GIS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中的應(yīng)用

李星星

(中電科衛(wèi)星導(dǎo)航運(yùn)營服務(wù)有限公司，河北 石家莊050000)

導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因多來自于自然因素及人為因素，一些人類的工程建設(shè)和礦產(chǎn)開發(fā)活動都是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要原因。一旦地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，必然會對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來較大的威脅。由于一直以來人類對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測方面效果不明顯。近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將GIS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中進(jìn)行應(yīng)用取得了一定的成效，可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)測，這對于降低地質(zhì)災(zāi)害對人們所造成的危害具有極為重要的意義。

1 GIS 技術(shù)概述

1.1 GIS 技術(shù)概念

GIS 技術(shù)也可稱為地理信息系統(tǒng)，其是依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)，并運(yùn)用系統(tǒng)工程技術(shù)和信息技術(shù)，通過收集、分析、整理和儲存各個區(qū)域中的空間信息和地質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，并運(yùn)用相應(yīng)的方式來對具體的信息進(jìn)行展現(xiàn)，這是一種能夠?qū)⒁曈X效果和地理分析功能實(shí)現(xiàn)集成運(yùn)用的技術(shù)手段，而且功能多樣，在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。

1.2 GIS 技術(shù)功能

1.2.1 地圖管理功能

GIS 空間內(nèi)存較大，其通過將收集到的地圖資源信息在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲，并結(jié)合實(shí)際情況變化來對其加以調(diào)整，與傳統(tǒng)地圖相比更具靈活性和精確性，這也使其對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測工作的發(fā)展具有積極的推動作用。

1.2.2 空間分析與查詢功能

GIS 技術(shù)在空間定位方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，具體通過建立數(shù)據(jù)庫，并針對信息資源進(jìn)行收集、整理和分析，將其處理成地理信息圖像。在具體實(shí)現(xiàn)空間轉(zhuǎn)換過程中，還能夠運(yùn)用GIS 技術(shù)來查詢相關(guān)的地理信息數(shù)據(jù)。

1.2.3 地理模型預(yù)測功能

地理信息作為GIS 技術(shù)的核心所在，其針對于各個地域進(jìn)行分析，并利用當(dāng)?shù)氐牡乩砜臻g信息來完成地理模型預(yù)測。即通過分析地理信息，并以此為基礎(chǔ)來預(yù)測和判斷某個未知結(jié)果。將其在實(shí)際中進(jìn)行應(yīng)用，即可以通過具體勘察當(dāng)?shù)氐牡V產(chǎn)資源、水文情況及資源開發(fā)利用情況等來對該區(qū)域發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性進(jìn)行預(yù)測。

1.2.4 三維功能

三維功能是基于二維基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其更具精確度和整體性，能夠針對相關(guān)區(qū)域各部分的實(shí)際情況更直觀的反映出來。三維功能的實(shí)現(xiàn)需要通過建立三維模型，并在三維場景中建立相應(yīng)的圖片信息，并經(jīng)過處理后，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的模擬。

1.2.5 自動監(jiān)測功能

GIS 自動監(jiān)測功能的實(shí)現(xiàn)離不開各種檢測儀器的支持。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，通過各種檢測儀器采集相關(guān)檢測區(qū)域的災(zāi)害點(diǎn)信息，并向后臺數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行傳輸，并對采集到的這些信息進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)有對該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的有效監(jiān)測。

2 GIS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中的應(yīng)用

2.1 GIS 多源數(shù)據(jù)庫的建立

利用GIS 技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測過程中，其不僅工程量十分巨大，而且需要大量的信息數(shù)據(jù)支持。通過針對不同來源的信息進(jìn)行整合和組織分析，從而了解地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的現(xiàn)象及預(yù)兆，以此來實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測。因此需要利用GIS 技術(shù)來建立多源信息數(shù)據(jù)庫，并定期對數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，這樣可以進(jìn)一步提升地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測的準(zhǔn)確性。在具體數(shù)據(jù)庫建立過程中，由于數(shù)據(jù)庫工作體系的完整性直接關(guān)系到信息資源的輸送。因此對于異地異質(zhì)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過格式化轉(zhuǎn)變后再輸入數(shù)據(jù)庫，并經(jīng)過數(shù)據(jù)庫分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性后再進(jìn)行處理。對于準(zhǔn)確性較高的數(shù)據(jù)則可以直接入庫，準(zhǔn)確度低的信息則要經(jīng)過具體的測量計(jì)算，在保證其準(zhǔn)確性后才能入庫。航測和遙感數(shù)據(jù)在入庫前需要對影像進(jìn)行矯正、增強(qiáng)及轉(zhuǎn)化為正射影像等預(yù)處理。由于原始數(shù)據(jù)來源較為多樣，對于這種異質(zhì)異源的數(shù)據(jù)要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分層管理分析。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)實(shí)時(shí)監(jiān)控

針對于地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)和易發(fā)地區(qū)，通過對該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害資料和信息進(jìn)行收集，構(gòu)建具體的圖表圖像，并通過與GIS 多源數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。在實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，可以運(yùn)用GIS 技術(shù)來對被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)致災(zāi)因子進(jìn)行分析，并利用GIS 技術(shù)來構(gòu)建該區(qū)域的地質(zhì)模型，針對構(gòu)建的GIS 地質(zhì)模型進(jìn)行綜合評判，以此來對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測。進(jìn)一步確定是否需要避災(zāi)，一旦需要避災(zāi)還應(yīng)制定具體的避災(zāi)方案。

2.3 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析

目前在科學(xué)技術(shù)的帶動下，GIS 技術(shù)加快了智能化和全面空間分析化的發(fā)展，并在實(shí)際應(yīng)用中通過建立各類綜合性、專業(yè)性和集成性的地學(xué)分析模型來開展工作，在空間建模方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢。地質(zhì)災(zāi)害是地表在一定時(shí)間限度和空間范圍內(nèi)產(chǎn)生的，其產(chǎn)生離不開觸發(fā)因子及災(zāi)害孕育環(huán)境，即與空間信息存在緊密的聯(lián)系。利用GIS 技術(shù)來對各類地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行管理，并針對時(shí)間和空間層面上實(shí)現(xiàn)對環(huán)境因素和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生關(guān)系進(jìn)行分析，以此來評價(jià)可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害危害及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。基于GIS 的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析，將地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析模型與GIS 技術(shù)相結(jié)合，更好的發(fā)揮出了GIS 的各項(xiàng)功能，快速便捷的解決利用其他信息技術(shù)無法解決的問題。特別是在監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用，通過對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息進(jìn)行采集、存儲、管理和檢索，并通過對災(zāi)害坡體破壞的臨界外力進(jìn)行分析，對該區(qū)域爆發(fā)的閾值進(jìn)行研究，并設(shè)定閾值，進(jìn)而對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)性分析，也可以進(jìn)行小區(qū)域超前預(yù)報(bào)，通過建立單體地質(zhì)災(zāi)害模型，對單體地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生過程進(jìn)行跟蹤預(yù)報(bào)。因此在具體應(yīng)用過程中，GIS 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析通過依托具體的地質(zhì)資料和災(zāi)害變化情況來對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，提高風(fēng)險(xiǎn)分析的準(zhǔn)確性和客觀性。

2.4 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)

在實(shí)際地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測過程中，需要一套完善的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)體系，這是預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害的重要手段，因此在實(shí)際工作中宜借助于GIS 技術(shù)來完成具體的構(gòu)建工作。GIS 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)體系的構(gòu)建是一項(xiàng)大規(guī)模、內(nèi)容復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在實(shí)際建設(shè)時(shí)一般采用經(jīng)驗(yàn)型和理論型兩種方法用于區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)的空間分析。對于經(jīng)驗(yàn)型則需要以數(shù)據(jù)作為驅(qū)動，需要在掌握大量地質(zhì)災(zāi)害信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行。這種類型使用較為廣泛，通過對某一區(qū)域大量的地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行收集和分析，并以此為基礎(chǔ)通過建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)評價(jià)模型，針對于該區(qū)域各任意大小的評價(jià)單元危險(xiǎn)性進(jìn)行計(jì)算，參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來對不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級進(jìn)行劃分。但在具體應(yīng)用過程中，基于各種地質(zhì)因素自身的不確定性及各地質(zhì)因素之間相互作用的復(fù)雜性，因此空間預(yù)測問題一直受基礎(chǔ)資料收集不全和無法有效處理利用的制約。對于采用的理論型的分析方法，是在借助于地質(zhì)運(yùn)動相關(guān)理念的基礎(chǔ)上，并通過與相應(yīng)預(yù)測模型相結(jié)合，以此來完成對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評估。在實(shí)際GIS 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)體系具體應(yīng)用過程中，其能夠?qū)I(yè)特點(diǎn)與具體問題相結(jié)合，并以此為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)對空間評價(jià)預(yù)測模型的二次開發(fā)，這也使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)預(yù)測結(jié)構(gòu)更具直觀性，對于地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測工作的開展更為有利。

結(jié)束語

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的新形勢下，近年來GIS 技術(shù)取得了較快的發(fā)展，并加快了向網(wǎng)絡(luò)化、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體和三維方向的發(fā)展步伐。在具體應(yīng)用GIS 技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測過程中，通過獲取到的各種數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)測，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，不僅可以提前做好應(yīng)對措施，而且也能夠進(jìn)一步降低地質(zhì)災(zāi)害對人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成的損失。并且隨著GIS 技術(shù)的快速發(fā)展，并與其他相關(guān)技術(shù)的集成，這也必然會促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測分析系統(tǒng)質(zhì)量的提升，使GIS 技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測中的優(yōu)勢更好的發(fā)揮出來，取得更好的應(yīng)用效果。