GIS在滑坡災害研究中的應用

艾合買提·依布拉音 孫天天 馬琳

摘 要：滑坡災害是在地表一定空間范圍和一定時間尺度內發生的自然地質現象，盡管不同區域、不同類型的滑坡災害的現象與過程各異，形成的機理有別，但滑坡災害一般是在環境因素和觸發因素共同作用下的結果。這些因素都與空間信息有關，利用GIS技術不僅可以對各種滑坡災害及其相關信息進行管理，而且可以從不同的空間和時間尺度上分析滑坡災害的發生與環境因素之間的相互關系，評價滑坡災害可能發生的災害范圍與風險程度。

關鍵詞：地理信息系統；滑坡災害；空間分析

引言

滑坡發生頻率與影響因子之間的統計關系是滑坡災害半定量空間預測的基礎。通過對滑坡空間分布及其環境背景數據層的GIS圖層操作，可以獲得滑坡與影響因素綜合數據庫，在此基礎上利用GIS統計分析功能對數據庫屬性項進行統計分析，可獲得滑坡發生頻率與各影響因子，如地形坡度、坡向、高程、植被覆蓋、土地利用類型、地層巖性與地質構造等之間的統計直方圖或餅狀圖等，進而可據此對易滑地質環境條件進行綜合分析。如Larsen和Torres-Sanchez對Puertorico三個典型研究區以航空遙感影像為數據源，以GIS為工具，對滑坡發生頻率與環境背景因素的統計分析發現坡度大于120、高程大于300m的北東東向斜坡為易滑地質環境條件；Gao采用航片作為滑坡數據源，將解譯的滑坡數據層與地形數據（包括坡度、高程、坡向和坡形）進行疊加分析，發現中等高程的北、北東向和西、北西向坡坡度陡的凹坡為滑坡易發區；筆者以香港大嶼山為研究區，以GIS為技術支撐工具，在開展自然滑坡風險評價時，根據滑坡發生的空間位置自動提取滑坡發生源地的地形條件，通過統計分析發現坡度>200、高程為100-500m的南坡為易滑地形條件。

1 GIS特點

GIS的最大優勢是以圖形的方式表達滑坡的位置和屬性，即滑坡可視化。在滑坡信息表達中GIS最直接的應用是滑坡的空間位置表達，GIS技術與計算機多媒體技術的結合更可以生動表達滑坡信息[2]。在滑坡的研究中，不論是滑坡分布、風險區劃、風險評估結果、滑坡易損性分析、滑坡防治規劃等均可以地圖表達。在這方面G1S已得到了成功的應用，使用中的難點在于多尺度數據的融合使用、滑坡風險評價中最小評價單元的選取等.簡單的理解，滑坡分析包括滑坡易損性分析、滑坡時空分析、滑坡運動分析、滑坡風險區劃等在內，由信息到知識、由現象到規律、由已知到未知的分析過程。在滑坡分析中，GIS主要作用是發揮其空間分析功能，使傳統方法下不好解決的問題清晰表達出來。

2 滑坡災害應用研究的技術思路

利用GIS進行空間分析，關鍵點就是空間建模問題。一般而言，空間模型是為了解決問題的方便而對現實世界的再現。借助模型我們可以理解、描述或預測現實世界的事物是如何相互作用的。下文總結某縣滑坡地質災害應用實例具體概念建模過程如下：

2.1 描述問題

為解決實際問題，首先要清晰的描述要解決的問題和最終的目標，從想要的結果入手，分析需要的地圖數據。某縣滑坡地質災害應用研究是為了研究該研究區滑坡的影響因子與滑坡發生之間狀況，最終分析結果應該得出坡度、坡向、巖層產狀于滑坡之間的定性或定量關系，如在順向坡比較容易發生滑坡、坡度不同范圍內滑坡產生的比率等等[3]。

2.2 分解問題

在問題描述清楚，想要的結果確定后，應該進一步將問題分解為更細小的部分，直到知道了解決這個問題的大體步驟。對研究區來說，根據滑坡學的知識，可以得知影響滑坡活動的因素包括坡體的坡度、高程、坡向、巖層產狀等等，眾多影響因素共同作用造成了滑坡災害的發生。然后進一步分析，坡體的坡度可以從坡度圖上獲取，而坡度圖則是由數字高程模型（DEM）派生出來的，因此首先要生成數字高程模型。另一方面，在以往的研究中把巖層產狀和坡向的空間組合作為影響因素來考慮的并不多見，而在本研究中這種組合則是分析滑坡易滑性的一個重要指標。

2.3 分析和準備輸入數據

現在問題已經被分解成一組具體的目標和過程模型，并且已經明確了需要哪些數據。接下來就需要對數據輸入以及數據庫的建立進行分析和準備。如等高線中等高距的大小要求和實際中的資料的可獲得性、巖層產狀點的選取等；搞清楚這些之后，就要著手準備所需數據：紙質地圖需要矢量化、各種數據的存放形式等等[4]。

2.4 分析過程

在細分了問題，明確了具體目標，確定了分析過程，了解了所需數據，建立了所需數據庫之后，就是具體的利用這些數據來分析問題的過程了，即某縣滑坡地質災害應用研究的過程了。

2.5 結果分析

對最終分析結果進行進一步分析，如順層滑坡是否占據了研究區滑坡總面積的大部分.如果出現問題則要重復前面的步驟、重新對數據進行分析，直到結論正確合理為止。概念模型建立起來之后，結合GIS具體的功能，則相應的技術思路也就非常明了了[5][6]。從數據準備、數據處理到應用過程模型對滑坡的影響因子進行分析，直到最后分析結果的圖形、圖表展示，一條相對完整的路線就建立起來了。其中雙變量統計分析中每一個參數因子單獨與滑坡分布圖進行對比分析，參數因子對比滑坡破壞產生的作用可以被計算出來。有許多統計方法可以計算各參數因子對滑坡產生的貢獻率大小。Van Westen等人曾經使用簡單的密度函數來決定各參數的權重。區域中總的滑坡點密度可以用來作為計算權重的標準，這種權重可以通過與每種參數因子的總的密度對比而得到。由于評估中參數因子的選取是由執行分析的專家完成，可以說雙變量統計分析法使專家主觀的專業知識和GIS客觀的以數理統計為基礎的分析能力得到完美的結合。當使用多變量統計方法時，所有在滑坡點處的因子都可以通過多元回歸方法與滑坡分布圖疊加分析、判別分析建立穩定與不穩定區域的相關關系。

結束語：

GIS技術為滑坡地質災害的地形地貌特征分析提供了實用、有效的方法，對區域地質災害評價具有良好的實用價值。需要指出的是，滑坡數據屬于歷史調查數據，鑒于目前區域滑坡災害調查的局限性，有很多地區屬于有災無害，可能有許多滑坡點沒有記錄，這會影響到統計結果的精度。

參考文獻

[1]邢建凱.滑坡地質災害成因分析與防治措施[J].世界有色金屬.2017（16）

[2]宋羅明，郭國平.滑坡地質災害勘查和防治治理探析[J].江西建材.2014（10）

[3]劉準.滑坡地質災害的評價方法及防治措施[J].低碳世界.2016（06）