地質災害危險性評估輔助系統初探

談樹成，王 超，范 旭

（1.云南大學 資源環境與地球科學學院，云南 昆明 650091）

地質災害危險性評估輔助系統初探

談樹成1，王 超1，范 旭1

（1.云南大學 資源環境與地球科學學院，云南 昆明 650091）

對地質災害危險性評估流程及技術進行分析，開發了一套包括野外調查、現狀評估、預測評估、綜合評估各階段，集野外線路畫定、評估區劃定、赤平面投影、綜合分區等4種模型為一體的地質災害危險性評估輔助軟件系統。從系統的可行性、實用性、可擴展性出發，分析系統架構風格，討論數據建模及其標準、野外線路畫定等4種模型。

地質災害；評估；輔助系統；地理信息系統

目前，地質災害危險性評估過程往往不按流程規范進行，致使評估的真實性受損；一般憑借專家的主觀經驗進行分析決策，致使危險性和危害性評估的準確性降低。為了避免地質災害危險性評估過程中的盲目性，保證評估結果的真實性、準確性，開發了一套貫穿整個地質災害危險性評估過程，集野外線路畫定、評估區劃定、赤平面投影、斜坡穩定性分析、綜合分區等模型為一體的地質災害危險性評估輔助軟件系統。

1 地質災害評估輔助系統軟件架構與功能

1.1 系統軟件架構

本系統包括野外調查數據采集和室內評估兩部分，通過ArcSDE空間數據庫引擎和SQL數據庫將二者緊密聯系起來。本系統使用ESRI公司的一套產品，不需要數據交換，也不會丟失信息。其中野外數據采集系統采用基于Android MVC架構風格，室內評估系統采用基于C#語言分層架構與插件框架混合架構風格。

1）分層架構風格。分層架構各層相對獨立[1]，從而降低了系統的復雜度，方便了代碼的移植和模塊復用，同時也提高了系統的靈活性。各層功能如圖1所示。

圖1 系統分層及各層功能

2）插件框架技術。包括宿主程序、插件協議和插件3部分。宿主程序可以獨立于插件對象存在，通過插件增減方式來添加或是調整功能[2]。插件式GIS能有效解決GIS工程的復雜性與應用需求多變的矛盾,降低GIS軟件開發和維護的成本[3]。

1.2 系統結構及功能

本系統主要是為地質災害危險性評估提供快速、科學輔助決策，進行野外數據采集、現狀評估、預測評估和綜合評估，為地質災害建議和措施提供科學依據。系統結構與功能見圖2。

圖2 系統結構與功能

1）野外數據采集，參照“數據建模及標準”進行野外數據采集，提供直接在線編輯和離線編輯兩種方式。

2）室內評估，分為室內數據采集、分析和綜合處理。數據采集主要是將已有資料，包括基本地理數據、地質環境數據及文本資料數據入庫；數據分析是針對地質災害數據、野外線路、評估區范圍及綜合分區進行分析與成圖；綜合模塊提供常用小工具。

2 數據建模及標準

地質災害數據庫包含的內容十分廣泛，它以矢量數據、柵格數據和屬性數據為主要內容，如圖3所示。

圖3 地質災害數據庫內容及結構

為了準確快速地查詢和共享災害數據，規則的野外編碼必不可少。災害數據野外編號采用統一編碼，并作為主鍵，在其他表中則作為外鍵，實現表間關聯。其編碼方式參照“縣(市)地質災害調查與區劃空間數據庫系統建設要求”，如圖4所示，其中前8位標志了災害體所在行政區的具體位置，后6位標志了災害類型和流水號等屬性信息[4]。

圖4 災害點野外編號標準

3 數據采集、管理、處理及表達

地質災害評估輔助系統是基于一體化技術的數據采集、管理、綜合處理與成果表達。

1）野外定位。野外定位采用Android手機內置GPS，適合在野外無信號的情況下進行精確定位，以獲取當前位置經緯度[5]。

2）數據字典。在野外,根據調查點的屬性特征，將常用的、固定的屬性描述定義為字典庫。XML語言簡單易懂，建立的文件體積小巧[6]，無論在移動端還是PC機中，都是建立數據字典庫的首選。

3）空間與屬性交互。通過空間與屬性的交互可以查詢災害點的信息，根據統計結果查詢災害點的位置及分布情況。

4）成果的展示。通過對地質災害點的查詢、分析統計，以圖形形式展現，更直觀地進行現狀評估、預測評估以及綜合評估。

4 模型研究

1）綜合分區模型。評價模型的建立使得對地質災害的評價研究趨向定量化和客觀化[7]，而綜合分區的基本因素錯綜復雜且沒有界線值，具有不確定性、模糊性[8]，模糊綜合評判方法是一種以模糊推理為主的定性與定量相結合、精確與非精確相統一的分析評價方法，對于模糊性、不確定性能起很好的作用。模糊綜合評判方法評價步驟：首先建立因素集形成3層評判樹，如圖5所示，依據“地質災害評估規范”建立模糊評價集U={危險性大（I），危險性中等（Ⅱ），危險性小（Ⅲ）}，以AHP（層次分析法）確定權重，建立隸屬度函數，最后進行綜合評價計算。

圖5 模糊綜合評判3層評判樹

2）赤平面投影模型。赤平面投影可以在投影圖中較為簡捷地確定它們的夾角和組合關系，從而達到巖質斜坡穩定性判定的目的[9]。

3）評估區劃定模型。在野外工作完成之后，崩塌、滑坡應以第一斜坡帶為限，泥石流以完整的溝道流域面積，地面塌陷、地面沉降推測可能范圍，地裂縫推測可能延伸、影響范圍，不穩定斜坡推測可能產生的災種及影響范圍為地質災害評估范圍，此外還應包括一些特殊構造部位。根據“就大不就小”的原則，建立影響工程范圍與邊界上地質災害評估范圍的并集。

4）線路畫定模型。野外路線布置方法主要有追索法、穿越法和全面踏勘法。穿越法是一種使觀察路線垂直或大致垂直主要地質界線、構造線的走向布置方法；追索法是一種將觀察線路沿地質界線、風化帶及構造線的走向布置方法；全面踏勘法是一種把穿越法和追索法結合起來的方法。野外線路布設一般將追索法和穿越法相結合，首先根據已有資料和工程布置確定區域范圍并在遙感影像標出工程位置，疊加已有的地質界線、風化帶、構造線、地質災害等，再利用線路畫定模型畫出大概的野外線路，進行野外驗證和糾正。

5 結 語

以地質災害危險性評估流程為中線，探討了系統軟件架構風格、數據庫建模及標準，以及野外線路畫定、評估區劃定、赤平面投影、綜合分區等4種模型，能為地質災害危險性評估提供快速、準確的評價結果。

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P208

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1672-4623（2015）04-0001-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.001

談樹成，博士，教授，研究方向為資源環境信息系統、GIS與綜合信息成礦預測、礦床學、成礦規律與找礦預測、環境地質和災害地質等。

2014-08-28。

項目來源：云南大學中青年骨干教師培養基金資助項目（XT412003）。