巖石力學(xué)領(lǐng)域的難題?？偟膩?lái)說(shuō)，目前在這方面的工作主要遵循了兩條主要途徑：一條是統(tǒng)計(jì)模型方法，即通過(guò)對(duì)基體裂隙的現(xiàn)場(chǎng)大量調(diào)查與測(cè)量，通過(guò)統(tǒng)計(jì)的方法獲得表征結(jié)構(gòu)面特性的上述參數(shù)；此種方法可以獲得較為具體的結(jié)構(gòu)面特征及參數(shù)值，是一種直接的方法，易于為工程所接受，但往往需要大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)量工作，且受測(cè)量露頭限制的影響較大。另一條途徑是非確定性的概率模型方法，即通過(guò)有限露頭及有限數(shù)量的調(diào)查與測(cè)量，獲得結(jié)構(gòu)面參數(shù)具有代表性的概率分布模型，以此為基礎(chǔ)，對(duì)結(jié)構(gòu)面參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，并采用隨機(jī)模擬的方法從二維和三維上對(duì)結(jié)構(gòu)面分布進(jìn)行模擬（一般采用Monte-carlo模擬方法），獲得結(jié)構(gòu)面分布模型；此種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是便于從整體上、概化模型上掌握工程巖體的結(jié)構(gòu)特征，且由于采用了結(jié)構(gòu)面參數(shù)的概率估計(jì)理論，因此，在一定意義上克服了有限露頭測(cè)量對(duì)結(jié)構(gòu)面參數(shù)的影響，其缺陷表現(xiàn)在對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的描述往往較為籠統(tǒng)，不夠具體，有時(shí)也會(huì)將原本是具體的對(duì)象模糊化。實(shí)際上，裂隙在巖體中的分布既有其確定性的一面，同時(shí)又有隨機(jī)非確定性的一面，對(duì)基體結(jié)構(gòu)面的研究，既應(yīng)采用確定性的方法，通過(guò)露頭調(diào)查獲得具體實(shí)際的巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)，同時(shí)，又應(yīng)該綜合考慮調(diào)查露頭的有限性乃至局限性對(duì)調(diào)查結(jié)果的影響，充分利用非確定性概率模型探討對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步準(zhǔn)確描述。確定性方法與非確定性方法相結(jié)合、露頭調(diào)查與概率模型相結(jié)合、整體與局部相結(jié)合，從綜合的途徑探討基體結(jié)構(gòu)面的分布特征及發(fā)育規(guī)律?；诮y(tǒng)計(jì)窗口的普遍測(cè)網(wǎng)法即在研究區(qū)范圍內(nèi)布置大量的基體裂隙測(cè)網(wǎng)，對(duì)各部分工程巖體實(shí)施有效的控制與覆蓋，在通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的精細(xì)測(cè)量獲得單個(gè)測(cè)網(wǎng)詳細(xì)基體結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)的前提下，采用統(tǒng)計(jì)的方法，提出工程區(qū)各區(qū)段或各具體工程部位的巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)。實(shí)際上，這是一種基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的確定性模型方法，其基本出發(fā)點(diǎn)就是當(dāng)采樣的點(diǎn)數(shù)足夠多時(shí)，具有統(tǒng)計(jì)意義的參數(shù)估計(jì)(數(shù)學(xué)期望)可以逼近其真實(shí)值。當(dāng)工程區(qū)有足夠的勘探工作，并能對(duì)整個(gè)工程區(qū)的巖體結(jié)構(gòu)作到基本有效的控制時(shí)，采用這種調(diào)查-研究方法是最好的，因?yàn)檫@種方所提供的信息量及它在有效地提供不同部位巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)方面所顯示的優(yōu)越性是其它方法所不能比擬的。當(dāng)然，普遍的測(cè)網(wǎng)調(diào)查也意味作極大的工作量，如某壩址的研究中，在兩岸所有平硐中布置的精測(cè)網(wǎng)就達(dá)850余個(gè)，實(shí)測(cè)裂隙萬(wàn)余條，獲得各類(lèi)原始數(shù)據(jù)20余萬(wàn)個(gè)。在對(duì)普遍測(cè)網(wǎng)法實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有效管理的基礎(chǔ)上，接下來(lái)的問(wèn)題是如何快速地根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)各測(cè)點(diǎn)的巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行快速分析處理和必要的統(tǒng)計(jì)分析，這是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量成果能否得到有效應(yīng)用的關(guān)鍵所在。為此，成都理工學(xué)院研制了專(zhuān)用于普遍測(cè)網(wǎng)法的巖體結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)(Rocks系統(tǒng))。這一系統(tǒng)可以根據(jù)前述的基體裂隙幾何數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)表征巖體結(jié)構(gòu)的基本指標(biāo)進(jìn)行有效的分析，包括結(jié)構(gòu)面的優(yōu)勢(shì)方位、間距、密度、連通率、各類(lèi)?ài)E長(zhǎng)、測(cè)網(wǎng)RQD值、裂隙系數(shù)、三維空間結(jié)構(gòu)模式、裂隙網(wǎng)絡(luò)分形維數(shù)、損傷張量、滲透張量等十余個(gè)巖體結(jié)構(gòu)參數(shù)，并具有對(duì)選擇的多個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)構(gòu)面參數(shù)概率分布擬合及裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬等功能。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，采用Pascal語(yǔ)言編寫(xiě)，并已開(kāi)發(fā)出C語(yǔ)言編寫(xiě)的Windows版，多級(jí)菜單式操作，漢化界面，使用方便，分析處理有效。（2）基于隨機(jī)模型的結(jié)構(gòu)面網(wǎng)絡(luò)的三維模擬技術(shù)巖體中存在各種形態(tài)、大小、間距、密度和方向不同的不連續(xù)面，它們構(gòu)成了巖體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，特別是它們相互交切形成不連續(xù)面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使巖體具有不連續(xù)性和不確定性，從而成為巖體工程研究的難點(diǎn)之一。同時(shí)，由于天然露頭或人工開(kāi)挖面的限制，人們很難對(duì)巖體內(nèi)不連續(xù)面的幾何參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)而確定性的測(cè)量。因此發(fā)展新的研究方法成為巖體結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的前沿和熱點(diǎn)課題。圖6Rocks系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖伴隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用而迅速發(fā)展起來(lái)的三維不連續(xù)面網(wǎng)絡(luò)模擬，使得在室內(nèi)模擬不連續(xù)面的空間幾何特征成為可能，為巖體結(jié)構(gòu)研究提供了新的途徑。模擬結(jié)果與巖體水力學(xué)、巖體損傷力學(xué)結(jié)合，可以用于計(jì)算巖體的滲透張量和巖體的損傷張量；和分形幾何結(jié)合，可以計(jì)算模擬巖體網(wǎng)絡(luò)的分?jǐn)?shù)維數(shù)；也可用來(lái)形成塊體分析圖，進(jìn)行離散元和塊體穩(wěn)定性分析；模擬結(jié)果還可以用于推求巖體的綜合統(tǒng)計(jì)力學(xué)參數(shù)。三維不連續(xù)面網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)際上是建立不連續(xù)面的空間分布幾何模型，主要的內(nèi)容有：。巖體結(jié)構(gòu)均值區(qū)劃分；由于巖體結(jié)構(gòu)的空間變化，對(duì)一個(gè)較大的研究區(qū)只用一個(gè)模型來(lái)描述巖體的結(jié)構(gòu)特征就會(huì)與實(shí)際情況產(chǎn)生較大的差異，正確的作法是根據(jù)不連續(xù)面幾何特征的相似性而劃分不同的統(tǒng)計(jì)均質(zhì)區(qū)；。不連續(xù)面產(chǎn)狀的模擬、不連續(xù)面大小的模擬、不連續(xù)面間距、密度的模擬等；。Monte-corlo三維網(wǎng)絡(luò)模型的生成；。網(wǎng)絡(luò)模擬結(jié)果有效性的檢驗(yàn)等。（5）網(wǎng)絡(luò)通訊與成果發(fā)布技術(shù)在現(xiàn)有GIS工具的支持下，建立Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，開(kāi)發(fā)WebGIS的客戶/服務(wù)器信息查詢系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)Web環(huán)境下的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息查詢。聯(lián)網(wǎng)用戶只需使用普通的瀏覽器，即可查詢以地圖方式表現(xiàn)的各種地質(zhì)災(zāi)害體的研究分析數(shù)據(jù)，也為管理決策層及時(shí)提供各種有關(guān)信息，為科學(xué)決策服務(wù)(圖7)。目前，這方面的技術(shù)國(guó)內(nèi)還不成熟，需要進(jìn)一步的深入研究，主要技術(shù)內(nèi)容如下：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：建立WindowsNT或UNIX（Linux）環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，采用TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供WWW和FTP等信息發(fā)布服務(wù)。地理信息系統(tǒng)：采用ArcView、MapInfo或MapGIS為GIS支撐系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：采用Sybase或MSSQLserver為數(shù)據(jù)庫(kù)和GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)的支撐系統(tǒng)。中間件：Java支持下的JDBC網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)連接器，實(shí)現(xiàn)客戶/服務(wù)器三層結(jié)構(gòu)的連接方式，建立起用戶瀏覽器到Web服務(wù)器和GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的橋梁。信息發(fā)布：研制GIS信息發(fā)布軟件，采用Java或MSASP或DominoNotes技術(shù)實(shí)現(xiàn)。Web站點(diǎn)：建立自動(dòng)和實(shí)時(shí)更新的GISWeb站點(diǎn)，隨時(shí)反映動(dòng)態(tài)的地質(zhì)災(zāi)害體信息。圖7網(wǎng)絡(luò)支撐系統(tǒng)示意圖四．結(jié)束語(yǔ)考慮到目前國(guó)際上地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)領(lǐng)域的發(fā)展水平，本文將現(xiàn)代監(jiān)測(cè)與對(duì)地觀察技術(shù)、數(shù)據(jù)管理與分析評(píng)價(jià)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用從地質(zhì)信息的監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集→信息管理與集成→建模分析評(píng)價(jià)→風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與決策分析的思路，提出了一套面向下個(gè)世紀(jì)我國(guó)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)領(lǐng)域的信息支撐技術(shù)。隨著近年來(lái)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是先進(jìn)的遙感（RS）技術(shù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及具有智能化的專(zhuān)家系統(tǒng)的日益發(fā)展和完善，已經(jīng)為實(shí)現(xiàn)上述系統(tǒng)的目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保證?？梢韵嘈牛畔⒓夹g(shù)的支撐必將使下個(gè)世紀(jì)的地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)工作不僅在工作方法上產(chǎn)生根本性的變革，而且，其成果也將以一系列更為直觀、形象、生動(dòng)、規(guī)范的形式表達(dá)出來(lái)（包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、三維可視化圖形、多媒體計(jì)算機(jī)光盤(pán)等），新的一輪國(guó)土資源調(diào)查在信息化工作領(lǐng)域也會(huì)因此達(dá)到一個(gè)新的高度。主要參考文獻(xiàn)Massonnet,D.etal，TheDisplacementFieldoftheLandersEarthquakeMappedByRadarInterferometry，Nature,Vol.364,pages138-142;July8,1993.Massonnet,D.,P.BrioleandA.ArnaudDeflationofMountEtnaStow,R.J.,1995,"ApplicationofSARinterferometrytosurveyneotectonicmovementduetominingsubsidence",ProceedingsofSARInterferometryWorkshop,27.11.96,GEC-MarconiResearchCentre.Zebker,H.A.,P.A.Rosen,R.M.Goldstein,A.Gabriel,andC.L.Werner,Onthederivationofcoseismicdisplacementfieldsusingdifferentialradarinterferometry:TheLandersearthquake,J.Geophys.Res.,99,19617-19634,1994.Peltzer,G.andP.Rosen,Surfacedisplacementofthe17May1993EurekaValley,Smith,G.,P.B.G.DammertandJ.Askne,1996,DecorrelationmechanismsinC-bandSARinterferometryoverborealforest.EropeanSymposiumonSatelliteRemoteSensingIII,SymposiumheldinTaormina,ItalyAskne,J.,etal.,1995,Retrievalofforestparametersusingintensityandrepeat-passinterferometricSARinformation.RetrievalofBio-andGeophysicalParametersfromSARDataforLandApplications,SymposiumheldinToulouse,on1995,(ACTES),pp119-129.Askne,J.,etal.,tobepubl.:C-bandrepeat-passinterferometricSARobservation