ArcGIS在地質災害危險性評估中的應用探討

農少年 梁鵬

1. 廣西壯族自治區二七二地質隊 廣西 南寧 530031；

2. 廣西壯族自治區生態環境監測中心 廣西 南寧 530028

引言

近年來隨著社會經濟的發展，工程建設活動頻繁，對地質構造的擾動程度不斷增強，嚴重破壞了地質環境平衡，進一步加大了地質災害發生的概率，因此必須加強對地質災害危險的評估，以達到防災減災的目的。為提高危害評估的準確性和科學性，在地質災害危害評估工作中應積極應用ArcGIS等先進的技術方法。ArcGIS不僅能夠提供更為多元化的功能，而且具有較高的信息化以及自動化水平，能夠廣泛適應多種地形地貌條件下的測圖要求，從而為地質災害危險評估提供更加可靠的參考依據。評估人員應充分了解ArcGIS技術特點，提高軟件技術應用的有效性和規范性，充分發揮ArcGIS技術優勢和作用。

1 基本概念分析

1.1 概述ArcGIS技術

所謂ArcGIS技術主要是指計算機制圖的軟件平臺，該技術以GIS平臺為基礎，集成了多項應用軟件，具有多元化的GIS服務功能，能夠完成各類測圖任務，并為地圖數據的共享與應用開發提供了平臺基礎[1]。隨著ArcGIS技術的不斷發展成熟，其在地質災害危害性評估等多個領域中均得到了廣泛的應用。

1.2 概述地質災害危險評估工作

為有效約束工程活動對地質構造的影響，降低工程建設誘發地質災害的概率，必須在工程項目建設前開展地質災害危險評估工作，充分了解目標區域地形地貌條件以及地質構造特征，準確判斷擬建工程的施工建設對地質結構的擾動程度以及可能發生的地質災害類型、發生概率、破壞程度等，從而為地質災害防控以及應急處置預案的制定提供參考依據。

2 ArcGlS在地質災害危險性評估中的應用分析

2.1 ArcGIS在地質災害危險性評估中的應用技術路線分析

在應用ArcGIS對目標區域進行地質災害危險評估時，應首先全面收集目標區域的相關地質數據，然后以地質數據為基礎進行數據的處理分析，創建TIN并進行DEM模型的制作。之后應根據DEM模型構建目標區域的三維地質模型，并自動完成測區高程圖、坡度圖以及坡向圖的繪制工作，為地質災害危險評價的評價指標體系構建以及評價模型建立提供重要的參考依據。在此基礎上才能確保地質災害危險評估結果客觀準確。

2.2 應用ArcGIS開展地質災害危險性評估工作

2.2.1 ArcGIS應用中數據源選擇要點分析。在地質災害危險評價工作中可以采用全國土地調查中所獲取的地質數據等作為ArcGIS的數據源。數據源形式一般應為遙感影像信息，且應經過內外業的綜合處理，所構建數據庫必須符合地質災害危險評價標準要求，這樣可以降低數據處理難度，提高數據處理效率。

2.2.2 ArcGIS應用中數據信息預處理要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時，應先對數據源的數據進行預處理。ArcGIS軟件能夠提高數據矯正處理、轉換數據格式對影像信息進行剪裁以及高程等多元化的功能，能夠滿足測區地形原始數據的各項預處理要求。

2.2.3 應用ArcGIS創建TIN文件要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時還應進行不規則三角網的創建。在構建TIN三角網時應以測區內有限個點集為基礎，對目標區域進行等面積劃分，以完成三角面網絡的建立，而連續三角面則構成了數字高程[2]。在確定三角網的具體大小以及形狀時，工作人員應充分考慮測點分布位置以及密度等因素，由于測點分布具有不規則性特點，因此要注意防止數據冗余情況出現在地形較為平坦的區域，同時地形特征點要能夠對數字高程特征進行準確的描述。通常TIN三角網主要適用于對覆蓋表面存在連續分布現象的擬合。利用ArcGIS平臺軟件創建TIN三角網時，應首先獲取目標區域的基礎地形數據，然后點擊軟件中的ArcToolbox項目，將該項目中的3D Analysis打開，然后再依次打開菜單中的creat/modify以及creat Tin from features選項，之后在操作頁面彈出對話框的creat Tin from features中的high source項目中點擊高程選項，并在Output TIN項目中進行輸出目錄的選擇。完成上述操作后只需點擊ok鍵即可完成TIN文件的創建。

2.2.4 應用ArcGIS構建DEM模型要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時，完成了TIN的創建后還應制作數字高程模型，即DEM模型。DEM數字高程模型主要是利用有序數值陣列對地貌高程進行表達的地面實體模型成果。DEM數字高程模型屬于DTM數字地形模型中的一種，能夠為三維地形圖、坡度坡向圖以及高程圖的繪制提供數據基礎。利用ArcGIS軟件制作DEM模型時應以創建的TIN文件為基礎，首先將ArcToolbox打開，然后點擊3D Anaylsis Tools項目，選擇該項目中的Convert選項，并在其菜單內點擊TIN to Raster選項。此時在操作界面會有對話框Convert TIN to Raster彈出，工作人員應在該對話框中點擊Attribute項目下的Elevation選項，并在項目下的Output Raster菜單中進行輸出目錄的選擇，完成上述操作后點擊ok鍵即可完成DEM文件的制作，自動產成DEM模型。

2.2.5 應用ArcGIS制作測區3D地形圖要點分析。在獲得了DEM模型后，就可以以DEM模型為基礎進行三維地形圖的繪制了。3D地形圖是將3D虛擬方陣技術、遙感技術以及GIS地理信息技術綜合應用的地理信息三維系統，也可以將其稱作3D電子沙盤。在繪制3D地形圖時，應根據三維電子地圖系統中的數據鏈信息對目標區域的全部或者某一指定區域的地形特征進行三維立體的描述，以準確反映目標區域內地形變化特征等情況[3]。在制作3D地形圖時，工作人員應根據地質災害危險性評估需要確定地形圖比例，并按照不同特征點的具體高程數據賦予相應的數值，以便通過3D地形圖對測區地形條件進行客觀全面的表達。應用ArcGIS軟件進行3D地形圖的制作時，工作人員應將ArcScene軟件打開，并將TIN文件導入，即可完成三維地形圖的繪制，并可以以可視化方式呈現，為地質災害危險評估人員的瀏覽、查詢調用提供了便利。

2.2.6 應用ArcGIS制作測區高程圖要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時還需要以目標區域的離散數據為基礎進行高程圖的繪制。工作人員應利用ArcGIS軟件對離散數據進行處理，將數據格式轉換為.GRD格式，之后對該格式數據進行等值線分析以及分層設色處理，按照高程反物質的不同來進行相應高程數據的賦予。這樣在高程圖中就可以通過顏色值的不同來對各類型地形的具體起伏狀態進行準確的反映描述。利用ArcGIS軟件制作高程圖時，工作人員應以目標區域的DEM模型為基礎，首先將Spatial Analyst Tools點擊打開，并在該項目下逐級選擇Reclasssify項目以及classification項目，當操作界面有對話框彈出后，應在method項目下的子菜單中點擊natural bresks項目，并點擊classes項目，對該項目值進行設定，例如目標區域內高程值可以分成10個級別時，即應將設定值設為10。在完成上述操作后，應點擊ok鍵，并在Output raster項目中進行輸出目錄的選擇，在選擇確定后即可點擊ok鍵完成高程圖的制作。

2.2.7 應用ArcGIS制作測區坡度圖要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時，坡度圖也是評價指標體系構建以及建立評價模型的重要依據之一。在地質災害危險評價中，地表單元中不同的陡緩程度需要通過坡度值來表達，坡度一般是坡面垂直高度與水平方向上的長度之間的比值，可以對地質結構特征以及地形形態特點進行間接性的表達，是對地形特征進行描述時的重要指標參數。利用ArcGIS軟件進行坡度圖的繪制時，工作人員應以目標區域的DEM模型為基礎，將ArcGIS平臺中的Spatial Analyst Tools工具打開，并點擊其中的surface Analst Tools工具中的Slope項目，當對話框在操作界面上彈出后，工作人員應選擇其中的input項目，并在其菜單中點擊DEM文件選項，在Output raster項目內進行輸出目錄的選擇，最后點擊ok鍵，完成原始坡度圖的制作。同時，工作人員還應利用ArcGIS軟件對目標區域內的坡度重新進行分級處理。在具體操作時應首先將Spatial Analyst Tools工具打開，選擇其中的Reclasssify項目下的classification項目，當操作界面上有對話框彈出后，并根據目標區域內的坡度分級情況對classes項目值進行選擇設定，如坡度級別為3個時，即應將該項目值設定為3。同時還應在Break Values項目中對各級別分別進行賦值定義。之后應點擊Output raster選項，并在其中進行輸出目錄的選擇。選定后應點擊ok鍵即可實現對坡度圖分級的重新定義處理。

2.2.8 應用ArcGIS制作測區坡向圖要點分析。在應用ArcGIS開展地質災害危險評價時，為準確構建評價指標體系構建并建立評價模型，工作人員還應以目標區域的DEM模型為基礎進行坡度圖的制作。坡向圖主要是對坡面面對方向地貌特征的反映描述，也是地質災害危險評價中的關鍵性指標參數之一。在ArcGIS平臺上制作坡向圖時，工作人員應首先將Spatial Analyst Tools工具點擊打開，然后在其surface Analst Tools工具中選擇Aspect項目。當操作界面上有對話框彈出后，應對其classes項目值進行選擇設定。如目標區域內共包括8個方向的坡向時，即應將classes項目值設定為8。同時應在Break Values選擇中對不同方向分別進行賦值定義，設定完成后應點擊ok鍵，并在Output raster選項中進行輸出目錄的選擇。上述操作完成后應點擊ok鍵確定，即可重新對坡向圖進行分級定義。

2.2.9 應用ArcGIS制圖成果開展地質災害危害評價要點分析。當應用ArcGIS軟件完成了DEM模型、3D地形圖、坡度圖以及坡向圖的制作后，評估人員即可在此基礎上確定目標區域的地質災害危險評價指標體系，并構建評價模型。工作人員可以通過ArcGIS平臺對各項指標進行量化分析，確定各評價指標的具體權重，并結合層次分析等分析方法科學評估目標區域內地質災害的具體危險性，從而為地質災害的預防、治理以及災害應急處置等工作的開展提供可靠的參考依據。

3 結束語

隨著ArcGIS技術的不斷發展成熟，其在地質災害危險評估等領域中得到了越來越廣泛的應用。相關工作人員應加強對ArcGIS技術的研究，準確把握ArcGIS特點，熟練掌握ArcGIS軟件的操作方法，不斷總結ArcGIS技術在地質災害危險評估工作中的實踐應用經驗，以提高ArcGIS技術應用的有效性，并積極拓展ArcGIS技術的應用范圍，從而為地質災害危險評估等各項工作的開展提供重要的技術支撐。