基于GIS技術的地質災害風險調查研究

趙 軍

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉735000）

地災災害是自然和人為活動作用下引起的自然災害。其主要受到區域的環境條件、地質條件、氣候特征等自然因素和開路、挖礦、基礎設施建設等人類生產活動的影響[1-2]。由于區域環境條件存在差異性，因此各區域的災害類型也各異，主導性影響因素也存在差異性。地質災害一旦發生會對人民群眾的生命財產和基礎設施等造成巨大的威脅，甚至影響我國社會經濟發展的穩定性，生態環境的可持續性[3]。因此，對于地質災害隱患需要進行排除、摸清其發生發展的規律，合理利用現代科技手段進行防災減災等工作。

目前，國內外對于地質災害的研究主要集中于地災隱患點的排查和空間分布及威脅對象的研究，且以常規定性分析法、統計分析法、模糊評價法、層次分析法為主，同時研究內容主要集中在地質災害易發性程度上[4-5]。隨著地理信息技術的推廣和發展使用，出現了以計算機技術為主的方法，例如傳感器檢測法、深度學習法、信息量模型和ArcGIS分析法等[6-7]。與常規方法相比較，利用計算機技術不僅可以滿足不同區域的地質災害排查、應急調查、災害防治和災后重建需求[8-9]；也能夠實現全天候、全天時、遠距離的研究。

為了實現地災數據的共享和數據的查找更新，本文依據GIS技術，首先建立地災相關的空間數據，同時對影響地質災害的各影響因子進行空間分析和疊加分析，通過得到地質災害的危險程度和相關性結果來制定科學合理的防災減災措施。

1 空間數據的構建

空間數據的構建有利于實現資源的共享，而且數據庫的儲存空間小，管理方便，操作簡單容易，易于以后的查找修改和更新。本文以計算機技術為基礎，進行構建地質災害的空間數據，以實現地災數據的共享和相關單位之間的協作，也為制定科學合理的防災減災措施提供參考依據。

依據研究區以往地質災害詳細調查資料，同時結合前人研究的1∶50萬、1∶20萬、1∶10萬和1∶5萬地質災害的詳查資料，同時收集高程模型（DEM）、DRG、DLG等數據，研究以往重點區、一般區單元劃分、風險評價的依據，利用GIS對不同比例尺下研究區進行地質災害易發性分區定量評價。從地質災害孕災條件、發育特征基礎地質條件和承載體等誘發地災的因子出發，構建多層級地質災害易發性程度評價因子體系空間數據庫（圖1）。

圖1 地質災害易發性程度評價因子體系

2 空間分析

（1）基于構建的地質災害易發性程度評價因子體系，對各影響因子進行程度范圍的劃分，根據獲得的資料讀取承災體信息，對承災體重要性進行進一步判別，結合高分遙感影像圖、研究區地形圖、地質圖來設定評價單元相關參數，最后利用ArcGIS平臺生成地質災害易發性程度評價單元，且采用層次分析法（AHP）確定每個影響因子的權重。

（2）在ArcGIS中將研究區以100m×100m的柵格網格劃分，同時將地質災害易發性程度評價各因子進行柵格化處理，最后用重分類命令指定地質災害易發性程度評價因子的強度指數（b）i。

（3）采用ArcGIS中柵格計算器對研究區地質災害易發性程度評價各因子的柵格數據進行加權計算和生成相應的柵格圖像，其中計算得到的柵格圖像單元的權重值為研究區地質災害易發性程度指數值（A），計算公式如下：

式中：A為研究區地質災害易發性程度指數值；ai為第i個地質災害易發性程度評價因子的權重；bi為地質災害易發性程度評價因子的強度指數（b）i。

（4）結合實地踏探考察的結果及研究區地質災害易發性程度指數值A的大小進行不同等級的易發性分區，A值越大表示地質災害危害性越大，越小表示地質危害性越小，本研究主要劃分為：極易發、易發、輕度易發、不易發等四種。

3 疊加分析

地質災害受多種因素影響，在研究分析過程中往往依據一個影響因素很難做出科學合理的判斷，必須進行必要的綜合分析，因此需將各種影響因素進行標準化和統一化處理，賦予不同的權重值來進行綜合性的分析。而疊加分析滿足了這種需求，故本文采用加權疊加分析來分析地質災害易發性程度。

利用ArcToolbox下的空間分析中的加權疊加對研究區地形、氣候、水文、土質、幾何特征、結構類型、活動面、位置信息、巖性、走向、傾向、傾角、居民點、道路、橋梁和其他基礎設施等16個地質災害易發性程度因子的柵格圖進行加權疊加分析，按加權分析得出的加權值將研究區劃分為高易發區、中易發區和低易發區。

4 空間統計分析

空間統計分析是以空間研究對象的空間位置關系為前提，對研究對象的相關因子進行數值上的相關性分析，把相關因子的屬性數據與空間位置結合起來，克服了傳統分析方法僅考慮樣本值，而忽視了相關因子在空間位置上的分布特征缺陷，從而實現了進一步合理解釋地理事物在空間上的相互關系，也有利于判定主要的影響因素和大大減少了人為主觀性和錯誤性的可能。Moran指數對地形、氣候、水文、土質、幾何特征、結構類型、活動面、位置信息、巖性、走向、傾向、傾角等影響因素進行顯著性水平分析，根據Moran指數散點圖中各個點在研究區的象限的分布情況，分析各因素的聚集類型，進而判斷出地災的發生規律及特點。

5 地質災害治理方案

地質災害傳統的治理技術通常分為工程措施、生物措施和生態修復措施等，由于地質環境的復雜性，每個區域要依據本區的實際情況實施科學合理的措施。隨著科學技術的發展，GIS滿足了各區制定不同措施的需求，也遵循“預防為主，防治結合”的原則，確保了人民生命財產的安全。治理地質災害技術流程圖如圖2所示。

根據上文的分析，針對研究區不同地災的形成、運動及危害特征，制定防范泥石流、滑塌、崩塌等地質災害的基本思路，對泥石流以攔擋排導為主、預防為輔；并對研究區發育的溝谷型和坡面型泥石流進行探討，溝谷型泥石流治理多以重力壩或格柵壩、排導槽等為主，研究區坡面型泥石流治理多以谷坊群、截水溝等為主。對滑坡進行加強監測，提早做好預報，有條件的地區可以采取工程措施等。對于崩塌災害而言，可以實施一些護墻、護坡等遮擋斜坡上部的崩塌落石的工程措施，對于易發的崩塌災害，通過進行削除危險斜坡排除危害，也可通過嵌補、錨固等措施降低災情的發生。

6 結論

當前受全球變暖的影響，地質災害呈現多發的趨勢，頻發的各類地災嚴重影響著我們脫貧攻堅的成效、經濟的平穩發展、人民的生命財產安全。當前需要進一步加強的是利用地理信息技術建立高效科學的防災減災數據庫系統和有效判別地質的發育規律，利用GIS技術發現滑坡、泥石流、崩塌等地質災害的隱患點，建立相應的監測機制。同時，利用GIS數據庫為政府部門制定相關政策和建立完善的“群測群防“”專群結合”監測預警體系提供一定的數據支撐。