地質災害隱患點時空數據管理系統服務于地質災害風險評價

羅量 劉鳳姣

（湖南省城市地質調查監測所 湖南長沙 410000）

當前，地質災害資料以檔案和數據庫的形式歸類保存，為地質災害的管理及科學研究提供了基礎數據。但現有數據庫都為靜態數據庫，即只描述數據的一個瞬態，當數據發生變化時，用新數據代替舊數據，從而又成為另一個瞬態，舊數據不復存在，因此，災害信息只停留在歷史某一階段，不能反映區域地質災害的動態連續變化過程，無法對數據變化的歷史進行分析，更不能對未來趨勢進行有效預測。而地質災害的變化是一個動態的過程，受到諸多外部條件的影響，因此，建立一個動態的、能反映地質災害隱患點歷史變化的時空檔案管理系統，將有助于分析地質災害隱患點的變形發展趨勢，為自然資源部門作出科學決策提供判斷依據。本文基于地質災害隱患點的相關數據，搭建數據錄入、管理、分析平臺，探索地質災害隱患點信息的動態管理和趨勢分析，進而將趨勢分析結果作為修正因子納入單體地質災害風險評價體系，其評價結果可作為指導單體地質災害防治的依據。

1 地質災害數據檔案特點

地質災害領域相關的數據包含多種類型、多種來源、多種精度、多種尺度、多種格式，具有標準化程度差、數字化程度各異、數據量龐大等典型特點。隨著時間的推移，在不斷變化的數據中，難以快速、有效地查詢與提取相關數據進行各種地質分析或者評價［1］。地質災害領域既包含地災調查數據、測繪勘察數據、監測數據及實驗數據等多種結構化數據，也存在地質模型、地質圖、地質報告等大量非結構化的數據，各類數據分散，沒有形成系統供管理及數據分析使用。使用現有的方式進行數據采集、維護、管理效率偏低，并且數據難以實現共享，導致地質災害隱患整個生命周期難以實現有效跟蹤及管理［2］。

2 時空數據管理系統構建

2.1 時空數據組織的基本思路

通過地質調查、工程測繪、地質勘察、監測等手段獲取的圖形數據、監測時序數據、地形數據、矢量數據、遙感數據、三維模型數據等結構化、非結構化數據，按照一定的數據結構、標準的格式、數據歸一、定量化等處理，抽取轉換為適合系統存儲和處理的形式，建立地質關系型數據庫及空間數據庫等。以國土資源、測繪地理等基礎數據，聚合其他部門、行業等地質災害相關資源與數據，構建集檔案管理、可視化分析、綜合評價、輔助決策于一體的地質災害時空數據溯源體系［3］。

2.2 數據采集及處理

支持PC、手機、平板等跨平臺的野外現場調查資料采集，同時，也支持自動化的監測手段24h不間斷采集監測時序數據。對于大量的原始數據預處理需求，采用ETL 技術，將分布式的、異構數據源中的關系數據、文件數據等抽取到臨時中間層后進行清洗、轉換、集成，最終按照預先定義好的數據倉庫模型，加載到數據倉庫或數據集市中，成為聯機分析處理、數據挖掘的可用基礎數據［4］。

2.3 時空數據查詢回溯

地質災害隱患點相關數據按照歷史年份歸檔，地圖可方便切換對應年份地質災害調查點在行政區域內的分布，可按照調查點類型、災害類型、規模等級、災情等級、險情等級等條件，快速篩選符合條件的數據列表，同時，顯示各類型點的統計信息。

結合聚合熱力圖展示災害區域密度、分布、變化等情況。在同一區域內，有水文、氣象降雨、等高線、土地覆蓋等專題圖層，可疊加顯示，也可聚焦單個圖層。另外，時間軸形式可動態展示地質災害高程變化、分布變化［5］。

單個調查點提供卡片形式的信息展示，要另外提供各年份的性質類型、地層巖性、地質構造、地貌特征、地下水、控滑面結構、外形特征等歷史快照數據進行回溯。同樣，也提供了時間軸及可視化曲線等形式，直觀呈現該調查點在規模等級、災情等級、險情等級、發展趨勢等指標的變化。

2.4 以時空數據為基礎的隱患點發展趨勢分析

2.4.1 時空數據的隱患點發展趨勢分析方法

依據《地質災害調查技術要求（1∶50000）》（DD 2019-08），將地質災害隱患點發展趨勢分為不穩定、基本穩定、穩定。本文在隱患點發展趨勢的定性評價基礎上，選取地質災害隱患點在規模等級、災情等級、險情等級3 個維度上的時空數據變量作為分析因子（見圖1），對單個地質災害隱患點的發展趨勢評價進行修正。若隨著時間的推移，隱患點任何一個分析因子的等級下降，則隱患點發展趨勢評價等級下調1個等級；若任何一個分析因子的等級上升，則發展趨勢評價等級升高1個等級；若隱患點完成了工程治理，則發展趨勢評價等級下調1個等級；其他情況保持評級不變［6］。

圖1 隱患點時空數據折線圖

2.4.2 具體案例變化分析

選取益陽市5個典型地質災害隱患點進行發展趨勢分析應用，分析結果見表1。

表1 益陽市典型隱患點發展趨勢分析表

單個隱患點案例：本文選取益陽市赫山區岳家橋鎮大塘村黑瓦屋組滑坡（HS0017）作為本次研究案例，對其時空檔案分析得知，2014年1∶50000 地質災害詳查相較2008年1∶100000地質災害調查資料而言，滑坡體體積由12 萬m3擴大到29.3 萬m3，規模等級仍為中型，參考隱患點平面圖（見圖2和圖3），災情不變，險情由小型上升為中型，威脅財產由60 萬元上升至600 萬元；三大分析因子中險情等級隨著時間推移變大，故發展趨勢評價等級由基本穩定修正為不穩定。

圖2 2008年H S0017 隱患點平面圖（威脅居民3 戶）

圖3 2014年H S0017 隱患點平面圖（威脅居民5 戶）

3 單體地質災害風險評價修正

3.1 已有的單體地質災害風險評價方法

單體地質災害風險評價應在典型地質災害成因機理研究的基礎上，確定地質災害體的影響因素、失穩概率、破壞模式及運動路徑，并初步預測危險區范圍及威脅對象。

危險范圍預測可采取現場調查、歷史統計、數值模擬、公式計算等建立滑坡地質模型，模擬不同工況滑坡危險區范圍；崩塌危巖危險范圍預測可采取二維或三維計算軟件選取典型坡面，模擬不同工況的崩塌危險區范圍；泥石流、地面塌陷等地質災害可選取合適方式進行危險區范圍預測［7］。

依據地質災害活動性特征劃分地質災害活動等級，依據地質災害危害對象劃分單體地質災害危險性等級，再以活動等級、危險性等級評價結論為依據，代入單體地質災害風險定性評價表，選取益陽市5 個典型地質災害隱患點進行風險等級評價應用。

3.2 基于趨勢分析結果的單體地質災害風險評價方法修正

依據已有的單體地質災害風險評價方法，本次研究在單體風險等級評價結果的基礎上，依據隱患點的發展趨勢評價對單體地質災害風險評價進行修正。若隱患點發展趨勢評價為不穩定，則單體地質災害風險等級升高1個等級；若發展趨勢評價為基本穩定，則保持風險等級不變；若隱患點發展趨勢評價為穩定，則單體地質災害風險等級下降1 個等級，在風險等級結果評價的基礎上進行修正，修正后風險等級如表2。修正后的風險等級評定將隱患點的歷史變化趨勢和工程治理情況納入到風險評級的考慮范疇，使單個地質災害隱患點的評價由靜態變為動態風險管控［8］，風險等級結果如表2所示。

表2 益陽市典型隱患點單體風險等級評價結果修正表

4 結語

根據本次研究，在充分收集以往資料的基礎上，構建了地質災害時空數據管理系統，通過時空數據的變化統計結果，修正了地質災害隱患點的發展穩定趨勢評價及單體地質災害風險評價方法，為地質災害隱患點的動態管理、防治管理提供了依據。