GIS技術在泉州市山地災害防治中的應用

王冠 韓典乘

武漢大學水利水電學院，湖北 武漢

GIS技術在泉州市山地災害防治中的應用

王冠 韓典乘

武漢大學水利水電學院，湖北 武漢

GIS 技術作為一門新興學科, 應用于不同的專業領域產生了多種專題性的地理信息系統,山地災害的研究已經有較長的時間，而將GIS應用在山地災害中時間仍然較短。GIS在山地災害領域中的應用, 將大大提高山地災害預報和評價的準確性和便捷性。探究將GIS技術運用于山地災害頻發的泉州市，分析建立GIS山地災害防治系統的機理，GIS也將在山地災害運用中獲得更多的開發和進步。

山地災害；地理信息系統；泉州市；防治系統

前言

山地災害，是指在山地發生的對人類及其生存環境所造成的災害。山地災害主要的表現形式有三種:山洪、泥石流和滑坡。這些山地災害往往同在一個小流域存在和發生，并且都是在特定的自然環境中形成的。其中水資源在山地的運動形式尤為顯著，加之巖土在山地運動的結果，往往形成土體流失，導致滑坡、崩塌、泥石流等等。地理信息系統( Geographic Information System,簡稱GIS) 是在計算機軟、硬件支持下對各種地理空間信息進行采集、存儲、檢索、綜合分析和可視化表達的信息處理和管理系統[1]。目前，在山地災害的預報和防治工作中，大部分地區的數據采集、分析和計算，一般都還是人工方法，需投入大量的人力、物力和財力，在宏觀管理工作中很難做到信息準確、未雨綢繆，往往是發生災害后進行應急搶險和災害防治，達不到減輕災害危害和減少災害發生的目的。因此以計算機地理信息系統的空間數據處理技術為依托，逐步建立應用廣泛的區域山地災害管理信息系統是十分必要的。

1.區域概況

泉州市位于福建省東南部, 土地總面積10865km2, 其中耕地2058萬畝, 山地103萬畝。福建省泉州市是一個山地災害頻發的地區，就在2012年6月12日，泉州市在連日暴雨后，就發生了山地災害頻發的現象，多處路段由于山體滑坡受阻，嚴重影響了市民的出行。在2000年的時候，泉州大坪山的山體滑坡事故，傷亡慘重。

2.山地災害防治系統的建立

山地災害的發生，發展及危害不僅與地質地貌有關，還與水文和氣象環境有關，同時還取決于人類經濟活動及抗災能力的大小。山洪是山區由降雨引起的突發性、暴漲暴落的地表徑流，其特點是具有突發性、來勢猛，成災快、破壞性強、危害大。對當地降雨量和地表徑流量的快速準確檢測，就起到至關重要的作用。對于泥石流來說，溫度、降水和其他水文補給條件是其形成的主要氣象水文因素，同時泥石流的形成則需要松散固體物質的供給與儲存條件。溝谷處在活動大斷裂附近;溝內有破碎帶存在，斷層、節理、裂隙發育，巖體比較破碎。滑坡的發生與當地的地形地貌和流域類型有關，同時與地層巖性和地質構造有關。所以，從山地災害形成的機理出發來探究GIS在其中的運用，才能發揮GIS最大的功效。

2.1 山地災害地質地貌條件分析

2.1.1 地質地貌條件與山地災害的形成

泉州市位于我國東南沿海,區域上,泉州市位于多個斷裂帶上方，其中起主要影響的斷裂段是長樂-詔安斷裂帶和壽寧-南靖斷裂帶[2], 它們在時間和空間上都具有明顯的延續性，構成區域性的網格狀斷裂構造特點。

巖石的完整性因為斷裂帶構造的強烈程度而受到不同程度的破壞。泉州市自1950年以來發生的崩塌和山體滑坡與斷裂構造極為密切。斷裂形成的構造破碎帶為滑坡及崩塌的產生提供了物質來源, 滑坡以及坍塌的空間位置以及范圍受結構面軟弱面的影響;同時，滑坡及崩塌區地下水的類型、分布、狀態和運動規律也有一部分決定于地質構造。

泉州市山體滑坡除發生于緩傾斷層面、層間滑動面外, 主要發生于軟硬巖土層的接合面, 崩塌則主要發生在陡坡中的堅硬脆性巖體中。斜坡中的母巖類型與滑坡、崩塌的發生有著緊密的內在聯系。其中, 侵入巖發生災害的密度最大, 沉積巖發生的密度最小; 安溪縣則在火山巖區發生地質災害的密度最大, 沉積巖區最小本區侵入巖發生滑坡、崩塌的比例較高。

2.1.2 GIS在地質地貌調查中的應用

由于地質構造，地形地貌，地層巖性對于山地災害的發生有重要的制約因素，所以首先要利用GIS技術對其地質信息進行采集。配合其他基本的控制測量，直接采集泉州市的地形、地物點坐標以及高程數據。采用遙感和衛星的光譜分析技術，所觀測地區的植被情況，流域情況以及巖層和地質分布也可以一并獲得。將所測得的數據傳輸在計算機中保存為不同的圖層，以備分析應用。

然后，進行數據的投影變化和相關分析，再進行DEM模型的構建。格網DEM的生成主要采用等高線構建TIN法，利用AICGIS軟件的地形分析功能，由等高線建構TIN，由TIN線性內插生成GRID[3]。最后進行地形因子的提取和地形分析。以DEM為基礎，利用ARCGIS的分析功能，派生坡度坡向圖并對坡度進行分級生成分級圖。因此，泉州市的相關地形地貌全部可以用GIS進行獲取和分析，包括泉州市的各個溝谷流域的特征值，地質、地貌、植被、坡度、比降、高差等。運用MapInfo進行地理信息系統平臺的設計。將泉州市歷年災害發生基本資料錄入建立相應的數據庫，通過完成數據庫與圖形的有機結合，實現在圖形的基礎上對數據庫進行操作。

在此基礎上，根據對于地質條件致災因子的分析和檢測，對泉州市進行整體性的地質災害危險性評價，對于高危地區進行重點監控和治理，注意人民生命財產的轉移和保護。同時，基于GIS地質災害防治系統的建立，與決策支持系統[4]進行集成，輔助政府部門決策。

2.2 山地災害氣象水文條件分析

2.2.1 氣象水文因素與山地災害的形成

在山地災害形成的自然因素中，水文因素無疑扮演著重要的角色。山地特殊的地形，使得水資源的運動隊山地災害的形成有著重要的影響。山洪的形成必須有快速的強烈的水源補給，而暴雨山洪的水源是有暴雨降水直接供給的。短歷時和高強度的降雨使得坡面產流和坡面匯流幾乎同步進行，水位迅速抬高，極易造成不同程度的山洪災害。

對于泥石流來說，溫度、降水和其他水文補給條件是其形成的主要氣象水文因素。溫度對泥石流活動的影響主要是由于年溫差和日溫差變化所引起的物理風化為形成泥石流提供松散固體物質。年、季、月降水為泥石流的形成提供水分背景條件，而過程雨量，特別是24小時、1小時、30分鐘和10分鐘最大降雨量則成為泥石流形成的重要激發因素。

降雨對滑坡也有同樣重要的影響。暴雨增大了坡面的動水壓力，靜水壓力，增大了滑坡體的重量，間接增加了滑坡體的下滑力；而綿雨，融雪水和各種地表水的深入則通過增大滑坡體的重量直接增大了下滑力，誘發滑坡的形成。泉州市由連續暴雨引發的滑坡災害現象是十分明顯的。

2.2.2 GIS在山地災害氣象、水文預報中的應用

通過雷達和衛星云圖進行泉州市的暴雨監測預報，包括了解遠處降水的發生、發展、分布和降水區的移動及降水強度變化，在通過雷達或遙感進行信息的獲取和初步預測后，主要建立的是預測預報系統，一般包括水雨情信息查詢、水雨情分析預報、預警信息生成、子系統維護及管理等4個模塊。信息查詢模塊，查詢水雨情信息、氣象信息、預報成果、預警等信息，以文字、圖、表等方式顯示。水雨情分析預報模塊，結合實時水雨情、氣象預報信息，根據水雨情分析預報模型，對中小流域、中小水庫水位、流量進行預測，并輸出預測結果。預警信息生成模塊，根據預報成果及預警指標實時編制預警信息，并及時將預警信息發送至預警平臺。系統維護和管理模塊，可以對整個系統的內容進行添加和刪除，具有控制系統權限的功能，為系統維護管理提供工具。

[1]邊馥苓.地理信息系統原理和方法[M].北京: 測繪出版社,1996: 7～17.

[2]陳良慶.泉州市山體滑坡及崩塌主要制約因素分析.福建建筑

[3]劉勇,巫錫勇.淺談GIS 在地質災害中的幾點應用[J].巖土工程， 2004.2;

[4]張佐成,李凱.地理信息系統GIS在地籍、地形測量中的運用[J].貴州地質，2003.4

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.037