泰安市地質災害預警預報系統研究

夏學生

【摘 要】該文主要介紹了泰安市地質災害氣象風險預警與指揮系統。系統開發的主要目的是為了更好的與泰安市地質災害防治工作相結合，通過對氣象因素及地質災害資料的分析和研究，基于地質災害氣象預警模型，采用先進的GIS技術能實現對地質災害易發風險性區域預警，能直觀地了解到各部分區域的地質災害易發風險性，為各級政府防災減災提供科學的技術支撐。

【關鍵詞】預警預報；應急管理；地質災害；GIS；泰安市

0 引言

地質災害是指包括自然因素或者人為活動引發的危害人民生命和財產安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質作用有關的災害[1]。隨著人類對大自然環境的破壞，氣候條件變的很嚴峻，地質災害發生的頻率也明顯提高，給人類生命和財產造成的損失也越來越大。

泰安市地處魯中山區，地形地貌條件復雜，形成地質災害點多面廣的分布特點。近年來，隨著人類對環境破壞程度的增加，地質災害防治任務加劇。特別是進入汛期后，隨著降雨的增加，很容易誘發多種地質災害，主要表現在崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫地質災害。其中崩塌、滑坡、泥石流主要分布在泰山、徂徠山、新甫山、太平頂、玉皇堂山及西部中低山丘陵地區。地面塌陷主要分布在泰山區省莊、羊婁和舊縣；岱岳區大汶口東武地區；新泰市果都鎮、宮里鎮、禹村鎮以及翟鎮王家寨村；寧陽縣伏山鎮；肥城市湖屯鎮；東平縣大羊鄉西部。地裂縫大多伴隨地面塌陷產生，主要分布在地面塌陷區[2]。如果缺少科學的、準確的預警預報體系，會造成嚴重的人員傷亡和財產損失[3]。如何對突發性地質災害進行預警預報，減輕地質災害給人民所帶來的損失，已成為地質災害防治領域急需解決的一個重大問題[4]。

1 總體設計思路

系統是在泰安市1：5萬地質災害調查的基礎上，將調查成果進行計算機數字化處理，充分利用GIS強大的空間分析功能以及采用泰安市地理信息公共平臺的數據共享服務技術，將各種致災因素疊加到泰安市地理信息平臺上，建立地質災害預警預報信息平臺，利用平臺制作并發布預警預報產品，適時應急指揮[5]。

1.1 技術路線

根據大量研究資料表明，地質災害的發生一般由內部因素和外部因素共同作用引起的，其中內部因素是災害發生地的地質環境條件，外因和觸發機制則是災害發生地的氣象條件。所以，在開發泰安市地質災害預警預報系統時，必須詳細掌握泰安市的地質環境信息以及氣象信息，然后通過對泰安地區歷史上發生的地質災害數據進行分析，借助GIS的空間分析功能，將相關的外部因素和內部因素進行某種函數疊加運算，通過計算的結果評估地質災害發生的危險性大小，自動生成并發布地質災害預報預警預報圖及預報詞。通過以防為主、防治結合、多措施并舉的綜合治理方針，以達到防治地質災害發生、發展和防災、減災的目的[6]。

1.2 總體設計框架

泰安市地質災害氣象預警系統通過對市國土資源局提供的泰安市1：5萬地質災害調查數據整理和分析，提取需要的基礎地理數據和地質災害數據等各類數據，同時結合泰安市氣象局提供的過去24小時實況雨量與未來24小時的預報雨量數據，以MapGIS開發平臺為基礎運行支撐平臺，根據符合泰安市的地質災害氣象預警預報分析模型，建設包括可實現氣象監測信息的導入導出管理查詢分析、地質災害點的綜合管理分析查詢、氣象地質災害預警、預報產品發布、群測群防人員管理、地理信息數據管理等功能的系統。能很好地滿足地質災害氣象預警預報業務需求，提高了地質災害氣象預警預報精度。

1.3 系統開發模式

C/S架構即Client/Server（客戶機/服務器）結構，C/S結構模式中，可以充分利用客戶端PC的處理能力，能夠給服務器減輕壓力，同時，C/S系統一般面向相對固定的用戶，在安全性方面具有很高的控制力。C/S結構的運行速度很快，適合處理大量的數據。系統可以根據用戶的要求，進行個性化定制。

2 主要功能模塊

系統功能涵蓋氣象監測信息管理與分析、地質災害點管理、氣象地質災害預警分析、預警信息會商、預警信息發布與地理信息數據綜合業務管理等地質災害氣象預警業務分析的各個方面，可實現信息的共享和服務。系統主要包含預警分析、預警發布、應急分析、應急管理、氣象信息管理、地理信息管理、應急資源管理、地質災害點管理、態勢標繪等功能。（見圖1系統主界面，圖2系統結構圖）。

2.1 預警分析模塊

主要功能為制作地質災害預警預報產品并發布。系統把每個地質災害點致災因素（主要地形地貌、地層巖性、巖層傾角、地形坡角、地應力、第四系厚度、地下水動力、人為等因素分別賦予一個數值，然后疊加分析，根據理論分析與實踐結合綜合確定每個地質災害點發生地質災害的臨界降雨量，然后把從氣象局獲得的實況雨量與預報雨量導入系統。系統根據預警模型，利用空間平面分析功能，運算追蹤生成預警等級分區圖[7]，然后根據系統分析結果與專家會商結果最終確定發生地質災害的區域，制作預警預報產品[8]。（見圖3地質災害氣象預報產品）。

2.2 應急管理模塊

應急管理模塊包括應急分析、應急管理、應急歷史三個子模塊。應急分析和應急管理子模塊主要是針對已發生或將發生的地質災害做出科學的分析并提供出應急方案。可實現災害點的位置定位，并且分析出災區影響范圍，系統可智能分析受災范圍內的地理信息要素，能大大提高對于突發性地質災害事件的應急處理能力。應急歷史可以查詢已發的地質災害的相關文件，包括地質災害的發生位置、類型、時間、應急文檔等信息。

2.3 態勢標繪模塊

主要功能是對地質災害應急預案進行動態展示，當地質災害發生或即將發生時，系統可模擬應急路線與應急救援小組。

2.4 災點管理模塊

災點管理就是把泰安市289個地質災害點的詳細信息全部輸入系統中，系統可以隨便查詢每個地質災害點坐標、地理位置、災種、威脅對象、以往發生地質災害的情況、群測群防的監測人、責任人、分管領導等詳細信息。

2.5 氣象信息模塊

主要利用模塊下的實況雨量與預報雨量兩個子模塊。系統獲取的數據是泰安市氣象局提供的雨量站數據。每天下午16：00以前，通過泰安市國土局與泰安市氣象局之間的專線每天自動傳到預警預報系統的電腦上，人工再手動導入系統，系統根據我們提前設置的參數，就可制作預報產品。

系統利用的實況雨量指截止到發布產品前15天的累積降雨量；預報雨量指的是未來24小時的降雨量。能生成降雨量及預報雨量等值線專題圖和地質災害氣象預警專題圖，便于直觀查看降雨量大小和地質災害氣象預警等級的區域分布，利于整體把握行政區的降雨狀況和地質災害易發情況。可以將查詢結果導出為Exel表格進行下載，能以直方圖的形式展示某個雨量站點連續幾天來的雨量大小。

2.6 地理信息模塊

該模塊主要是指地質災害點周圍的一些村莊、醫院、避難路線、避難場所等，可以進行查詢與分析。將來某個地質災害點一旦發生災害，就可以很快的獲知災害點附近的相關地理信息，為物資調撥，人員安排以及救災工作提供及時的應急管理指導。

3 預警預報功能實現

根據預警模型進行地質災害氣象預警分析計算，生成地質災害區域風險性預警圖層。根據實際需要可進行預警分析結果的調整和修改。主要通過以下三個步驟實現該功能。

（1）預警分析：系統獲取實況雨量數據和預報雨量數據，根據預警模型進行地質災害氣象預警分析計算，計算出每個區域的致災營力值，根據營力值對應的顏色，系統自動在圖上顯示出可能會發生地質災害的區域。

（2）生成預報產品：系統經過預警分析步驟之后，生成地質災害區域區域風險性預警圖層，添加相應的預報等級，根據實際需要可進行預警分析結果的調整和修改，人工在地圖上繪制出預警區域，系統自動分析所繪區域的行政區劃并自動生成預報產品。

（3）預報產品發布：預報產品制作好之后，通過領導審核及專家會商后，可進行預警信息發布。目前，泰安市地質災害預警預報系統生成的預報產品主要通過泰安市國土資源局網站發布與短信發布兩種方式。網站發布的信息包含地質災害氣象預警分布圖、預警預報詞。通過短信平臺向地質災害防治相關責任人發布所負責區域的地質災害氣象預警信息，短信發送方式能及時傳遞地質災害氣象預警消息，便于提前做好災害防治、避讓和應急準備。

4 應急管理功能實現

應急管理功能可以及時的分析出災點位置、影響范圍等相關信息，一旦某地發生地質災害，應急管理功能可以統計出災點影響范圍內的詳細情況，制作出動態預案并生成應急文檔，以輔助相關部門的災害救助和應急指揮決策。

（1）災害點定位：根據掌握的已有的信息，可以對災害點通過區域名稱或者經緯度的方式在地圖上進行災區定位，查詢時支持模糊查找，查詢結果可以在地圖上進行高亮度閃爍顯示。

（2）災區地理信息分析：災害點定位之后，通過設置相應災區影響范圍，系統可自動分析出災區影響范圍內的醫院、學校、村莊、應急避難所、救援單位、政府機關單位等地理信息。可以將查詢結果導出為Exel表格進行下載，為各級政府開展救災工作提供信息支持。

（3）應急管理：在地圖上進行點、線、面、注記文本等信息的標繪，可以查詢管理動態應急預案，同時可以對歷史應急文檔進行查詢，方便快捷的獲取應急方案，直觀展示應急工作態勢，提高政府面對突發狀況的應急指揮能力。

（4）路徑分析：開展救援工作時，系統可以分析出從救援隊伍到地質災害點之間的最短路徑，方便救援隊伍選取最佳路線，節省救援時間，使救災人員及時迅速抵達災害發生所在地。

5 結語

泰安市地質災害預警預報與指揮系統集地質災害氣象預警、應急指揮管理等功能于一體。通過地質災害氣象預警模型與先進GIS技術的結合，生成地質災害風險性區域預警圖，直觀展示行政區的各預警等級區域分布，并提供各預警等級的行政區統計、災害點統計，災害發生時可在第一時間對受災區進行應急救援與指揮，為各地方政府進行地質災害防治工作提供科學指導，能夠很好地滿足地質災害氣象預警預報業務需求。可見，泰安市地質災害預警預報與指揮系統可以為各級政府提供防災救災的科學依據，具有重要的現實意義。

【參考文獻】

[1]潘憊，李鐵鋒.災害地質學[M].北京：北京大學出版社，2002.

[2]王鵬.重點防范突發性地質災害[N].齊魯晚報，2012-06-13（B06）.

[3]焦星東，羅勇平，孫忠強.基于Mapgis技術的地質災害氣象預警系統研究[J].中國安全生產科學技術，2010，06（04）：103-108.

[4]馮杭建，李偉，麻土華.地質災害預警預報信息發布系統：基于ANN和GIS的新一代發布系統[J].自然災害學報，2009，18（01）：187-193.

[5]卓寶熙.關于建立實用的工程地質災害立體防治系統的設想[J].中國地質災害與防治學報，1994，5（Supplement）：295-299.

[6]石寶玉，胡慧萍.山東省主要地質災害及防治對策[J].山東國土資源，1998（02）.

[7]胡紅文.山東省地質災害氣象預警等級分區追蹤[J].山東國土資源，2005（10）.

[8]胡玉祿，魏嘉，任翠愛，等.致災營力當量預報預警方法探討：以山東省地質災害-氣象預報預警為例[J].中國地質災害與防治學報，2006，17（02）：119-122.

[責任編輯：湯靜]