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王涛解说地理信息系统在地质灾害中的应用
695 2022-01-28 10:58

摘要:本文首先详细介绍了地理信息系统和地质灾害的概念和特点,并在此基础上对比分析了传统地质灾害监测手段和地理信息系统监测方法在地质灾害监测、预测、评估及防治方面的优缺点,通过本文的研究,能够在未来地址灾害监测,评估等方面提供信息技术和手段。

关键词:地理信息系统;地质灾害;特点;应用

0引言

地理信息系统作为一门新兴综合交叉学科,正从分散的、单一功能发展为多功能的共享信息系统,目前已经被广泛应用到农业,气象,林业,地矿,灾害等多个领域。通过搜集具有空间信息的相关数据,综合利用地理信息系统的分析功能,对所获得的空间数据进行分析和处理,以便能够为管理者进行决策提供科学的可到的数据支持。本文通过对地理信息系统和地质灾害特点进行分析,研究地理信息系统如何在地质灾害领域中得到充分利用。

1地理信息系统的概述及特点

地理信息系统科学是地理学与计算机科学交叉学科,它是在计算机的软件和硬件支持下,对搜集到的具有地理空间和属性信息的数据进行处理和分析,通过人为或人工智能的方式解决问题,是集成数据搜集,管理,处理,分析,决策为一体的一门综合的技术科学,目前已经广泛的应用到各个领域中。地理信息系统具有三维空间性,时间动态性和多源海量数据分析和处理的特点。其重要特征是在计算机软硬件的支持下,能够将多源的遥感数据,地理数据,地图数据以及其他的社会经济数据(空间化)进行处理和分析,对具有不同属性信息和空间信息的数据进行分类处理,按照给定的标准,对数据进行标准化处理,实现海量数据的科学化管理;另外,构建地理空间决策模型是地理信息系统的一个重要特征之一,它可以将标准化处理后的数据按照模型的需求进行输入,对数据进行模拟和预测,从而能够实现资源、环境和社会等因素之间的对比和相关分析,为决策者在未来情景模式变化下的地理要素变化提供科学依据。

2地质灾害的概念及特点

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、生态环境造成破坏和损失的不良地质作用或地质现象。主要有崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷等,对人类社会的生存环境产生重要影响的灾害。

(1)崩塌:

是指陡坡上的岩土体,受到内力和外力相互作用,导致其稳定性遭到破坏,突然脱离母体向下崩落的地质现象。

(2)滑坡:

是指斜坡上的土体或岩体,由于受到自然因素(地震,暴雨等)或人为因素(爆破)的影响下,沿着一定的滑动面,整体地或部分土体或岩石沿滑动面向下滑动的现象。

(3)泥石流:

是指受到各种自然因素(暴雨)或人为因素(森林砍伐等)综合作用下,在山区或沟谷中出现的,含有大量泥沙和石块等固体物质的洪流,是高浓度的固体和液体的混合颗粒流。

(4)地面塌陷:

地面塌陷是指地表岩、土体在自然或人为因素作用下向下产生陷落,并在地面形成塌陷坑(洞)的一种动力地质现象。

(5)地裂缝:

地表岩、土体在自然或人为因素作用下,产生开裂,并在地面形成一定长度和宽度裂缝的现象。

(6)地面沉降:

在自然因素和人为因素作用下形成的地面垂直下降的现象。人为因素主要指开釆地下水、油气资源以及局部性荷载等。地质灾害通常具有必然性或不可避免性、周期性、群发性、与社会经济的互馈性、可防御性和防治的长期性等特点。必然性:地质灾害发生是在自然或人为因素以及多种地质灾害形成条件和影响因素叠加作用,它的发生是各种要素渐进累积的结果。周期性:地质灾害发生的规模、频率及破坏程度随时间发生有规律的强弱交替变化的现象。研究地质灾害的周期性特点,对于认识地质灾害活动规律,进行地质灾害预测、预报具有十分重要的意义。群发性:一个地区或区域内大量地质灾害同时并发的现象。如强烈地震常在震中及周围地区引发大量的地裂缝以及崩塌、滑坡、地面塌陷;大面积的暴雨、洪水常引发数以千万计的崩塌、滑坡、泥石流。群发性地质灾害数量多、分布广,不但破坏损失严重,而且防治尤其困难。与社会经济的互馈性:在地质灾害易发区,地质灾害的发生对社会经济发展产生严重的阻碍;而稳定的地质环境,则能促进社会经济的发展。可防御性:虽然许多地质灾害都具有突发性,但通过对地质灾害类型及成因的综合分析,能够防止某些地质灾害的发生或将其造成的损失降到最小。防治的长期性:地质灾害的治理,需要经过几年甚至十几年才能达到治理效果。

3地理信息系统在地质灾害中的应用

地理信息系统在地质灾害中的运用主要包括,对地质灾害的监测,地质灾害的快速评估、地质灾害的模拟,地质灾害的预测以及地质灾害防治等方面。

(1)地质灾害监测:

单纯依靠传统的地面调查的方法监测地质灾害,不仅周期长、费用高、见效慢,有些地方交通不便,特别是地质灾害频发地区,地面调查工作难度较大,危险性高,且难以准确判断[1];利用地理信息系统技术,通过获得到的多源遥感数据,通过人机交互方式对受灾地区进行解译同,可以准确、直观、全面、多角度、快速的观察和研究地质灾害的发生和发展过程,以便降低灾害对生命财产的损失,为科学决策提供及时可靠的数据。

(2)地质灾害损失快速评估:

地质灾害发生后,可能造成道路及通讯的中断,人员及设备很难及时到达灾害中心,对于地质灾害程度及造成的损失不能及时掌握,直接影响救援及物资的投放[2];利用地理信息系统海量的地理信息数据,可以解译并对比分析地质灾害发生前及发生后的遥感影像,能够快速确定地质灾害中心区域破坏程度及损失,对后续救援及治理具有重要指导意义。

(3)地址灾害模拟:

依据地质灾害发生的条件,将可能发生地质灾害地理要素逐个加入到地理信息系统中,通过地理信息的空间叠加和判别功能,并结合地质灾害发生的临界值,对地质灾害的发生和发展过程进行判断,采用地理信息系统构建的场景,模拟地质灾害发生、发展、形成的过程,模拟地质灾害产生后对周边环境的影响,全方位、多角度挖掘灾害信息,为地质灾害预报提供科学依据。

(4)地质灾害预测:

利用传统方法对地质灾害的预测不但费时,费力,对突发性地质灾害往往预测比较困难;利用地理信息系统,通过收集同一地区特别是地质灾害易发区不同时段的气象、水文、土壤、岩石等资料,利用计算机及相关软件,建立相应的数据库及数字模型[3],通过模拟该地区环境地质条件特征及发展变化趋势,能够模拟甚至预测地质灾害的发生[4]。

(5)地质灾害防治:

传统的地质灾害防治方法,其重点主要放在了“治”上,通过工程及技术手段对地质灾害进行综合治理,通常需要投入大量的人力、物力和财力,有时达到的效果并不理想;利用地理信息系统,将地质灾害区的地学特征及信息进行搜集、整理、输入,通过地理信息系统的数据模拟及模型分析,对于预测可能发生地质灾害的地区进行人工干预,将可能诱发地质灾害的因素进行综合处理,能够减少甚至避免地质灾害的发生[5]。

4结论

利用地理信息系统的空间性、动态性及海量数据的处理能力,通过搜集地质灾害易发区气象、水文、土壤、岩石等资料,建立数据库及数字模型,通过对数字模型的反演,能够预测灾害、指导救援,因此将利用技术手段避免地质灾害发生成为可能。但由于不同地区引起地质灾害的原因不能完全一致,因此建立的地质灾害反演与预测模型也不尽相同,如何将同一预测模型应用到不同的地区,将是值得探索的。

参考文献:

[1]黄世秀.GIS在环境地质研究中的应用[J].资源调查与环境,2010,(1).

[2]徐慧芳.地理信息系统在地质灾害评估中的应用[J].内蒙古科技与经济,2009,(1).

[3]卢以堂.地理信息系统及其在地质灾害研究中的应用[J].中国水运2008,(1).

[4]余波,陈占恒.水电工程地质灾害调查中的遥感技术应用[J].贵州水电发电,2004,(5):18-22.

[5]李焯芬,陈虹.雨水渗透与香港滑坡灾害[J].水文地质工程地质,1997,24(4);34-38.

作者:李艳清 单位:吉林省地矿勘察设计研究院

王涛解说地理信息系统在地质灾害中的应用

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