GIS技術(shù)在國外地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究國內(nèi)外文獻綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u5076GIS技術(shù)在國外地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究國內(nèi)外文獻綜述 1305781.1GIS技術(shù)在國外地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀 190441.2GIS技術(shù)在國內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀 2143151.3層次分析法在地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀 472041.4多變量不安定指數(shù)分析法在地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀 424131.5研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究現(xiàn)狀 5132901.6存在的問題及發(fā)展趨勢 51.1GIS技術(shù)在國外地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀外國發(fā)達國家對地質(zhì)災(zāi)害研究的應(yīng)用進行了比較早的研究，做了很多工作。1970年代以來，一些海外的發(fā)達國家就開始研究比較系統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估和與之相關(guān)的理論和方法。其中在萌芽初期，對國外地質(zhì)災(zāi)害的研究主要集中在重要工程活動的輔助服務(wù)上。另外，受當時世紀經(jīng)濟水平的限制，地質(zhì)災(zāi)害的研究主要集中在美國和蘇聯(lián)當時的兩個經(jīng)濟大國中。之后，1961年蘇聯(lián)的F.M.沙湖年茨等學(xué)者也對蘇維埃聯(lián)邦的鐵路建設(shè)中遭遇的泥石流災(zāi)害總結(jié)了更全面的經(jīng)驗，寫下了“蘇維埃聯(lián)邦鐵路防止滑坡的經(jīng)驗”。綜上所述，在這個階段，有關(guān)地質(zhì)災(zāi)害的研究主要是各種工程建設(shè)的附屬問題，各國學(xué)者還沒有完全把它作為獨立研究的對象，進行全面的科學(xué)研究。在逐漸發(fā)展的階段，這個階段隨著各國特別是發(fā)達國家大量工程活動的建設(shè)和發(fā)揮，自然環(huán)境面臨人類破壞的壓力急劇增加，從而地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生頻率也比較增加同時地質(zhì)災(zāi)害給人們帶來的損失也會大幅加重。基于這種情況，一些發(fā)達國家率先將地質(zhì)災(zāi)害分類為重要的研究對象進行科學(xué)研究，對地質(zhì)災(zāi)害進行合理的危險評估。例如1986年美國的EarIE.Brabb[4]應(yīng)用GIS軟件的數(shù)據(jù)處理、數(shù)字繪圖和數(shù)據(jù)管理等功能，對加利福尼亞州地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進行了系統(tǒng)的研究。1987年美國的CarlM.Wentworth和StephenD.Ellen[5]利用GIS技術(shù)對區(qū)域性地址在話做了進一步研究；1990年印度的R.P.Gupta和B.C.Joshi[6]利用GIS的儲存、更新、網(wǎng)格化等功能，對喜馬拉雅山麓的RamgangaCatchment地區(qū)的滑坡災(zāi)害危險性進行了區(qū)劃研究；1991年美國的RussenH.Campbell[7]等利用GIS的空間分析功能，對滑坡災(zāi)害進行了空間預(yù)測；同年，意大利的Acrrara[8]等等利用GIS的空間分析及擴展統(tǒng)計模型對滑坡地質(zhì)災(zāi)害進行了評價；1994年美國的EllenE.Wohl和Radbruch-Hall在重點考慮了地質(zhì)條件、構(gòu)造條件、氣候、水文條件等因素的基礎(chǔ)上，應(yīng)用GIS的擴展模型分析了哥倫比亞地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進行了評估和災(zāi)害分區(qū)[9]；1998年A.K.Pachauri等[10]利用地質(zhì)學(xué)和地形學(xué)相結(jié)合的方法，對喜馬拉雅Garhwal地區(qū)的滑坡進行了研究，并對滑坡進行了分區(qū)制圖；2000年至2001年A.Uromeihy等[11-12]對伊朗Khorshrostam地區(qū)的滑坡災(zāi)害進行了研究，利用模糊綜合判別模型，基于簡單的網(wǎng)格單元對災(zāi)害區(qū)進行危險性區(qū)劃，并繪制了區(qū)劃圖2004年H.L.Perotto-Baldiviezo等人[13]利用的空間分析功能，對洪都拉斯南部滑坡地質(zhì)災(zāi)害進行分析評價，這不僅對當?shù)厮帘３盅芯刻峁┝酥С?，而且還對災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報提供了資料和理論；2006年MichaelF.Goodchild[14]提出GIS在災(zāi)害管理中的應(yīng)用，認為無論是在危險性評價制圖中，還是規(guī)劃疏散路線、避難點，以及恢復(fù)重建工作中等，GIS幾乎為災(zāi)害管理工作提供了所有技術(shù)支持；2013年，RihebHadji等[15]人利用GIS中的柵格式地理資訊系統(tǒng)及統(tǒng)計處理技術(shù)，對阿爾及利亞東北部Souk-Ahras地區(qū)的滑坡災(zāi)害進行了評估；2016年ArzuErener等[16]用了決策分析（MCDA）、logistic回歸（LR）和關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘（ARM）三種模型對土耳其東北部的阿爾文省滑坡災(zāi)害易發(fā)性進行了對比研究；2019年AlirezaARABAMERI[17]將滑坡數(shù)值風(fēng)險因子（LNRF）二元模型與線性多元回歸（LMR）和增強回歸樹（BRT）模型相結(jié)合，結(jié)合雷達遙感數(shù)據(jù)和地理信息系統(tǒng)（GIS），對伊朗的戈爾甘魯?shù)铝饔蚧聻?zāi)害敏感性進行了區(qū)劃。1.2GIS技術(shù)在國內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀中國是一個地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國家，主要因為我國脆弱的地質(zhì)環(huán)境和惡劣的地質(zhì)條件，再加上受近幾年強降雨、地震、臺風(fēng)以及人為活動等的因素影響，地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成我國大地震外的第一大自然災(zāi)害，急需得到應(yīng)對措施。2018年我國各種自然災(zāi)害共造成全國范圍內(nèi)共1.3億人為受災(zāi)群眾，589人死亡，46人失蹤，524.5萬人次緊急轉(zhuǎn)移安置；9.7萬間房屋倒塌，23.1萬間嚴重損壞，120.8萬間一般損壞；農(nóng)作物受災(zāi)面積20814.3千公頃，其中絕收2585千公頃；直接經(jīng)濟損失2644.6億元[18]。雖然我國地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、且災(zāi)情嚴重，但是我國開展地質(zhì)災(zāi)害研究工作，相對于國外起步較晚，20世紀30年代至70年代多以地震災(zāi)害研究工作為主，八五期間我國的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)査工作才全面開展，重點反映在滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、巖溶塌陷、土壤侵蝕、土地荒漠化、礦區(qū)災(zāi)害等研究[19-22]；20世紀90年代，我國開始研究利用GIS技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價，建立各種地質(zhì)災(zāi)害評價模型，進行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險評價[23-29]。上世紀末，張業(yè)成、高慶華、胡景江等[30-33]針對我國滑坡、崩塌、巖溶塌陷、泥石流等自然災(zāi)害，初步提出了地質(zhì)災(zāi)害評價框架，建立了地質(zhì)災(zāi)害危險性指數(shù)評價模型和危險性評價分析模型，并且繪制了地質(zhì)災(zāi)害強度分布圖和區(qū)劃圖。2001年至2003年黃潤秋，許強，向喜瓊等[34-42]分別對滑坡安全管理，滑坡風(fēng)險防范進行了深入研究，提出區(qū)域滑坡風(fēng)險評價，風(fēng)險管理的基本步驟，逐步將GIS技術(shù)，應(yīng)用于滑坡風(fēng)險評價及風(fēng)險管理中,楊延珍、郭惟嘉等[43]利用二次開發(fā)功能，建立了地表沉陷信息可視化系統(tǒng)。2005年劉永娟、曹建軍[44]對礦區(qū)沉陷災(zāi)害做了研究，應(yīng)用GIS技術(shù)，幵發(fā)了預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)。2006年李遠華、姜琦剛應(yīng)用GIS技術(shù)，在遞進分析法理論下，對區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測評價及可視化進行了研究。2008年王純祥等[45]將GIS和數(shù)值模型相結(jié)合，釆用兩步驟方法預(yù)測和評價滑坡和泥石流地質(zhì)災(zāi)害。2010年，劉藝梁等[46]在對區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件與滑坡分布充分研究分析的基礎(chǔ)上，基于ArcGIS空間數(shù)據(jù)庫選擇9個評價指標，應(yīng)用邏輯回歸和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）模型進行區(qū)域滑坡災(zāi)害危險性預(yù)測。2013年劉洋，唐川等[47]運用AHP-信息量模型，基于GIS平臺，選擇了降雨量、坡高、坡度、河流侵蝕、植被覆蓋及人類工程活動等7個影響因子對以四川省通江縣內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害進行了危險性評價。2018年，黃發(fā)明、殷坤龍等提出基于聚類分析和SVM的滑坡易發(fā)性評價模型，并應(yīng)用于三峽萬州區(qū)滑坡易發(fā)性評價[48]。2019年，祝麗媛等[49]采用地質(zhì)災(zāi)害綜合危險性指數(shù)法”進行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價,運用柵格數(shù)據(jù)處理方法將臨沂市劃分成1350個面積相等的單元,對影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的地質(zhì)條件、地形地貌條件、氣候植被條件、地質(zhì)災(zāi)害隱患點、地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模、分布密度、活動頻次和險情等要素進行量化,根據(jù)實際情況對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分級進行定性修正,將臨沂市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度進行了分區(qū)。2020年，陳楚桐[50]等選取位于遼寧東部寬甸縣內(nèi)的測區(qū)作為研究區(qū),在進行野外勘查并搜集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,分析區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的影響因素,建立起一套基于GIS技術(shù)的評價體系,利用層次分析法、隨機森林法組合賦權(quán)得到對寬甸縣內(nèi)測區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的區(qū)劃。同年，董毅兵[51]等在區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)上,建立了地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫,采用層次分析法和GIS空間分析統(tǒng)計方法,選取14個基礎(chǔ)指標,建立了會寧縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分析評價模型，對會寧縣地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)程度進行了分區(qū)。1.3層次分析法在地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀層次分析法(AHP)是美國學(xué)者T.L.Satty[52]在1997年提出的一種分析判別的決策方法，隨后國內(nèi)外大量學(xué)者將層次分析法廣泛運用于地質(zhì)災(zāi)害評價之中。層次分析法作為一種主觀的評價方法，主要依據(jù)以往經(jīng)驗及專家的主觀意見對各影響因子各級進行打分。2015年，AhmedM.Youssef[53]利用層次分析法（AHP）、頻率比（FR）和logistic回歸（LR）模型，結(jié)合GIS工具和遙感數(shù)據(jù)，對沙特阿拉伯王國吉贊市Ar-Rayth地區(qū)滑坡進行了易發(fā)性評價；2016年，RohanKumar,R.Anbalagan等[54]將層次分析法（AHP）綜合應(yīng)用于特赫里水庫邊緣區(qū)滑坡易發(fā)性區(qū)劃（LSM），利用遙感資料，推導(dǎo)出引起該區(qū)不穩(wěn)定的各種滑坡成因；2018年，LAitBrahim等[55]利用層次分析法（AHP）建立了丹吉爾半島滑坡指數(shù)敏感性；2019年，蘇生瑞等[56]將熵權(quán)法（EW）與層次分析法結(jié)合使用對阿壩州汶川—理縣段公路沿線崩塌地質(zhì)災(zāi)害進行評價。2020年，陳朝亮等[57]構(gòu)建層次分析法和二元Logistic回歸模型得到了內(nèi)江市地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征。長期的應(yīng)用及演變歷史，使層次分析法在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中的應(yīng)用越來越成熟，但層次分析法雖然有著對數(shù)據(jù)信息的決策保留了人類本身對事物認知的判斷，可以完成在信息量較少的情況下對決策內(nèi)容的判斷的優(yōu)勢。但缺點也在于最終結(jié)果很依賴決策者的對客觀條件的判斷，具有較為明顯的主觀意圖。當決策者對于事物的認知不夠準確的時候，容易產(chǎn)生偏差。因此，如何提高層次分析法的準確性成為了學(xué)者們研究的重點方向。1.4多變量不安定指數(shù)分析法在地質(zhì)災(zāi)害中的研究現(xiàn)狀多變量不安定指數(shù)分析法最早廣泛應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性評價研究中，1992年簡李濱[58]提出將研究區(qū)域劃分為網(wǎng)格，以不安定指數(shù)法進行區(qū)域性邊坡穩(wěn)定評估，其利用各影響邊坡因子分級崩壞率的一些基本統(tǒng)計量（如平均值、標準差）來建立評價模型，其最大優(yōu)點為操作簡單。隨后，我國臺灣學(xué)者將多變量不安定指數(shù)法應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害評價中，如陳凱榮等[59]針對中橫公路的道路邊坡，利用多變量不安定指數(shù)法、巖石工程系統(tǒng)和落石危害度評估系統(tǒng)，探討巖土工程系統(tǒng)的可行性；陳昆廷等[60]基于多量不安定指數(shù)分析法模型對臺灣省屏東山區(qū)道路邊坡的崩塌易發(fā)性進行了評價；俞麗等[61]在GIS支持下基于多變量不安定指數(shù)分析法模型對蘭州市的滑坡敏感性進行了研究；趙振平等[62]在GIS支持下，應(yīng)用多變量不安定指數(shù)法對大興安嶺流域崩塌潛勢進行了研究?？傮w而言，多變量不安定指數(shù)分析模型可以定量的對各評價因子進行賦值，排除了主觀因素的影響，適應(yīng)于大范圍，地質(zhì)條件復(fù)雜且對區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害狀況有一定了解的地區(qū)。1.5研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究現(xiàn)狀針對5·12地震后的汶川縣區(qū)域，已有許多學(xué)者以不同模型對多種地質(zhì)災(zāi)害危險性進行了研究，如許沖等[63]在GIS支持下，選取了地層巖性、斷裂、高程、坡度、坡向、河流、公路七個參數(shù)，基于層次分析法對汶川地震區(qū)的滑坡易發(fā)性進行了評價；孟祥瑞等[64]年運用因子分析法，選取了坡度、坡向、地形起伏度、地層巖性、斷層距離、降雨強度、植被覆蓋率等因素在GIS平臺下對研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行評價；林虹宇等[65]在Matlab軟件及GIS平臺下，采用可拓模糊物元模型并結(jié)合層次分析法，對岷江上游典型泥石流進行了易發(fā)性評價。夏晨皓等[66]基于概率數(shù)學(xué)法選擇了坡度坡向、地層巖性、地震峰值加速度、距水系距離、距斷層距離對汶川縣145條泥石流的進行了敏感性評價。1.6存在的問題及發(fā)展趨勢國內(nèi)基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生性評估研究開始時間較晚，研究的程度也比較低，不夠完美的研究體系下還存在著以下幾個問題：（1）對地質(zhì)災(zāi)害的研究理論方法和技術(shù)手段還不完善。由于人類對地質(zhì)災(zāi)害的認識有一定的局限性，所以對地質(zhì)災(zāi)害的研究，即使采用了相對完美、形式上嚴格的數(shù)學(xué)模型和方法，仍然會因人類的主觀意識而導(dǎo)致評價結(jié)果與事實災(zāi)害不完全一致。（2）地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生性評估研究中，由于災(zāi)害形成過程的復(fù)雜性、非線性、不確定性，地質(zhì)災(zāi)害影響因素的選擇是災(zāi)害研究的第一、基礎(chǔ)工作，每個選定