地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)內(nèi)容研究

姚揚(yáng)　徐凱澳

摘 要：地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)話題已被相關(guān)行業(yè)關(guān)注，并且在這幾年關(guān)注度逐漸提高，本研究對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害;平臺;評價(jià);預(yù)測;實(shí)例

1地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)處理平臺

已有研究介紹了一個(gè)移動(dòng)應(yīng)用程序和一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的地理信息系統(tǒng)，用于東亞和東南亞地質(zhì)災(zāi)害信息的高效和經(jīng)濟(jì)有效的共享。自由開放源碼軟件也用于其他重要的空間數(shù)據(jù)處理和共享操作。WMS和WPS是為了訪問和查看系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)而制定的。開發(fā)移動(dòng)應(yīng)用程序是為了通過向這些網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)送請求來訪問和共享系統(tǒng)的地理空間內(nèi)容，使地質(zhì)災(zāi)害緩解措施更加有效。使用該應(yīng)用程序可以輕松確定距離最近的活斷層、活火山和地震震源的距離等信息。移動(dòng)應(yīng)用程序?yàn)橛脩籼峁┝艘粋€(gè)界面，方便用戶訪問地質(zhì)災(zāi)害信息，如活斷層、活火山、海嘯淹沒的海岸線以及歷史和實(shí)時(shí)地震事件。具有互聯(lián)網(wǎng)連接的移動(dòng)設(shè)備的廣泛使用使得地質(zhì)災(zāi)害信息傳播利用該應(yīng)用非常有效。

地質(zhì)調(diào)查是地質(zhì)災(zāi)害評估的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，為了增加可用的地質(zhì)信息集，同時(shí)，已有研究在900個(gè)鉆孔的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)名為GEOCITY的數(shù)據(jù)庫，其地層反映了上個(gè)世紀(jì)進(jìn)行的主要鉆孔調(diào)查。其構(gòu)建過程中真正的關(guān)鍵時(shí)刻是不同數(shù)據(jù)的均勻化和地質(zhì)構(gòu)造的識別。對鉆孔原始數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析使我們能夠定義數(shù)據(jù)庫實(shí)體，而礦床特征、產(chǎn)品分布和參考鉆孔用于識別地質(zhì)地層。使用GEOCITY數(shù)據(jù)庫進(jìn)行的分析使得有可能更好地評估Campi Flegrei和Somma-Vesuvio的火山災(zāi)害以及那不勒斯市面臨的與沖積現(xiàn)象有關(guān)的災(zāi)害。

2地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)

已有研究中在天山公路地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評價(jià)與決策管理的分析中，利用ESRI公司的ArcEngine組件，引入地理信息系統(tǒng)、遙感等相關(guān)理論、方法和技術(shù)，引入模糊綜合評價(jià)，并對現(xiàn)場成果和遙感影像進(jìn)行對比，根據(jù)數(shù)據(jù)庫的規(guī)則進(jìn)行綜合、協(xié)調(diào)、選擇、歸納和變化，建立和完善基于ArcGIS平臺的地理數(shù)據(jù)庫和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)為地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性評價(jià)、地質(zhì)選線和三維可視化分析等提供了有力的平臺依據(jù)。

隨著利用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法的重大進(jìn)展，開發(fā)了一些基于地理信息系統(tǒng)的相關(guān)系統(tǒng)。但是，這些系統(tǒng)中仍然存在一些缺陷：每一個(gè)系統(tǒng)只能用于某一種危害評估，并且只有唯一的評估模型;評價(jià)指標(biāo)體系和空間數(shù)據(jù)庫不易更新。為此，已有研究介紹了一個(gè)基于地理信息系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估多模型系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用了Visual Basic 6.0和MAPGIS二次開發(fā)模塊;并將該系統(tǒng)應(yīng)用于豫中城市群地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估項(xiàng)目中。該系統(tǒng)將地理信息系統(tǒng)空間分析的先進(jìn)功能與數(shù)學(xué)評價(jià)模型和軟件集成開發(fā)技術(shù)相結(jié)合。與一些研究者設(shè)計(jì)的其他系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 .它為用戶提供了5種不同的模型：指數(shù)加權(quán)模型、模糊綜合評價(jià)模型、可拓物元綜合評價(jià)模型、空間信息模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。因此，用戶可以選擇多個(gè)模型來評估一個(gè)特定的危險(xiǎn)，并分別比較不同的結(jié)果。2.通過交互式建立不同的評估指標(biāo)體系，方便了對各種危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)評估。3.它為用戶提供了實(shí)時(shí)更新空間數(shù)據(jù)庫的功能。4.它通過不同的表現(xiàn)形式向用戶提供評估結(jié)果。在豫中城市群地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估項(xiàng)目中，針對多種類型的地質(zhì)災(zāi)害選擇了上述多種模型。不同模型計(jì)算的結(jié)果不僅彼此十分相似，甚至與現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)果也十分相似。實(shí)例研究表明，基于該系統(tǒng)的評估結(jié)果是可靠可行的[1]。

3地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例

3.1基于機(jī)器學(xué)習(xí)和云模型的巖溶地質(zhì)災(zāi)害敏感性分區(qū)

有研究利用人工智能對嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行敏感性、準(zhǔn)確性評價(jià)，是提高巖溶地質(zhì)災(zāi)害評價(jià)效率和準(zhǔn)確性的危害辨識。以往研究選取地形地質(zhì)特征作為地質(zhì)災(zāi)害識別的敏感因素，桂北地區(qū)以典型的喀斯特地貌為研究對象，選擇桂北廣西壯族自治區(qū)為研究區(qū)域，利用支持向量機(jī)模型理論，實(shí)現(xiàn)了巖溶地質(zhì)災(zāi)害影響因素的智能分類，提出了巖溶地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性區(qū)劃綜合配置方法，建立了巖溶地區(qū)不適宜地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性定量評價(jià)模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)理論，建立了地質(zhì)災(zāi)害綜合敏感性指數(shù)模型。結(jié)果表明，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)，可將影響因素分為5個(gè)等級，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)在0.713ー5.798之間，中段地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性所占比例最大。高、中、低磁化率帶分布差異顯著。不同的敏感性分區(qū)對工程建設(shè)有不同的影響[1]。

3.2增量式更新關(guān)聯(lián)挖掘算法在地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)中的應(yīng)用

有研究針對倒排索引樹關(guān)聯(lián)挖掘效率低、時(shí)間和空間開銷小的問題，提出了一種更新倒排索引樹關(guān)聯(lián)挖掘算法。該算法將倒排索引技術(shù)與樹結(jié)構(gòu)相結(jié)合。當(dāng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不斷更新時(shí)，它只能掃描數(shù)據(jù)庫中新添加的部分，而無需掃描原始數(shù)據(jù)庫來計(jì)算交易項(xiàng)的數(shù)量。 將牛頓插值公式預(yù)測的最佳閾值與該頻率進(jìn)行比較，得到頻繁項(xiàng)集。 后計(jì)算頻繁項(xiàng)集中不同項(xiàng)集的組合的置信水平，得到相關(guān)規(guī)則，并對規(guī)則進(jìn)行相關(guān)性分析，得到更加符合實(shí)際的關(guān)聯(lián)規(guī)則。 將倒排索引樹更新關(guān)聯(lián)挖掘算法應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析中。 選取一年的降雨量、地下水位、土壤含水量和地形數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)數(shù)據(jù)集。與原始算法相比，倒排索引樹更新關(guān)聯(lián)挖掘算法在內(nèi)存消耗和效率方面都有一定的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在最小支持度保持不變的情況下，事務(wù)記錄的數(shù)量與新數(shù)據(jù)的數(shù)量相同，倒排索引樹增量更新關(guān)聯(lián)挖掘算法的挖掘效率低于最小支持度算法的2 / 5。 當(dāng)事務(wù)記錄的數(shù)量和新數(shù)據(jù)的數(shù)量保持不變，且 ivar 算法支持變化時(shí)，倒排索引樹增量更新關(guān)聯(lián)挖掘算法的內(nèi)存消耗遠(yuǎn)小于 ivar 算法。 在實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)倒排索引樹增量式更新關(guān)聯(lián)挖掘算法的結(jié)果，得到關(guān)聯(lián)規(guī)則并判斷相關(guān)性。 利用強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的報(bào)警閾值[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]Yu Huang，Peng Jin. Impact of human interventions on coastal and marine geological hazards： a review[J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment，2018，77（3）.

[2]Yanlin Wang，Chunyu Bu，Jingyi Liu，Chengfang Zhang，Zhen Qi. Investigation on Implemental System of Provincial Emergency Plan for Unexpected Geological Disasters in Shaanxi Province[P]. Proceedings of the 8th Annual Meeting of Risk Analysis Council of China Association for Disaster Prevention （RAC 2018），2018.