GIS在滑坡災(zāi)害研究中的應(yīng)用

艾合買提·依布拉音 孫天天 馬琳

摘 要：滑坡災(zāi)害是在地表一定空間范圍和一定時間尺度內(nèi)發(fā)生的自然地質(zhì)現(xiàn)象，盡管不同區(qū)域、不同類型的滑坡災(zāi)害的現(xiàn)象與過程各異，形成的機理有別，但滑坡災(zāi)害一般是在環(huán)境因素和觸發(fā)因素共同作用下的結(jié)果。這些因素都與空間信息有關(guān)，利用GIS技術(shù)不僅可以對各種滑坡災(zāi)害及其相關(guān)信息進行管理，而且可以從不同的空間和時間尺度上分析滑坡災(zāi)害的發(fā)生與環(huán)境因素之間的相互關(guān)系，評價滑坡災(zāi)害可能發(fā)生的災(zāi)害范圍與風險程度。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；滑坡災(zāi)害；空間分析

引言

滑坡發(fā)生頻率與影響因子之間的統(tǒng)計關(guān)系是滑坡災(zāi)害半定量空間預(yù)測的基礎(chǔ)。通過對滑坡空間分布及其環(huán)境背景數(shù)據(jù)層的GIS圖層操作，可以獲得滑坡與影響因素綜合數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上利用GIS統(tǒng)計分析功能對數(shù)據(jù)庫屬性項進行統(tǒng)計分析，可獲得滑坡發(fā)生頻率與各影響因子，如地形坡度、坡向、高程、植被覆蓋、土地利用類型、地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造等之間的統(tǒng)計直方圖或餅狀圖等，進而可據(jù)此對易滑地質(zhì)環(huán)境條件進行綜合分析。如Larsen和Torres-Sanchez對Puertorico三個典型研究區(qū)以航空遙感影像為數(shù)據(jù)源，以GIS為工具，對滑坡發(fā)生頻率與環(huán)境背景因素的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)坡度大于120、高程大于300m的北東東向斜坡為易滑地質(zhì)環(huán)境條件；Gao采用航片作為滑坡數(shù)據(jù)源，將解譯的滑坡數(shù)據(jù)層與地形數(shù)據(jù)（包括坡度、高程、坡向和坡形）進行疊加分析，發(fā)現(xiàn)中等高程的北、北東向和西、北西向坡坡度陡的凹坡為滑坡易發(fā)區(qū)；筆者以香港大嶼山為研究區(qū)，以GIS為技術(shù)支撐工具，在開展自然滑坡風險評價時，根據(jù)滑坡發(fā)生的空間位置自動提取滑坡發(fā)生源地的地形條件，通過統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)坡度>200、高程為100-500m的南坡為易滑地形條件。

1 GIS特點

GIS的最大優(yōu)勢是以圖形的方式表達滑坡的位置和屬性，即滑坡可視化。在滑坡信息表達中GIS最直接的應(yīng)用是滑坡的空間位置表達，GIS技術(shù)與計算機多媒體技術(shù)的結(jié)合更可以生動表達滑坡信息[2]。在滑坡的研究中，不論是滑坡分布、風險區(qū)劃、風險評估結(jié)果、滑坡易損性分析、滑坡防治規(guī)劃等均可以地圖表達。在這方面G1S已得到了成功的應(yīng)用，使用中的難點在于多尺度數(shù)據(jù)的融合使用、滑坡風險評價中最小評價單元的選取等.簡單的理解，滑坡分析包括滑坡易損性分析、滑坡時空分析、滑坡運動分析、滑坡風險區(qū)劃等在內(nèi)，由信息到知識、由現(xiàn)象到規(guī)律、由已知到未知的分析過程。在滑坡分析中，GIS主要作用是發(fā)揮其空間分析功能，使傳統(tǒng)方法下不好解決的問題清晰表達出來。

2 滑坡災(zāi)害應(yīng)用研究的技術(shù)思路

利用GIS進行空間分析，關(guān)鍵點就是空間建模問題。一般而言，空間模型是為了解決問題的方便而對現(xiàn)實世界的再現(xiàn)。借助模型我們可以理解、描述或預(yù)測現(xiàn)實世界的事物是如何相互作用的。下文總結(jié)某縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用實例具體概念建模過程如下：

2.1 描述問題

為解決實際問題，首先要清晰的描述要解決的問題和最終的目標，從想要的結(jié)果入手，分析需要的地圖數(shù)據(jù)。某縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用研究是為了研究該研究區(qū)滑坡的影響因子與滑坡發(fā)生之間狀況，最終分析結(jié)果應(yīng)該得出坡度、坡向、巖層產(chǎn)狀于滑坡之間的定性或定量關(guān)系，如在順向坡比較容易發(fā)生滑坡、坡度不同范圍內(nèi)滑坡產(chǎn)生的比率等等[3]。

2.2 分解問題

在問題描述清楚，想要的結(jié)果確定后，應(yīng)該進一步將問題分解為更細小的部分，直到知道了解決這個問題的大體步驟。對研究區(qū)來說，根據(jù)滑坡學的知識，可以得知影響滑坡活動的因素包括坡體的坡度、高程、坡向、巖層產(chǎn)狀等等，眾多影響因素共同作用造成了滑坡災(zāi)害的發(fā)生。然后進一步分析，坡體的坡度可以從坡度圖上獲取，而坡度圖則是由數(shù)字高程模型（DEM）派生出來的，因此首先要生成數(shù)字高程模型。另一方面，在以往的研究中把巖層產(chǎn)狀和坡向的空間組合作為影響因素來考慮的并不多見，而在本研究中這種組合則是分析滑坡易滑性的一個重要指標。

2.3 分析和準備輸入數(shù)據(jù)

現(xiàn)在問題已經(jīng)被分解成一組具體的目標和過程模型，并且已經(jīng)明確了需要哪些數(shù)據(jù)。接下來就需要對數(shù)據(jù)輸入以及數(shù)據(jù)庫的建立進行分析和準備。如等高線中等高距的大小要求和實際中的資料的可獲得性、巖層產(chǎn)狀點的選取等；搞清楚這些之后，就要著手準備所需數(shù)據(jù)：紙質(zhì)地圖需要矢量化、各種數(shù)據(jù)的存放形式等等[4]。

2.4 分析過程

在細分了問題，明確了具體目標，確定了分析過程，了解了所需數(shù)據(jù)，建立了所需數(shù)據(jù)庫之后，就是具體的利用這些數(shù)據(jù)來分析問題的過程了，即某縣滑坡地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用研究的過程了。

2.5 結(jié)果分析

對最終分析結(jié)果進行進一步分析，如順層滑坡是否占據(jù)了研究區(qū)滑坡總面積的大部分.如果出現(xiàn)問題則要重復前面的步驟、重新對數(shù)據(jù)進行分析，直到結(jié)論正確合理為止。概念模型建立起來之后，結(jié)合GIS具體的功能，則相應(yīng)的技術(shù)思路也就非常明了了[5][6]。從數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)處理到應(yīng)用過程模型對滑坡的影響因子進行分析，直到最后分析結(jié)果的圖形、圖表展示，一條相對完整的路線就建立起來了。其中雙變量統(tǒng)計分析中每一個參數(shù)因子單獨與滑坡分布圖進行對比分析，參數(shù)因子對比滑坡破壞產(chǎn)生的作用可以被計算出來。有許多統(tǒng)計方法可以計算各參數(shù)因子對滑坡產(chǎn)生的貢獻率大小。Van Westen等人曾經(jīng)使用簡單的密度函數(shù)來決定各參數(shù)的權(quán)重。區(qū)域中總的滑坡點密度可以用來作為計算權(quán)重的標準，這種權(quán)重可以通過與每種參數(shù)因子的總的密度對比而得到。由于評估中參數(shù)因子的選取是由執(zhí)行分析的專家完成，可以說雙變量統(tǒng)計分析法使專家主觀的專業(yè)知識和GIS客觀的以數(shù)理統(tǒng)計為基礎(chǔ)的分析能力得到完美的結(jié)合。當使用多變量統(tǒng)計方法時，所有在滑坡點處的因子都可以通過多元回歸方法與滑坡分布圖疊加分析、判別分析建立穩(wěn)定與不穩(wěn)定區(qū)域的相關(guān)關(guān)系。

結(jié)束語：

GIS技術(shù)為滑坡地質(zhì)災(zāi)害的地形地貌特征分析提供了實用、有效的方法，對區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評價具有良好的實用價值。需要指出的是，滑坡數(shù)據(jù)屬于歷史調(diào)查數(shù)據(jù)，鑒于目前區(qū)域滑坡災(zāi)害調(diào)查的局限性，有很多地區(qū)屬于有災(zāi)無害，可能有許多滑坡點沒有記錄，這會影響到統(tǒng)計結(jié)果的精度。

參考文獻

[1]邢建凱.滑坡地質(zhì)災(zāi)害成因分析與防治措施[J].世界有色金屬.2017（16）

[2]宋羅明，郭國平.滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查和防治治理探析[J].江西建材.2014（10）

[3]劉準.滑坡地質(zhì)災(zāi)害的評價方法及防治措施[J].低碳世界.2016（06）