地質災害防治gis的形式

❶ 全球地質災害態勢及防治趨勢

隨著全球氣候變暖，地殼活動進入一個相對活躍期，再加上重大工程的開工建設等人類活動的影響，世界各國正在遭受前所未有的地質災害威脅。崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害日益增加。地質災害已經成為當代地球科學的熱點領域。本屆大會除了在「每日主題」報告會中專門設立地質災害專題外，還有多個討論會涉及地震、火山活動、海嘯（風暴潮）、滑坡、崩塌、泥石流等主要地質災害類型，其他災害如暴雨、洪水等氣象災害也被納入到地質災害專題。

縱觀本屆國際地質大會，與地質災害專題有關的地球科學熱點領域包括以下幾個方面。

一、地質災害調查檢測新技術和新方法

干涉雷達測量和差分干涉雷達測量技術作為快速、精確（毫米級）的獲取地形數據的技術，日益受到重視，有很多的研究都是利用這兩種技術開展滑坡監測和制圖。隨著GIS制圖和數據分析處理能力的日益增強，有限元理論的2D或3D模型應用於滑坡、崩塌等的穩定性計算和評價已經很普遍。安吉·梅瑞（Andrea Merri）等採用Flac3D軟體對義大利思特朗博利火山進行3D地質建模，從而分析不同岩漿構造狀態下應力—應變狀態的變化，並對岩漿流動狀態進行預測。英國地質調查局已將3D地質建模納入戰略科學計劃（2005～2010年），與1999年出台的戰略科學計劃相比，最重要的變化就是從2D地質調查技術向3D地質調查技術轉變，例如「英國大陸的3D地學框架」和「海岸、大陸架和大陸邊緣的3D表徵」等研究計劃。隨著地理信息系統的發展，目前甚至已經出現了4D理論。

二、地質災害監測預警

地質災害早期預警系統不僅是一套技術設備，人類因素、社會元素和信息通信也是重要的組成部分。挪威是崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害頻發的國家（地區），於2005年成立Geo Extreme研究計劃，擬用4年時間對挪威今後50年地質災害情況進行評估。這個課題共包含4個研究模塊：模塊A主要目標是進行氣象參數與滑坡和崩塌之間的耦合性研究，為了進行這方面的研究，已經建立了包含滑坡和崩塌事件的資料庫；模塊B主要進行區域氣候前景預測，重點是進行降水和颶風等極端氣候事件研究；模塊C利用模塊A和B研究結果生成關於挪威將來可能發生地質災害的分布圖，這項模塊主要研究4個能代表不同氣候區域的關鍵區域；模塊D研究過去和預測將來由地質災害引起的經濟損失情況，主要因素有由自然災害引起的破壞和減災措施所需要的費用、經驗能力培訓、預案方面的變化以及對於政策制定者的影響。

三、地質災害風險管理

地質災害風險評估與管理一直是國際上倡導和推廣的減災防災有效途徑之一。「降低風險、增加防禦」是本次大會地質災害的主題，也是2008國際地球年的十個主要研究課題之一。本主題集中討論了4方面問題：①人類是如何改變了岩石圈、生物圈和自然景觀，並因此產生對人類生命和環境有害的變化並誘發地質災害，同時增加了社會對地球（地質、地貌和水文氣象）適應的脆弱性？②我們應該採取什麼樣的方法和技術來評估人類和場地對災害的適應性，以及在全球范圍內我們該如何採用這些方法和技術？③在目前監測、預測和減災能力條件下，各地質災害類型之間相對比是什麼樣一種狀態，以及我們要採取什麼措施才能夠在短期內改變這種狀態？④在風險運用與政府（以及其他機構）掌握的對於每一種地質災害的風險、降低脆弱性措施及計劃（包括減災）之間存在什麼障礙？為了解決這些問題，本主題致力於與其他國際組織中的各研究項目達到一個整體平衡，主要焦點在這些問題怎樣與聯合國國際減災戰略兵庫行動框架的五個行動主題相銜接。

四、重大地質災害應急系統

盡管本屆大會很少有地質災害應急系統研究方面的論文，但是在專題討論過程中，不少研究者都提及了這一問題。地質災害應急系統的建設主要是根據各地區地質災害發育特徵，開展地質災害信息系統建設、防災減災演習和制定應急救災預案等。目前各國都有不同的地質災害應急辦法，但是在推廣應用方面還存在一定差距。西爾弗斯特·哥利姆斯達爾（Sylfest Glimsdal）等對挪威西部Akneset地區的一個斜坡體進行研究後發現該斜坡體有一塊很大的不穩定塊體，如果這些不穩定塊體整體滑動，這個滑坡將會誘發海嘯，並會對這個海灣上的多個建築物造成破壞性損失，通過對斜坡體數字建模、波浪數字建模和進行2D和3D數字建模對斜坡體穩定性、海嘯的產生和傳播過程進行模擬分析，最終預測了海嘯。在2008年的四川汶川大地震中，桑棗中學在地震發生後，只用了1分36秒，就組織2000多名學生下樓，全校師生無一人傷亡，創造了該次地震中的一個奇跡，這個奇跡的創造歸功於該校平時進行的消防防災演習和對建築物的修繕、加固。對於地震、海嘯等破壞力強的地質災害，也可以通過先進的地震、海嘯預警系統，提前發出警報，讓人員和車輛在海嘯到達之前轉移到安全地帶，是最有效的方法之一。

五、把地質災害風險性評估納入城市規劃和管理

隨著世界人口的增加和城市化進程的加快，各種地質災害成為制約城市發展規劃的消極因素，在城市規劃和管理中加強地質災害危險性評估工作是一項具有重要意義的工作。在本次大會上，有關學者介紹了所在國家（地區）的一些做法。英國是一個國土面積較小、海岸線狹長的國家，卻有非常多和正在增長的人口，對於土地利用方面的競爭一直很激烈，因此在一些可能遭受地面沉降、滑坡和洪水的地區進行土地利用和開發就有相當大的壓力，此外，還有一些被工業污染的土地需要進行改良和開發，在這些地區進行土地開發和建設時需要對這個地區的地質災害發育情況有較深入的了解。維克托·奧斯波夫（Victor Osipov）主要考慮莫斯科地質災害類型有滑坡、喀斯特、岩溶侵蝕過程和地下水洪流等，在地質災害發生過程評估的基礎上，繪制了莫斯科1∶5萬的地質環境現狀圖，並分析了根據市政規劃和職能分區的不同地質環境現狀的區域分布狀況，把莫斯科地區劃分為了非常不適宜地區、不適宜地區、較適宜地區和適宜地區等4類。

六、地質災害國際合作

盡管全球地質工作者開展了大量的工作，但地質災害仍然呈現大量增長趨勢。氣候的變化讓事態變得更加糟糕。2005年1月，由聯合國發起和建議在日本神戶通過了「2005～2025兵庫行動框架」。這項計劃有165個成員國討論通過，並且是截至目前在全球范圍內減少災難性自然災害最重要的文件之一。這項計劃明確了在世界各國及各國際組織應該採取什麼積極措施來達到較好的減災效果，另外，還闡明了世界減災委員會應該承擔的責任與義務。總之，這項行動計劃的基本觀點就是國際社會應該承擔起保護市民避免遭受災害的威脅。行動框架按地震、海嘯、滑坡和火山爆發等對地質災害進行了劃分，並且每類地質災害都有災難性事件的例子以及死亡率和經濟損失統計數據。在本項行動框架中，對合適的判別方法的重要性、風險減少措施（包括早期預警系統）、加強制度管理（包括建築物容納能力）等3個主要內容進行了更加詳細的討論。

由於國際科學理事會亞太地區辦公室所負責的地區人口佔世界大多數，並且因地質災害死亡的人數佔全球總死亡人數的80%，因此該辦公室決定創建一個關於地質災害和災難的科學計劃，該計劃初步考慮地震、洪水和滑坡等3種主要地質災害，目標是減輕自然災害。2002年提出了實施方案，後來這個方案發展成為全球觀測戰略8個主題之一，並由歐洲空間機構對外發布。2007年這項計劃又由法國地質礦產局改進。兵庫行動框架提出後，義大利、中國、日本等國家進行了相關的工作，2005年9月在北京召開的亞洲減災大會上，落實了兵庫行動框架，討論了十年內亞洲地區減災重點領域和區域合作內容。2007年第六屆亞洲工程地質災害區域會議在韓國首爾舉行，中韓之間簽訂了合作協議，對亞洲地區的地質災害合作研究進行了深入探討。2008年11月還將在日本東京召開國際滑坡會議，對相關問題開展進一步的探討。

（張永雙吳樹仁郭長寶張岳橋執筆）

❷ 基於GIS的地質災害行政區劃與防治（怎麼寫誰給個提綱或大概啊）有好多答案我分都給他

充分利用GIS的行政區劃，配合RS技術。
使GIS與RS兩圖層重疊，
分析地質災害范圍及影響；
預測災害范圍；
繪出地質不穩區。

❸ 最近在學MAPGIS軟體，想請問一下，MAPGIS在地質災害危險性評估中有什麼應用

主要是製作實際材料圖，地質災害易發程度圖、地質災害危險區劃圖等，國土部分提交的很多圖形數據格式也是基於mapgis格式的！

❹ 基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統研究

黃潤秋許強沈芳向喜瓊阮沈勇羅文強

（成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家專業實驗室，四川成都，610059）

【摘要】本文主要介紹了如何將現代地理信息系統（GIS）技術與一些用於多變數預測評價的數學模型有機地結合起來，快速高效地進行地質災害區域評價與危險性區劃。主要內容包括崩滑地質災害區域評價指標的選取和指標體系的建立、評價及預測的數學模型以及具體的實現過程，並通過一個實際例子說明該思路和方法手段的可行性、可靠性和先進性。

【關鍵詞】地理信息系統地質災害區域評價指標體系

1前言

隨著對山區資源開發利用的日益加劇，特別是我國目前正在實施的西部大開發戰略，山區流域地質災害已經直接影響到人民的生命財產安全和國家經濟的發展。而地質災害危險性區劃是全面反映災情，確定減災目標，優化防治措施，提高減災效益，進行減災決策的重要依據。

地質災害區域評價和危險性區劃的主要工作方法是在大量收集、分析處理基礎地質資料的前提下，運用恰當的數學統計模型，劃分出相應的危險性級別，然後從整體上對研究區進行危險性區劃。

由於各種地質因素在各個局部區域的差異性和復雜性，要做到較為精確的評價，需將整個研究區域分成若干個小圖元，根據各個小區域的不同情況，分別賦予不同的屬性，然後才能根據這些屬性進行區域評價和危險性區劃。這個工作依賴手工准備基礎數據工作量十分巨大，所以傳統的區域評價手段在實際應用中受到多方面的限制，常常只能人為地作出判斷，先分區，後評價，這樣割捨了區域內部本身固有的層次。

而地理信息系統（GIS）技術恰好可以很方便地管理多源數據，生成任意大小的圖元，還可以結合專業特點和具體問題進行二次開發用以空間評價預測，並能直觀顯示評價預測結果。同時，我們開發成功的基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統，已經實現了從基礎資料的收集與管理→評價因素的選取與定量→評價結果的直觀顯示流水線作業方式，大大地提高了工作效率，使崩滑地質災害的區域評價與危險性區劃初步達到實用化的程度。

2評價預測指標的選取及指標體系的建立

建立指標體系的目的主要包括兩個方面的內容：一是一般工程技術人員或軟體的用戶可根據該指標體系確定研究區各因素的取值方法；另一方面，該指標體系可以指導野外地質人員在進行地質災害危險性評價調查時有目的按照同一的標准進行地質災害評價預測因素的調查。

2.1評價預測指標的選取

影響地質災害發生的因素非常多，有基礎地質因素（地形地貌、地層岩性等），也有外界誘發因素（如地震、暴雨等），還有人為因素（地表和地下開挖、爆破等人類工程活動）。

評價預測因素的選取的基本原則為：從地質和工程地質的角度盡量全面地考慮影響地質災害發生的所有因素，通過廣泛地查閱文獻資料和對大量崩滑地質災害實例的分析總結，採用目標分析方法。首先將地質災害劃分為已有地質災害和潛在地質災害兩大類，分別對待，建立不同的指標體系。在此基礎上再將影響地質災害發生的因素分為基本因素和誘發因素，然後再進一步細分，直到子目標能夠用定量或定性的指標衡量為止（如圖1）。

圖1評價預測指標體系的結構

基本因素是指地質災害形成的基本條件和內在因素（內因），誘發因素是指影響和誘發地質災害演化和發生的外在因素（外因）。從圖1可以看出，基本因素主要為地形地貌、地層岩性、岸坡結構類型、軟弱地層狀況、構造情況、地面變形情況、植被發育情況、河流動力地質作用、水文地質條件、結構面組合狀況、岩體結構（裂隙發育程度）等。誘發因素主要包括降雨狀況、地震狀況以及人類工程活動強度等。

2.2評價預測指標的量化

從所選取的評價預測指標可以看出，影響地質災害發生的各種因素有些是定性的因素，如地層岩性、岸坡結構等；而有些又是測量或通過試驗得到的定量數據，如地震烈度、降雨量等。

為了便於數學處理和計算機識別，在實際操作過程中，首先應通過一定的方法，將定性因素定量化。同時，即使是定量數據，由於各個因素間數值差別較大（如地震烈度和降雨量），若將這種量值差別較大的因素輸入同一個數學模型進行分析處理，從數學上講也會產生較大的誤差。

因此，在將各個評價因素輸入分析評價的數學模型之前，需對這些因素進行量化處理，其具體處理方法為：①對於定性變數，採用專家打分法、統計分析法、信息量法或模糊數學方法進行量化取值；②對於定量數據，可採用標准化、規格化、均一化、對數、平方根等數值變換方法統一量綱。

表1為利用專家打分法對工程岩組進行定量化的示例。

表1利用專家打分法對評價預測因素進行量化的示例

2.3評價預測指標的篩選與優化

在不同的地區和不同的環境，上述各評價預測指標對地質災害的影響程度可能會有較大的差別，也就是說，在不同的地區上述各評價預測指標的主次關系可能會不一樣。同時，在大多數情況下，上述各評價預測因素本身並不是相互獨立的，各因素之間（如地形地貌與岸坡結構、岩體結構與裂隙組合狀況、水文地質條件與降雨狀況）往往存在著非常復雜的交叉和重疊關系。

因此，在具體的地質災害區域評價與危險性區劃過程中，往往並不是所採用的評價因素越多，評價的效果越好。因為，所採用評價因素過多，可能會間接地導致某些因素的重復利用，相當於人為地加大了該變數的權重。

對於具體研究區域，如何才能篩選出合理的評價預測指標，使評價預測結果最大限度地符合當地實際呢？我們認為解決此問題的關鍵應該針對不同的地區和不同的實際問題，確定各個評價因素對地質災害的影響程度（重要性），最好是先將各個評價因素按重要性程度排序，最終選取比較重要的因素作為真正的評價預測指標。這種篩選和優化評價因素的方法主要有：

2.3.1主成分分析

主成分分析是將多個指標化為少數指標的一種統計方法。它可以通過對數學方法對評價因素按對地質災害的影響程度大小進行排序，找出主要影響因素。

2.3.2兩兩比較法

將 k個評價指標作兩兩對比，列出比較結果表。如指標 B1比指標 B2重要，在B1行 B2列寫上3，而在B2行 B2列寫上1；若指標 B1與 B2分不出誰重要，則可在B1行 B2列和B2行 B1列都寫上2。例如，有5個指標的比較結果為：

∑為對該行的求和，λ為對∑的歸一化的結果。根據∑或λ的相對大小便可對其重要性進行排序。

2.3.3工程地質類比法

選用與研究區地質條件類似且研究程度較高的地區作類比，確定研究區的評價指標。

3地質災害區域評價與危險性區劃的數學模型

通過查閱大量的文獻資料表明，目前用於地質災害區域評價和危險性區劃的數學模型主要有如下幾種：邏輯信息法、判別分析法、信息量法、模糊綜合評判法、專家評分法、綜合評價法、變形破壞指數法、危險概率分析法以及神經網路法等。通過對其適用條件、可操作性、數據的可得性、分析結果的可靠性等多方面的分析比較，選定了回歸分析法、信息量法、不確定性分析方法（模糊綜合評判和模糊可靠度分析）以及神經網路方法作為地質災害區域評價和危險性分區的基本數學模型。

4基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統

在上述基礎上，我們基於Windows和GIS操作環境，採用面向對象的編程語言，開發了基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃系統。該系統不僅能充分利用GIS本身所具有的強大的空間數據管理與分析功能，還可以直接利用GIS的數據資源，方便快捷地實現地質災害的危險性區劃，為地質災害的勘察、評價、預測、防治提供了一套行之有效的方法技術和適用的工具。該系統的實現途徑見圖2。從圖2可以看出，地質災害區域評價與危險性區劃系統主要包括前處理、危險性區劃主模塊和後處理3個部分。利用該系統進行地質災害區域評價和危險性區劃需要經歷如下幾個步驟：

圖2地質災害區域評價與危險性區劃系統的實現途徑

（1）利用GIS軟體對研究區基礎地質資料（主要為指標體系中所列的各因素）進行數字化處理，對指標體系中所列出的各種評價預測因素最好採用單獨的圖層，分層數字化。

（2）根據指標體系對各評價預測因素所對應的數字化圖層賦予相應的屬性，這實際上是對各評價預測因素（指標）的初步定量化處理。

（3）為了提高分析評價精度，獲取足夠多的評價預測樣本，需對評價預測因素圖件進行網格化處理和圖元裁剪處理，並根據第二步的結果對這些細化的網格賦予各類評價因素屬性，同時將各個網格的信息（樣本的自變數和因變數）存入一專門的資料庫。

（4）在選中危險性區劃主模塊中的某種方法後，系統將自動從上述專門的資料庫中提取分析評價所需信息，評價完畢後將直觀地以圖形的方式顯示評價預測結果。

5基於GIS的地質災害區域評價與危險性區劃實例

5.1長江三峽庫區新灘—巴東段地質災害危險性區劃

為配合準備新一輪國土資源大調查的「一個計劃，四個工程」中的「地質災害預警工程」，國土資源部1998年年底擬在長江三峽庫區的新灘—巴東庫段（含香溪河）建立地質災害監測工程試驗（示範）區。全區面積為50km×50km，區內現已查明的滑坡崩塌計有124個，其中包括鏈子崖危岩體、新灘滑坡、黃臘石滑坡等國內外知名的地質災害體。

圖3神經網路模型得出的地質災害危險性區劃結果

我們收集了該區1:5萬地形圖、地質圖、降雨分布圖、地震烈度區劃圖、城市交通圖等圖件，利用 MapGIS數字化成電子地圖，並獲取大量野外現場調查資料，分類錄入相應圖件的屬性庫，並選取坡度、岩性、岸坡結構類型、已有動力地質現象、地面變形狀況、河流地質作用、構造復雜程度、人類工程活動等評價指標。作為試驗，在對研究區進行網格化時採用的基本圖元大小為500m×500m，最後實際獲取評價樣本（圖元）4459個。

通過利用我們所開發的地質災害區域評價與危險性區劃系統中的多種分析評價模型（圖3為神經網路模型分析結果）進行研究，得出如下結論：

（1）地質災害危險性區劃結果中穩定性最差的地段與已有的地質災害分布位置一般有較好的對應關系。這說明，地質災害頻發區對應地質災害最危險區，同時也從另一方面說明評價結果的正確性。

（2）地質災害最危險區一般沿河流呈帶狀分布。

（3）研究區最危險地段主要有3個，即黃臘石—黃土坡段、香溪河段、秭歸河段，其次在新灘和鏈子崖附近以及牛口鎮附近還分別分布有新灘—鏈子崖段和牛口段。

（4）通過現場調研結果表明，上述分析預測結果與實際情況能夠較好地符合，說明本文所採用的方法和技術手段是可行的，地質災害區域評價與危險性區劃系統的評價預測結果具有較高的可靠性，值得進一步推廣。

5.2金沙江溪落渡水電站近壩庫區地質災害危險性區劃

金沙江溪落渡水電站位於四川省雷波縣與雲南永善縣交界處的金沙江下遊河段的溪落渡峽谷。電站大壩採用雙曲拱壩壩型，壩高285m，庫容110億m3，總裝機容量1440萬千瓦，是我國擬開發的僅次於三峽的又一座巨型水電站。為進一步論證電站近壩庫岸穩定性，為庫區移民搬遷、地質災害防治及生態地質環境保護提供合理的規劃及決策依據，對該水電站近壩庫區的地質環境進行了基於GIS的綜合評價，圈定了地質災害危險地段。

根據野外調查、有關研究報告和1∶2.5萬的工程地質圖，在對本研究區基礎地質資料進行系統分析後，選取地形坡度、工程地質岩性、地質構造、岸坡結構類型、河流地質作用等為主要評價因素，將評價預測目標——危險性等級分為不危險、輕度危險、中度危險、重度危險四個等級，建立了相應的評價指標體系。按照山區流域地質環境評價與地質災害危險性預測 GIS系統的工作程式，在對研究區各種基礎圖件進行數字化，對各種評價因素進行定量化以及對矢量圖形進行柵格化處理後，採用數量化理論、信息量法、模糊綜合評判、模糊可靠度和神經網路等數學模型進行地質災害危險性區劃。

圖4和圖5分別為採用模糊可靠度方法所作出的溪落渡近壩庫區上游段和下游段的地質災害危險性分區圖。現場調研發現，危險性分區結果與野外調查結果基本相符。

圖4溪落渡近壩庫區（上游段）危險性分區圖

圖5溪落渡近壩庫區（下游段）地質災害危險性分區圖

6結語

通過本文的研究，主要取得以下成果：

（1）針對我國西南山區流域地理地質環境，形成了一套基於GIS的從數據採集→空間屬性資料庫建立→評價指標體系選擇→預測評價模型分析→地質災害危險性預測與區劃，較為完整的山區流域地質環境評價和地質災害預測的研究技術路線、方法體系和工作流程。

（2）建立了山區流域地質環境評價和地質災害預測的基本評價指標體系，並從多個角度提出了其數量化方法。

（3）基於GIS工作平台，研究開發了地質災害區域評價與危險性區劃系統，並在金沙江溪落渡水電工程庫區和長江三峽工程庫區新灘—巴東段對該系統進行了實際檢驗。應用結果表明，本文所提出的基於GIS的地質災害區域評價和危險性區劃的理論和技術方法可用於實際的地質災害評價預測，其評價預測結果基本與實際情況相符合。

在完成本項研究工作的過程中，曾得到國土資源部國際合作與科技司、地質環境司以及國土資源部長江三峽地質災害防治指揮部的大力支持和幫助，在此對他們表示衷心的感謝。

參考文獻

[1]陳述彭，魯學軍，周成虎編著.地理信息系統導論.北京：科學出版社，1999

[2]Wadge G.The potential of GIS modelling of gravity flows and slope instabilities[J].International Journal of Geographical Information Systems,1988,2(2):143～152

[3]Gupta R.P.＆Joshi B.C.Landslide hazard zoning using the GIS approach;a case study from the Ramganga Catchment,Himalayas [J].Engineering Geology,1990,28(1～2）:119～131

[4]沈芳，黃潤秋等.地理信息系統與地質環境評價[J].地質災害與環境保護，1999,11（1）:6～10

[5]沈芳.山區地質環境評價與地質災害危險性區劃的GIS系統[博士論文].成都理工學院，2000

[6]Mario Mejla-Navarro and Ellen E.Wohl,Geological Hazard and Risk Evaluation Using GIS:Methodology and Model Applied to Medellin,Colombia,Bulletin of the Association of Engineering Geologists, 1994,XXXI(4):459～481

[7]Gupta-R-P;Joshi-B-C,Landslide hazard zoning using the GIS approach;a case study from the Ramganga Catchment,Himalayas,Engineering Geology,1990,(28):1～2,119～131

[8]Campbell-Russell-H;Bernknopf-Richard-L,Forecasting the spatial distribution of landslide risk,Abstracts with Programs-Geological Society of America,1991,(23):5,145

❺ GIS在地質學中的應用

石油和礦產勘查要求多種數據集進行綜合分析。過去對數據存檔、檢索及迭加分析通常使用圖件或表格數據,對比與綜合要花費大量時間,遙感與GIS技術則為這些多源勘探數據綜合處理提供了現代化手段。

在石油等礦產勘查時,地質學家首先要對各種地質圖件、地球物理和地球化學數據、地震剖面以及遙感圖像等數據進行綜合分析,以便能清楚地了解各種不同數據集之間的關系。

地質數據通常也是由點、線、多邊形三種形態構成的。點數據以地球化學分析數據最典型,它與某一特定的取樣點有關;線數據可以是一條岩性分界線或一條斷裂;多邊形數據如某種岩類的出露范圍。這些數據,有的採用圖件形式,用顏色表示岩石類型(專題圖),符號表示地球化學取樣點位置,用等值線表示磁場測量值。許多地質數據還以報告、圖形或實驗室結果表格等形式提供。在GIS中,這些不同的數據集(如地球化學分析數據、航磁調查數據、地震數據、地質圖和地形圖以及遙感數據)經過數字化、編碼、矢量到網格數據轉換,產生連續或離散的數據集,存入建立起目標區的地質資料庫,圖13-1給出了地質地表數據的輸入,分析和建庫的過程。

在地質資料庫中,地質數據按專題內容分層存貯,幾何特徵以圖形圖像表達,屬性數據則記錄在二維關系表中,兩者為一對一或一對多的關系。於是,在這個數據模型的基礎上,勘探工作區的所有地球物理、地球化學、岩石學及輻射場的數據都可以納入資料庫。一旦工作區的地質資料庫被建立,地質學家便可以利用已有的專家(概念)模型來指導數據分析。例如,在石油勘探中,首先利用石油存貯條件與變數之間已知的物理、化學和地質聯系來分析資料庫提供的數據,對直接或間接與這些聯系有關的數據進行分析、處理、生成各種派生數據。表13-1顯示某工作區地質資料庫中的原始數據和派生數據集。用這些數據所提供的信息來選定油氣儲藏有利地區。

如將重力和航磁數據疊合,有助於對基底形態的分析。又由於基底形態對沉積蓋層構造發育有影響,因而據重力和航磁的一階、二階導數可推斷出構造的總體特徵。又如,基底隆起地區可能影響蓋層構造特徵,基底凹陷的地區沉積厚度較大,可能成為盆地的沉積中心。

圖13-1 地質地表數據處理、分析及建庫流程圖

背斜構造是重要儲油構造。是油氣勘探資料庫的重要內容。構造的向下延伸范圍是一個最有價值的參數,目前的技術水平還難以確定。在資料庫中,背斜用多邊形表示,並以背斜軸為中心向下延展來定性表達背斜的地下影響范圍。

斷層對油氣的生、儲、蓋都很重要。斷層等密度圖與線性體等密度圖是用任一網格單元范圍內斷層/線性體出現的頻數來定義的。用鄰域分析法計的研究區內圍繞每一象元的5×5象元陣列中斷層出現的次數。結果圖顯示出斷層/線性體密度。將斷層等密度和線性體等密度圖進行疊加,合成出一幅描述斷裂密度的新圖。對蓋層斷裂密度高值地區進行分析,判明它對區域油氣運移和儲集的具體作用。

表13-2給出某研究區域模型及其對應的權重,系統據此運行後生成一個新圖像。圖像的像元值等於各輸入的權值求和,將它們進一步分段,便可以表達工作區中油氣產出有利性的不同級別,最後圈出高概率產油區。

這種技術方法同樣適用於其它礦產勘查、區域成礦預測,工程地質災害評估與預測等。

GIS技術的引入可能極大改變地質學家的工作模式,使地學工作者面臨的對多源地質數據的採集、配准、存儲、分析、綜合與檢索工作,變得形象直觀、靈活多樣、快速准確,使各種地學模型的生成和發展,在技術上有了主要的支撐系統。

表13-1 原始和派生地質數據

表13-2 模型的輸入與數字加權

❻ 地質災害的防禦

地質災害防治的基本方法
崩塌、滑坡防治的基本方法主要是各種加固工程如支檔、錨固、減載、固化等，並附以各種排水(地表排水、地下排水)工程，其簡易防治方法是用粘土填充滑坡體上的裂縫或修地表排水渠。泥石流災害防治的基本方法是工程設計和施工中要設置完善的排水系統，避免地表水入滲，對已有塌陷坑進行填堵處理，防止地表水注入。
崩塌、滑坡災害的應急防治措施是：視險情將人員物資及時撤離危險區；及時制止致災的動力作用；事先有預兆者，應盡早制訂好撤離計劃。躲避泥石流不應順溝向下游跑，應向溝岸兩側跑，但不要停留在凹坡處。 國務院在關於加強地質災害防治工作的決定中，提出「到2020年要全面建成地質災害調查評價體系、監測預警體系、防治體系和應急體系」的地質災害防治目標。而雲南省地質災害預警中心於2013年7月份完成「地質災害氣象預警預報」項目，在MapGIS K9互聯網GIS平台的基礎上，搭建一套省級、地州級共用的地質災害預警預報系統。該地質災害預警預報系統主要基於地質環境背景、氣象資料及歷史地質災害等分析研究，對雲南地質災害氣象預警區進行劃分，建立地質災害預警資料庫和適合雲南全省的預警預報模型。雲南省地質災害氣象風險預警系統，利用計算機技術、GIS技術和網路技術，實現雨量管理、預警分析、災害管理、地圖管理、系統設置等功能。

❼ GIS可以用於地質災害和土地污染模擬嗎

當然可以。地理信息系統 (GIS) 是表達處理以及分析與地理分布有關的專業回數據的一種技術，它提供了答一種快速展示有關地理信息和分析信息的新的手段和平台。 從20世80年代以來，GIS在災害管理中得到逐步深入的應用：從簡單的災害數據管理、多源數據集數字化輸入和繪圖輸出，到DTM和DEM模型的建立和使用；從GIS結合災害評價模型的擴展分析；到GIS與決策支持系統的集成；再到WebGIS。GIS的核心是空間數據管理子系統，由空間數據處理和空間數據分析構成。運用GIS所具有的數據採集和提取、轉換與編輯、數據集成、數據的重構與轉換、查詢與檢索、空間操作與分析、空間顯示和成果輸出及數據更新等功能，我們可以根據地質災害評估的需要，建立以GIS技術為基礎的、用於地質災害評價的空間分析模型，評價結果可以圖層的形式顯示或者報表、表格形式輸出，為專業部門或決策部門提供災害管理和決策依據。武漢智博創享已經在這方面有不少案例了，可以網上查查看。

❽ 基於GIS的滑坡災害危險性評價

一、達曲庫區地質背景

為綜合評價工程區滑坡的危險性，選取達曲流域為研究對象，採用GIS技術對該區域的滑坡進行危險性評價。主要思路是通過對已查明的滑坡的統計分析建立研究區的危險性分析指標體系和信息量模型，然後運用GIS技術實現研究區的危險性分區。達曲為雅礱江的一級支流鮮水河的支流，是一期工程輸水線路的起始調水河流，研究范圍如圖10-1所示。達曲曲折多彎，在然充鄉上游的亞隆塘自西北流入庫區，流至然充寺附近向南偏轉為SSE向，在奪多村流出庫區。庫區河谷海拔一般為3580～3700m，相對高差為400～900m，屬於輕微—中等切割的高山區。兩岸山脊多呈渾圓狀，兩岸岸坡基本對稱，坡度一般在20°～40°之間。區內植被發育，兩岸山坡多被灌木、樹木及草皮覆蓋，基岩露頭少。

區內出露地層有三疊系和第四系。其中以三疊系分布面積最大，為一套非穩定型復理石碎屑岩建造，遭受區域低級變質作用，形成區域變質岩，其變質程度很低，原岩結構、構造等特徵保留完好。主要出露上三疊統的雜谷腦組（T₃z）、侏倭組（T₃zw）、兩河口組（T₃lh）。第四系沉積物的成因類型主要有沖積、洪積、殘坡積等，其中以沖積為主，主要沿達曲溝谷及其支流呈帶狀分布。

達曲庫區處於巴顏喀拉褶皺帶的中巴顏喀拉斷褶帶，區內褶皺構造比較發育，主要沿NWW向展布，一般形成復式背斜或向斜。褶皺構造與斷裂構造相伴產出，褶皺的完整性多被破壞，形成斷層—褶皺的構造組合樣式。根據庫區內地下水的賦存條件、含水介質特徵，可劃分為第四系鬆散岩類孔隙水和基岩裂隙水兩大類型。第四系主要分布於河谷中，是庫區第四系孔隙水主要分布區。基岩裂隙水分布於斷層、裂隙及風化帶內，主要受大氣降水補給，排泄於溝谷及河流內。庫區地表水和地下水多為無色、無臭、無味、清澈透明的淡水。水質類型以HCO₃-Ca型為主，局部為HCO₃-Ca·Mg及HCO₃-K＋Na·Ca型；pH值在7.08～7.65之間，屬弱鹼性水；多屬軟水或極軟水，少數屬微硬水。按照環境水對混凝土腐蝕性的判別標准，

南水北調西線工程地質災害研究

含量小於250mg/L，對混凝土無結晶性侵蝕；侵蝕性CO₂含量均小於15mg/L，對混凝土無分解性侵蝕。綜上所述，庫區水質較好，對混凝土均無腐蝕性。

二、滑坡災害危險性分析基本思路

在收集大量的基礎地質環境資料前提下，通過建立合適的分析指標體系，運用恰當的數學分析模型，對工程區進行滑坡災害危險性等級劃分，即危險性分區。基於GIS的滑坡災害危險性分析，將運用的數學模型滲透於各個操作方法中，後面的章節將詳細介紹危險性分析的步驟。

圖10-1 達曲流域工程地質示意圖

1.影響因素選取

工程區影響因素的選取按照以下步驟進行。通過資料、現場調查後大概確定滑坡災害的影響因素。滑坡災害影響因素的選取沒有一個統一的標准，主要是針對工程區的實際情況確定。本書選取滑坡災害危險性的主要影響因素為地貌條件（坡度、相對高程）、地質構造（距斷層距離）、地層組合、水的影響（距水系距離），主要是基於以下考慮：(1)影響滑坡的基本因素為地貌條件、地質構造、地層組合；(2)誘發因素為水的影響。由於工程區的降雨資料以及人類工程活動資料無法獲取，所以就不在分析范圍之內，這兩種因素對工程區的滑坡災害危險性沒有大的影響，是因為工程區的范圍內降雨量基本上是一致的，同時工程區處於高山峽谷段，目前人類工程活動影響較小。

2.工程區影響因素分級

影響因素分級的目的是確立影響因素的主次關系，體現層次性。一般分為3級：一級指標是分類指標；二級指標為結構指標；三級指標為判別指標。這里選取的影響因素只有5個，所以對影響因素的分級進行簡化，考慮兩個分級指標，即一級指標為結構指標，分別為地形坡度、相對高程、地層組合、距斷層距離、距水系距離；二級指標為判別指標，是對一級指標的進一步細化。地形坡度分為≤25°，25°～30°，30°～45°，≥45°四類；相對高程分為≤3700m，3700～3900m，≥3900m三類；地層組合分為T₃zw¹，T₃zw²，其他三類；距斷層距離分為≤50m，50～200m，200～500m，≥500m四類；距水系距離分為≤50m，50～150m，150～300m，≥300m四類。

通過以上分析，建立了工程區滑坡災害危險性分析的指標體系，如表10-3所示。

表10-3 滑坡災害危險性分析指標體系

三、基於GIS的危險性分析模型

1.危險性分析模型的建立

一般情況下，由於作用於滑坡災害的因素很多，相應的因素組合狀態也特別多，樣本統計數量往往受到限制，所以採取信息量方法來評價滑坡危險性。採用的信息量模型為

南水北調西線工程地質災害研究

式中：I為預測區某單元信息量預測值；I_i為因素X_i對地質災害所提供的信息量；S_i為因素X_i所佔單元總面積；

南水北調西線工程地質災害研究

為因素X_i單元中發生地質災害的單元面積之和；A為區域內單元總面積；A₀為已經發生地質災害的單元面積之和。

基於GIS的危險性分析對工程區的劃分採用大小相同的單元柵格，所以上式中的單元面積就可能轉化成以單元個數計算。

2.信息量表達式的計算

在影響因素圖層柵格化和滑坡災害點樣本的分析過程中，應用GIS統計功能，獲取每個影響因素判別指標的單元個數，代入信息量模型式10-5，計算得到單元j的信息量表達式為

南水北調西線工程地質災害研究

當j中含有變數i時，X_ji＝1，否則X_ji＝0。（i＝1，2，…，18）

表10-4為信息量計算表。可以看出，變數X₁，X₄，X₇，X₁₀，X₁₈對滑坡災害的危險性沒有貢獻，屬於不相關因素，所以參與計算的變數為13個。

表10-4 信息量計算表

四、危險性分區及結果分析

1.單因素危險性分析

利用建立的各個影響因素柵格化數據圖層和信息量的數學模型，對工程區滑坡災害的單因素危險性分析如下：

（1）地形坡度

工程區地形坡度影響因素分為≤25°，25°～30°，30°～45°，≥45°四個范圍。地形坡度≤25°的柵格單元個數為30350個，占工程區面積的43％；地形坡度25°～30°的柵格單元個數為15521個，占工程區面積的22％；地形坡度30°～45°的柵格單元個數為22868個，占工程區面積的33％；地形坡度≥45°的柵格單元個數為1321個，占工程區面積的2％（圖10-2）。根據信息量模型的計算結果，地形坡度因素對滑坡災害危險性的貢獻大小依次為30°～45°，25°～30°。≤25°，≥45°的坡度范圍無貢獻。

（2）相對高程

工程區相對高程影響因素分為≤3700m，3700～3900m，≥3900m三個范圍。相對高程≤3700m的柵格單元個數為2494個，占工程區面積的4％；相對高程3700～3900m的柵格單元個數為13033個，占工程區面積的19％；相對高程≥3900m的柵格單元個數為54053個，占工程區面積的77％（圖10-3）。根據信息量模型的計算結果，相對高程因素對滑坡災害危險性的貢獻大小依次為≤3700m，3700～3900m。≥3900m的相對高程范圍無貢獻。

圖10-2 坡度分區柵格統計圖

圖10-3 相對高程柵格統計圖

（3）地層組合

工程區地層組合影響因素分為T₃zw¹，T₃zw²，其他三類。地層為T₃zw¹的柵格單元個數為24793個，占工程區面積的35％；地層為T₃zw²的柵格單元個數為33179個，占工程區面積的48％；地層為其他的柵格單元個數為12250個，占工程區面積的17％。根據信息量模型的計算結果，地層組合因素對滑坡災害危險性的貢獻大小依次為T₃zw¹，T₃zw²。其他類型的地層無貢獻。結果見圖10-4。

（4）距斷層距離

工程區距斷層距離影響因素分為≤100m，100～200m，200～500m，≥500m四個范圍。距斷層距離≤100m的柵格單元個數為1887個，占工程區面積的3％；距斷層距離100～200m的柵格單元個數為5979個，占工程區面積的9％；距斷層距離200～500m的柵格單元個數為8290個，占工程區面積的12％；距斷層距離≥500m的柵格單元個數為54066個，占工程區面積的76％（圖10-5）。根據信息量模型的計算結果，距斷層距離因素對滑坡災害危險性的貢獻大小依次為≤100m，100～200m，200～500m，≥500m。

圖10-4 地層組合柵格統計圖

圖10-5 距斷層距離柵格統計圖

圖10-6 距水系距離柵格統計圖

（5）距水系距離工程區距水系距離影響因素分為≤50m，50～150m，150～300m，≥300m四個范圍。距水系距離≤50m的柵格單元個數為2131個，占工程區面積的3％；距水系距離50～150m的柵格單元個數為3549個，占工程區面積的5％；距水系距離150～300m的柵格單元個數為5851個，占工程區面積的8％；距水系距離≥300m的柵格單元個數為58691個，占工程區面積的84％。根據信息量模型的計算結果，距水系距離因素對滑坡災害危險性的貢獻大小依次為≤50m，50～150m，150～300m。≥300m的距水系距離范圍無貢獻，結果見圖10-6。

2.多因素疊加危險性分析

（1）危險性區劃范圍界定

多因素疊加危險性分析的信息量值范圍為-1.17～3.64，為了確定危險性分析的區劃范圍，統計了以0.5為步長的信息量值與柵格單元個數、累計柵格單元個數的分布曲線如圖10-7，圖10-8，對比可以發現在-0.16，0.34，0.84左右曲線出現較明顯的拐點，結合庫區的工程地質情況，以及ArcGIS Desktop重分類的幾種方法對比分析，將工程區危險性劃分為穩定區、低危險區、中危險區、高危險區4個級別，信息量值的大小范圍為-1.17～-0.16，-0.16～0.34，0.34～1.34，1.34～3.64。

（2）危險性區劃圖生成

通過對滑坡災害的多因素疊加柵格圖層的重分類，生成了危險性區劃圖。重分類就是將柵格圖層按照區劃范圍分為-1.17～-0.16（穩定區），-0.16～0.34（低危險區），0.34～1.34（中危險區），1.34～3.64（高危險區）4類，分別賦予值1，2，3，4代表。即在GIS中，屬性值為1的柵格代表的是穩定區的所有柵格；屬性值為2的柵格代表的是低危險區的所有柵格；屬性值為3的柵格代表的是中危險區的所有柵格；屬性值為4的柵格代表的是高危險區的所有柵格。據此生成滑坡災害危險性區劃圖（圖10-9）。

（3）危險性結果分析

工程區危險性區劃分為穩定區、低危險區、中危險區、高危險區4個級別。穩定區的柵格單元個數為21846個，占工程區面積的31％；低危險區的柵格單元個數為28864個，占工程區面積的42％；中危險區的柵格單元個數為14135個，占工程區面積的20％；高危險區的柵格單元個數為4650個，占工程區面積的7％（圖10-10）。

圖10-7 信息量值與柵格單元個數分布圖

圖10-8 信息量值與累計柵格單元個數分布圖

工程區穩定區、低危險區在3種類型的地層中均存在，距水系、斷層的距離較遠，基本沒有滑坡災害的孕育發生或偶有小規模的滑坡災害，是穩定性相對較好的地段；中危險區發育在距水系、斷層距離較近的斜坡地段，穩定性較差，在這些地段進行工程建設，要考慮對滑坡災害進行有效防治；高危險區主要分布在河流庫岸兩側的斜坡地段，工程區已查明的滑坡大多數都發育在這些區域，主要是鬆散堆積、崩積物質組成的滑坡體。這些區域有可能發生比較大的滑坡災害或滑坡災害發生的頻率較高。

圖10-9 達曲流域滑坡災害危險性區劃圖

圖10-10 達曲流域滑坡災害危險性分區柵格統計圖