1、.,GIS在地質災害的應用,.,地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是一個技術系統(tǒng)，是以地理空間數(shù)據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學的理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數(shù)據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據的一種技術系統(tǒng)。 它誕生于20世紀60年代，經過了50年的發(fā)展，進入到21世紀，隨著GIS產業(yè)的建立和數(shù)字化信息產業(yè)產品在全世界的普及，地理信息系統(tǒng)已被廣泛應用于軍事、資源、環(huán)境、地質、農林、水利電力、鐵路公路、城鄉(xiāng)規(guī)劃、宏觀決策等眾多領域，為人類的生產

2、生活帶來了諸多便利。,地理信息系統(tǒng)概述,.,GIS與地質,GIS在地質上也有很多方面的應用，許多單位用它來繪制地質剖面圖、預測與評價礦產資源、分析石油地質、監(jiān)測環(huán)境信息、應對自然災害等。 GIS具有強大的空間分析和數(shù)據組織能力。實踐證明，將GIS應用于地質學方面，減輕了地質工作量，提高了地質工作效率，解決了地質學的很多難題。為地質學的發(fā)展提供了更為廣闊的空間。,.,地質災害,地質災害是指因自然因素或者人為活動引發(fā)的、危害人民生命和財產安全的、與地質作用有關的災害。我國地質災害種類繁多,分布廣泛,活動頻繁,危害嚴重。據統(tǒng)計,上世紀八十年代末至九十年代初,每年因地質災害造成300-400人死亡,經

3、濟損失100多億元。九十年代以來,我國因地質災害造成的損失每年都在200億元以上,人員死亡約1000人。 突發(fā)性地質災害不僅帶來重大的人員傷亡和財產損失，而且也引發(fā)了嚴重的公共安全問題。我國政府十分重視地質災害的防治工作，在全國范圍內開展災害群測群防和減災防災工作。但是，由于技術手段和認知水平的瓶頸，很多的地質災害信息系統(tǒng)還無法滿足大范圍的信息發(fā)布以及決策支持，并且很難進行有效地地質災害預測和防治工作。因此，進行科學有效的地質災害評價、監(jiān)測、預警和及時的災害信息發(fā)布，構建完備的地質災害防治體系對降低地災對人民群眾生命財產損失，減少對生態(tài)地質環(huán)境破壞意義十分重大。,.,中國地質災害圖,.,.,按

4、地質災害類型分為以下幾種：,1、GIS在地震上的應用 2、GIS在崩塌、滑坡中的應用 3、GIS在泥石流中的應用 4、GIS在地面沉降中的應用 5、GIS在水土流失中的應用,：,GIS在地質災害的應用,.,1、GIS在地震上的應用,1、地震的預報 由計算機來進行數(shù)據的自動采集、異常的自動判別,然后再根據地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進行地震預測,可以更客觀、更系統(tǒng)地進行推理和智能決策。如：地震預報智能決策支持系統(tǒng)。 2、地震災害的損失評估 對地震造成的經濟損失人員傷亡的評價 3、地震后的減災 用GIS提供的，最短路徑等空間分析，為領導的決策提供客觀直接的意見。 利用GIS做出的應急決策主要表現(xiàn)在這

5、幾方面：救災方案;人員避震疏散;各危險品貯存點的危險程度警告及防保措施;地震火災輔助決策等,GIS在地震中的應用表現(xiàn)在，地震分析、預報、預報、抗震、減災、救災、災后評估。最主要表現(xiàn)在預報，災害評估和減災。,.,中國地震震中分布,.,.,2、GIS在崩塌、滑坡中的應用,崩塌、滑坡的災前風險評估 將GIS引入崩塌、滑坡災害危險性評價，主要是考慮到GIS的空間數(shù)據管理能力和其強大的空間數(shù)據分析能力，將其作為地質災害危險性評價的分析工具，來加速崩塌、滑坡危險性評價的過程，提高危險性評價的精度。同時由于GIS獨特的空間分析功能，和超強的數(shù)據分析能力使得在崩塌、滑坡地質災害危險性評價過程中又衍生出一些只有

6、GIS才能完成的評價方法，而且，這種充分利用GIS功能的危險性評價方法還在不斷的產生。GIS支持下的崩塌、滑坡地質災害危險性評價的目的是區(qū)分出不同危險性等級區(qū)域，并通過危險性制圖來反映。,.,滑坡,.,滑坡 崩塌,.,滑坡 崩塌毀壞民居,.,3、GIS在泥石流中的應用,利用GIS可以建立泥石流空間數(shù)據倉庫, 通過空間數(shù)據挖掘技術對泥石流的激發(fā)因素、爆發(fā)時間和規(guī)模與環(huán)境背景條件的相關關系進行定量分析, 以幫助我們更加深入地研究泥石流的形成機理, 建立相對精確的泥石流預報模式。在泥石流形成機理、泥石流預報模式研究的基礎上, 可以建立泥石流預警的知識庫, 最終建立泥石流預警專家系統(tǒng), 達到泥石流預警

7、的智能化和自動化,.,.,舟曲泥石流,.,舟曲泥石流航拍,.,4、GIS在地面沉降中的應用,GIS提供了一種認識和理解地學的新方式，其強大的空間分析功能和數(shù)據庫管理能力為城市地面沉降的研究提供了一個卓有成效的途徑。GIS可以從空間和時間的角度對地面沉降進行預測。利用GIS技術作為平臺，結合地面沉降模擬和預測方法，充分利用GPS和遙感數(shù)據，建立一個沉降動態(tài)監(jiān)測和預測預警系統(tǒng)，并利用GIS實現(xiàn)地面沉降的可視化,.,地陷,.,城市地陷,.,城市地陷,.,山村地陷,.,京津冀地區(qū)沉降地圖,.,5、GIS在水土流失中的應用,一般是將影響水土流失的各因素的專題圖分別輸入 GIS并建立起完整的數(shù)據庫 ,然后

8、通過 GIS的疊加分析、拓撲分析等操作 ,并配以一些特定的算法程序 ,可以進行水土流失強度、水土流失危險性及各侵蝕因子的制圖操作。利用 GIS,通過將各影響因子專題圖進行疊加 ,實現(xiàn)了小流域的水土流失危險性評價制圖。,黃土高原水土流失,.,中國水土流失類型分布,.,黃土高原的水土流失,.,流水侵蝕造成的土壤鹽漬化,.,地質災害GIS實現(xiàn)的功能,1、地質災害評價和管理 利用地理信息系統(tǒng)的各種功能, 建立地質災害空間信息管理系統(tǒng), 管理地質災害調查資料, 顯示并查詢地質災害的空間分布特征信息, 評價地質災害的危害程度, 分析地質災害和影響因素之間的關系, 提出減輕和防治地質災害的措施, 對將來可能

9、發(fā)生的地質災害進行預測。 2、地質災害的危險性分區(qū)評價 由于各種地質因素本身的不確定性, 以及地質因素之間相互作用的復雜性, 在收集大量的基礎地質環(huán)境資料前提下, 利用 對這些基礎資料進行有效地處理來提高數(shù)據的可靠性, 通過選取合適的評價預測指標, 運用恰當?shù)臄?shù)學分析模型, 對研究區(qū)進行地質災害危險性等級的劃分, 從而為地質災害的管理及防治和預警決策提供依據 3、GIS與專家系統(tǒng)的集成應用 GIS與專家系統(tǒng)的集成應用中, GIS所起的作用主要是管理時空數(shù)據, 進行空間分析; 專家系統(tǒng)所起的主要作用是利用專家知識和空間目標的事實推理判定災害的危險程度。二者的結合將使專家經驗得到推廣, 減少野外和

10、室內手工作業(yè)工作量, 使區(qū)域地質災害的動態(tài)管理成為可能。,.,災害監(jiān)測與應急業(yè)務運行體系,針對我國地質災害分布基本情況，必須結合先進的計算機技術、網絡技術、3S技術、數(shù)據庫技術以及實時監(jiān)測技術才能達到有效預防和監(jiān)測，構建及時有效的災前、災中以及災后全面的評價、監(jiān)測、評估和重建體系。,.,地質災害防治GIS的形式,1、基于遙感技術地質災害調查 2、基于GIS技術地質災害危險性評估 3、地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng) 4、地質災害數(shù)據庫與管理信息系統(tǒng) 5、地質災害Web采集信息服務系統(tǒng) 6、移動地質災害信息采集與上報系統(tǒng) 7、建立地質災害氣象預報預警系統(tǒng) 8 、遙感地質災害監(jiān)測手段,.,1、基于遙感技術地質

11、災害調查,遙感技術節(jié)省人力時間、無調查盲區(qū)的全景覆蓋的特點使廣泛其應用于地災調查。尤其近十年來，高分辨率衛(wèi)星遙感相繼問世并投入商業(yè)化運營，這對查清地質環(huán)境現(xiàn)狀提供了完全的技術保障。 在查清地質災害現(xiàn)狀及孕災地質環(huán)境現(xiàn)狀的基礎上，可以利用遙感技術對地災隱患體或隱患區(qū)進行動態(tài)監(jiān)測。對于緩慢位移的地災隱患體，可采用高程精度達毫米級的INSAR雷達遙感技術監(jiān)測；對泥石流隱患區(qū)可以利用高分辨率衛(wèi)星遙感技術監(jiān)測其孕災地質環(huán)境的動態(tài)變化。這樣的動態(tài)監(jiān)測，再輔以少量的地面排查，可有效地掌握地災隱患體或隱患區(qū)的動態(tài)變化，提高臨災氣象預報預警的準確性。,.,遙感地質災害區(qū)域詳查,.,地質災害現(xiàn)場排查,.,2、基于

12、GIS技術地質災害危險性評估,地質災害危險性評估是對地質災害的活動程度進行調查、監(jiān)測、分析、評估的工作，主要評估地質災害的破壞能力。地質災害危險性通過各種危險性要素體現(xiàn)，分為歷史災害危險性和潛在災害危險性。 地質災害潛在危險性評估是指未來時期將在什么地方可能發(fā)生什么類型的地質災害，其災害活動的強度、規(guī)模以及危害的范圍、危害強度的一種分析、預測。地質災害潛在危險性受多種條件控制，具有不確定性。 通過GIS可以對地質災害危險性影響因素分布構建單獨的因子圖層，如坡度圖層、坡向圖層、植被覆蓋、降雨分布、地質巖組、人類活動等，綜合分析得出各個因子對地質災害發(fā)生的貢獻率，最后加權得到地質災害風險評價圖、易

13、損性評價圖、破壞損失評價圖以及防治工程評價圖。,.,浙江省滑坡（泥石流）地質災害概覽預報圖,.,ArcGIS地理建模脆弱性分析,.,脆弱性評估,.,3、地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng),地質災害預警基本采用地質災害與降雨等資料。預報模式主要有3種： 一是地質災害易發(fā)區(qū)與雨量（預報雨量和前期實際雨量）相疊加； 二是僅用雨量進行判斷； 三是用地質災害的孕災環(huán)境、致災因子和承災體之間的非線性復雜關系，結合統(tǒng)計學、模糊數(shù)學、灰色系統(tǒng)、人工神經網絡等科學理論，建立地質災害的失穩(wěn)機制和解算方法，充分利用地質災害經驗數(shù)據和降雨量等信息開發(fā)地質災害預警系統(tǒng)將為預警提供科學的決策支持，在災害發(fā)生之前進行將損失減低到最低。,

14、.,地質災害預警系統(tǒng)結構圖,ArcGIS在地質災害預警方面的支持可從三個層面來講：數(shù)據層、邏輯層和表示層。其中數(shù)據層用來輸入、存儲和管理數(shù)據；邏輯層用來對地質災害信息系統(tǒng)中的屬性數(shù)據進行綜合和融合，處理地質災害信息系統(tǒng)的建模和空間分析：表示層是將地質災害中的信息展現(xiàn)給用戶，提供查詢、檢索和統(tǒng)計等功能。地質災害預警系統(tǒng)的系統(tǒng)結構圖如下：,.,4、地質災害數(shù)據庫與管理信息系統(tǒng),構建地質災害數(shù)據庫，將地質調查得到的一些列成果如區(qū)域地質調查圖、礦產水文環(huán)境地質圖、地理物理、航空物探、地理化學、遙感影像、底圖，數(shù)據庫專題內容等數(shù)據都可以統(tǒng)一放入Geodatabase中。Geodatabase除了提供可伸

15、縮性的數(shù)據規(guī)模管理外，還可以通過建立屬性域值規(guī)則解決屬性定義不一致問題、建立關聯(lián)機制解決非空間信息冗余問題、建立拓撲規(guī)則解決不同片區(qū)之間的接圖關系問題。另外，Geodatabase也提供多用戶協(xié)同工作，從而大大改善工作效率。 開發(fā)地質災害信息管理系統(tǒng)，主要基于ArcGIS Engine技術開發(fā)而成的C/S架構程序，可以對各地質災害隱患點信息進行全面管理；對地質災害點災情信息進行綜合管理；提供地質災害點分布圖GIS功能。還可以集成地質災害風險評價子系統(tǒng)以及監(jiān)測預警系統(tǒng)。,.,C/S架構地質災害信息管理系統(tǒng),.,5、地質災害Web采集信息服務系統(tǒng),地質災害Web采集發(fā)布系統(tǒng)主要基于ArcGIS S

16、erver技術構建，主要用于地質監(jiān)測人員在線錄入地質災害信息，實現(xiàn)在線信息采集、發(fā)布共享；此外，系統(tǒng)可以將各類地質災害信息和遙感地質調查數(shù)據通過Web進行發(fā)布，以實現(xiàn)信息及時傳遞和共享。系統(tǒng)還可以對移動監(jiān)測巡查人員進行GPS定位，查看各個巡查人員實時位置，及時了解災害巡查情況。,.,地質災害監(jiān)控系統(tǒng),.,地質災害監(jiān)控系統(tǒng)界面-疊加遙感影像,.,地質災害移動巡查人員在線位置監(jiān)控,.,6、移動地質災害信息采集與上報系統(tǒng),通過GPRS、CDMA和3G移動通訊網絡，可利用PDA設備或智能手機APP在任何時間、地點及時地獲取雨量雨情、預報預警、災害情況、衛(wèi)星、氣象雷達云圖、防災通訊錄、天氣預報等信息，從

17、而進行地質災害防治的災情上報與移動應急指揮。移動地質災害信息采集系統(tǒng)需要集成GPS功能，能夠通過無線技術將實時地質災害信息傳遞給中心服務器網關，中心服務器通過適當處理，便能及時的將地質災害信息顯示的Web發(fā)布系統(tǒng)中以實現(xiàn)信息協(xié)同。內置的GPS定位功能可以對地質災害巡查人員的位置進行實時定位，并可以有效反應在Web以及C/S地質災害信息管理系統(tǒng)界面上。,.,7、建立地質災害氣象預報預警系統(tǒng),我國地質災害信息大都與降雨分布密切相關，因此，建立地質災害氣象預報預警系統(tǒng)對于地質災害監(jiān)測、預警將能夠起到極大的作用?？梢酝ㄟ^氣象條件與地質災害發(fā)生的關系，建立地質災害與氣象因素的關系；分析地質災害與降水量的關系，總結出誘發(fā)地質災害的臨界雨量（雨強）。通過山洪地質災害與氣象因素的關系研究，確定山洪地質災害氣象預報預警方法；建立山洪地質災害災情情報背景資料數(shù)據庫；結合災情采集上報系統(tǒng)可以快速采集山洪地質災害預報預警信息；將地質災害預報結果與基礎地理信息相結合，實現(xiàn)有