基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)研究

張?jiān)茲?周美珍

(江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六六大隊(duì)，江西 南昌 330038)

基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)研究

張?jiān)茲?周美珍

(江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六六大隊(duì)，江西 南昌 330038)

對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)概念界定以及構(gòu)成要素進(jìn)行了分析，探討了GIS在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)、危險(xiǎn)性區(qū)劃系統(tǒng)、區(qū)域評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與預(yù)警中的應(yīng)用技術(shù)，指出在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析過程中GIS技術(shù)的應(yīng)用是未來分析與評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的必然手段。

GIS技術(shù)，地質(zhì)災(zāi)害，風(fēng)險(xiǎn)，滑坡

地質(zhì)災(zāi)害在性質(zhì)上既具自然屬性，也有社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性層面。但以往很多學(xué)者對(duì)其研究過程中多以自然屬性為主，忽視了社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性。這就導(dǎo)致了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防的觀念停留在杜絕造成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的產(chǎn)生因素層面，而未考慮到如何避免這些因素可能對(duì)人類造成的傷害。因此基于GIS技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)研究對(duì)防治決策、評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)等方面都具有重要意義。

1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的基本概述

1)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)概念界定。根據(jù)以往學(xué)者研究，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的概念可理解為地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象在固定的時(shí)間內(nèi)可能對(duì)人類生活生產(chǎn)活動(dòng)以及生命財(cái)產(chǎn)安全等造成的損失，具體可將其以R=H×E×V，其中，R表示Risk，即地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；H表示Hazard，即區(qū)域內(nèi)一定時(shí)間內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象可能發(fā)生的概率；E表示Element，指地質(zhì)災(zāi)害影響到的如經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生命財(cái)產(chǎn)安全、基礎(chǔ)設(shè)施等對(duì)象；V表示為Vulnerability,指地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)下其影響對(duì)象的損失程度。從等式中能夠推出，地質(zhì)災(zāi)害破壞程度取決于其危險(xiǎn)性及影響對(duì)象損失程度，同時(shí)也是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)需考慮的主要問題，對(duì)二者實(shí)際分析評(píng)價(jià)過程中也可理解其為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)以及從社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性角度的評(píng)價(jià)。現(xiàn)階段對(duì)二者評(píng)價(jià)分析的理論方法極多，但實(shí)際應(yīng)用模型卻很少。而且在評(píng)價(jià)分析過程中，很難以定量的形式對(duì)H，E，V等進(jìn)行表示，因此引用等級(jí)的概念進(jìn)行評(píng)估。2)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成分析。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)在構(gòu)成方面主要分為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性以及區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性。在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性方面又包括歷史危險(xiǎn)性以及潛在的危險(xiǎn)性，其中歷史危險(xiǎn)性主要指如災(zāi)害活動(dòng)的頻次、規(guī)模以及分布密度等周期性規(guī)律與災(zāi)害活動(dòng)強(qiáng)度，而潛在威脅性指如植被分布、水文氣象、地形地貌等能夠孕育地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的條件。在區(qū)域經(jīng)濟(jì)易損性方面包括直接易損性與間接易損性，其中直接易損性主要指如人口分布密度與人口質(zhì)量、建筑物的分布密度和抗災(zāi)能力、土地利用情況等地質(zhì)災(zāi)害影響對(duì)象及抗災(zāi)能力，而間接易損性指如區(qū)域的社會(huì)保險(xiǎn)發(fā)展程度、科技發(fā)展水平以及防災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施的能力等經(jīng)濟(jì)發(fā)展與抗災(zāi)的基本能力。由此推出，在實(shí)際評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)過程中繼續(xù)考慮地質(zhì)災(zāi)害的自然屬性，也需考慮到其社會(huì)經(jīng)濟(jì)屬性[1]。

2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析中GIS技術(shù)的應(yīng)用

2.1 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)中GIS的應(yīng)用

GIS技術(shù)以自身智能化的特征構(gòu)建集成性、專業(yè)性、綜合性且可應(yīng)用于實(shí)際工作中的地學(xué)分析模型，改變了傳統(tǒng)完全依靠專家進(jìn)行分析總結(jié)才可解決問題的現(xiàn)狀。特別對(duì)形成機(jī)理不相同的地質(zhì)災(zāi)害或地質(zhì)災(zāi)害中的個(gè)體，都可利用GIS技術(shù)管理相關(guān)信息，并分析地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與其影響因素在不同空間尺度或不同時(shí)間尺度上的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，以此為依據(jù)將災(zāi)害發(fā)生的概率與可能造成的后果做出合理的評(píng)價(jià)。以圖1為例，其為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)工作的主要流程，基于GIS技術(shù)下的數(shù)字高程分析、屬性管理以及空間分析等對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)中分析過程中的不確定性與模糊性降至最低程度，解決傳統(tǒng)分析方法中的難題[2]。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃系統(tǒng)中GIS的應(yīng)用

區(qū)劃模型系統(tǒng)主要指基于GIS技術(shù)下能夠評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度或發(fā)育程度的應(yīng)用系統(tǒng)，是研究地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃以及政府部門制定減災(zāi)決策的主要工具，在獲取、儲(chǔ)存與處理空間數(shù)據(jù)信息方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。在地質(zhì)災(zāi)害區(qū)劃方面，GIS基礎(chǔ)下的應(yīng)用系統(tǒng)主要由許多個(gè)體如危險(xiǎn)程度的預(yù)測(cè)或評(píng)價(jià)、發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等模型所組成，利用前文所提到的等級(jí)概念獲取能夠反映地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的預(yù)測(cè)結(jié)果。以圖2為例，其為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性區(qū)劃流程圖。從中可分析GIS地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)分區(qū)的主要利用一定的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)從其中所獲取的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，具體植入到每個(gè)分區(qū)模型中，這樣就可將地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情指數(shù)計(jì)算出來，最后通過GIS形成地質(zhì)災(zāi)害等級(jí)的分區(qū)圖[3]。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與預(yù)警中GIS的應(yīng)用分析

基于GIS技術(shù)下的地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)及預(yù)警的功能。在監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)方面，其主要集圖像、管理、應(yīng)用以及數(shù)據(jù)管理等四個(gè)系統(tǒng)于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)信息的存儲(chǔ)與管理等。在預(yù)警系統(tǒng)方面，其以坡體破壞外力如工程累積、雨水影響等為依據(jù)，將區(qū)域中地質(zhì)災(zāi)害的爆發(fā)做出分析，這樣便實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的預(yù)警預(yù)報(bào)[4]。如圖3所示為預(yù)警系統(tǒng)框架圖。

3 以國(guó)內(nèi)滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)為例分析

1)分析滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性。根據(jù)以往學(xué)者研究及近年來國(guó)內(nèi)滑坡災(zāi)害的發(fā)生情況可分析，我國(guó)的滑坡災(zāi)害活動(dòng)規(guī)模、活動(dòng)頻次等規(guī)律決定其歷史危險(xiǎn)性，而且在分布特征上主要體現(xiàn)在無活動(dòng)區(qū)、低密度區(qū)、中等密度區(qū)、高密度區(qū)以及特高密度區(qū)等五個(gè)等級(jí)區(qū)域。而從滑坡災(zāi)害影響因素角度，主要受自然屬性如地震烈度等級(jí)、降水分布、地形地貌以及地質(zhì)斷裂構(gòu)造等方面影響，同時(shí)也包括人類生產(chǎn)生活活動(dòng)的因素。在分析地質(zhì)災(zāi)害歷史危險(xiǎn)性以及影響因素后，通過GIS空間分析功能可形成評(píng)價(jià)區(qū)劃分布圖，根據(jù)其中的信息量可推出滑坡災(zāi)害的危險(xiǎn)性等級(jí)，常見的等級(jí)劃分主要體現(xiàn)在低危險(xiǎn)性、中等危險(xiǎn)性、高危險(xiǎn)性以及極高危險(xiǎn)性等四個(gè)等級(jí)。2)從社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性角度。由前文可知，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)過程中既需考慮到自然屬性，也需分析其對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生的影響。但相比之下，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)易損性的分析往往具有很大的困難，其原因在于不同地域與不同時(shí)間所產(chǎn)生的變化各不相同。因此實(shí)際分析過程中，需將以往滑坡災(zāi)害對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)以及人類生命財(cái)產(chǎn)安全的影響作為基礎(chǔ)，并對(duì)區(qū)域中人口結(jié)構(gòu)或建筑結(jié)構(gòu)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等分布情況與抗災(zāi)能力綜合考慮，從而形成以區(qū)域土地易損性與人口易損性為根據(jù)的等級(jí)分布圖，具體可將其劃分為低易損性、中等易損性、高易損性以及極高易損性四個(gè)等級(jí)。3)從滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)角度。對(duì)滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析時(shí)，若從整體上計(jì)算滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)將無法得出合理的結(jié)果，因此需按前文所提及的等級(jí)概念對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)。對(duì)滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃時(shí)可利用以往的數(shù)據(jù)信息以及現(xiàn)有的GIS技術(shù)下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息為標(biāo)準(zhǔn)，并通過區(qū)域滑坡災(zāi)害易損性以及危險(xiǎn)性的等級(jí)，具體劃分為極低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)等四個(gè)等級(jí)[5]。

4 結(jié)語

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析過程中GIS技術(shù)的應(yīng)用是未來分析與評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的必然手段。實(shí)際應(yīng)用過程中應(yīng)注意對(duì)其原理進(jìn)行分析，并綜合考慮不同區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)及歷史危害性與潛在危害性等。同時(shí)還需充分發(fā)揮GIS技術(shù)在風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃以及風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的優(yōu)勢(shì)，以此減少地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人類生產(chǎn)活動(dòng)的影響。

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Research on geological disaster risk analysis system based on GIS technique

Zhang Yuntao Zhou Meizhen

(No.266Brigade,JiangxiNuclearIndustryGeologicalBureau,Nanchang330038,China)

The paper analyzes the definition of the geological disaster risk and components, explores the application technique of GIS in the geological disaster risk analysis system, hazardous planning system, and regional evaluation forecasting and alert, and points out GIS technique will be the necessity for the analysis and evaluation of geological disaster risks in the analyzing process of the geological disaster risks.

GIS technique, geological disaster, risk, slide slope

2015-02-05

張?jiān)茲?1984- )，男，工程師； 周美珍(1987- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)11-0042-03

P694

A