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摘要：当前受全球变暖的影响，地质灾害呈现多发的趋势，频发的各类地灾严重影响着我们脱贫攻坚的成效、经济的平稳发展、人民的生命财产安全。当前需要进一步加强的是利用地理信息技术建立高效科学的防灾减灾数据库系统和有效判别地质的发育规律，利用GIS技术发现滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害的隐患点，建立相应的监测机制。同时，利用GIS数据库为政府部门制定相关政策和建立完善的“群测群防”“专群结合”监测预警体系提供一定的数据支撑。本文主要分析基于GIS的不同降雨工况下地质灾害危险性评价。

关键词：GIS;地质灾害;危险性评价

引言

地灾灾害是自然和人为活动作用下引起的自然灾害。其主要受到区域的环境条件、地质条件、气候特征等自然因素和开路、挖矿、基础设施建设等人类生产活动的影响[1-2]。由于区域环境条件存在差异性，因此各区域的灾害类型也各异，主导性影响因素也存在差异性。地质灾害一旦发生会对人民群众的生命财产和基础设施等造成巨大的威胁，甚至影响我国社会经济发展的稳定性，生态环境的可持续性[3]。因此，对于地质灾害隐患需要进行排除、摸清其发生发展的规律，合理利用现代科技手段进行防灾减灾等工作。

1、空间数据的构建空间数据的构建有利于实现资源的共享，而且数据库的储存空间小，管理方便，操作简单容易，易于以后的查找修改和更新。本文以计算机技术为基础，进行构建地质灾害的空间数据，以实现地灾数据的共享和相关单位之间的协作，也为制定科学合理的防灾减灾措施提供参考依据。依据研究区以往地质灾害详细调查资料，同时结合前人研究的1∶50万、1∶20万、1∶10万和1∶5万地质灾害的详查资料，同时收集高程模型（DEM）、DRG、DLG等数据，研究以往重点区、一般区单元划分、风险评价的依据，利用GIS对不同比例尺下研究区进行地质灾害易发性分区定量评价。从地质灾害孕灾条件、发育特征基础地质条件和承载体等诱发地灾的因子出发，构建多层级地质灾害易发性程度评价因子体系空间数据库（图1）。

2、研究区概况

兴县地处山西省吕梁市西北部，黄河东岸，属黄河流域，总面积约23165.3km。兴县属暖温带大陆性季风气候，一年四季分明。兴县多年平均降水量为488.0mm，降水分布由东向西递减。地形以黄土丘陵沟壑为主，三面环山。受地质构造、地层岩性等因素的控制，地势总体上是自东向西倾斜，呈东北高西南低，并形成河谷、黄土丘陵、中山等地貌。兴县地质灾害以黄土崩塌隐患为主，数量较多，威胁财产巨大。通过划定不同降雨工况下地质灾害危险性分区，能够科学有效地进行地质灾害防治。目前，国内外地质灾害危险性评价常用的方法很多，比较常用的有灰色关联分析法、信息量法、专家打分法和回归分析法等。

3、ArcGIS危险性评价

3.1基于GIS的信息量分析模型

通过计算致灾因子对斜坡变形失稳所提供的信息量值，作为评价指标，能正确反映影响地质灾害点破坏的基本规律。

3.2评价指标的建立和权重分配

本次评价对坡高、坡度、植被、降雨量等定量指标，取其源数据值，并作数值转换;对坡型、距河谷距离、岩土体、灾点密度等定性指标，划分评价指标的分级标准，根据各项致灾因子对影响灾害体稳定的相对贡献来取值。本次研究采用层次分析法（AHP）中的Saaty九标度法对各致灾因子依照其重要性排序构造成对比较矩阵，经归一化后即为各项因子权重值。

3.3不同工况下降雨量分区

通过收集当地气象资料并对降雨数据进行统计分析，得出理论降雨强度—重现期分布曲线。不同工况下的降雨量分布采用皮尔逊—[4]III型分布来求解，并按照克里金插值法来计算降雨量分布图。

4、地质灾害防治方法

4.1基于GIS的地质灾害防治信息分析

在GIS模型当中，其每个功能模块都是为特定的信息数据进行设计的，当用户需要针对某一信息内容进行查询，或需要将大量信息进行整合，若不对信息进行处理，则会在一定程度上增加查询和整合的难度。因此，当前大部分GIS模型当中的信息，都是经过格式处理的数据，在对其进行防治前，首先需要明确GIS模型当中数据的含义，打破GIS空间数据的封闭性。因此为了全面落实对地质灾害的防治工作，利用GIS技术，实现对地质灾害防治信息的综合分析。地质灾害防治信息具有多元、多类、多维度等特点。地质灾害防治信息是由一套完整的XML编码标准构成，除了包括各个地质灾害发生点的各类测量信息、勘查信息以及试验数据等信息，还包含了针对不同特定空间特性对地质实体进行描述的信息。因此，本文在基于GIS技术下，通过对各类GIS数据的转换，获取到相应的地质灾害防治信息内容，并在此基础上对其进行分析。由于GIS当中用于存储地质灾害防治信息的文件都是以Geo为扩展名，因此无法直接针对这一文件格式进行分析。针对这一问题，将GIS当中的地质灾害数据通过映射的方式进行预处理，将Geo文件转换为一个包含多个地理要素信息的文件。针对文件当中存在的地质灾害防治图像信息，可通过对土层与地质灾害栅格运算的方式，对其信息量值进行获取，以某地质灾害防治区域的工程岩组地质灾害信息为例。可以将其引入到各个因子图层当中，从经过预处理的数据信息中提取有关地质灾害的数据，并将其转换为栅格单个像元为固定数量的栅格图，再将其与地质灾害图像的栅格图层进行栅格运算，进而获取到相应的数据信息，并实现对各个因子图层分布情况的定量分析，以此通过上述方式实现对地质灾害防治信息的量化分析。在预处理后的数据当中，提取与地质灾害防治相关的水系数据和其他类地质灾害类型结构的数据，并同样将其转换成相应数量栅格图，重复上述操作，完成对所有地质灾害防治信息的全面分析。

4.2优化地图控制子系统

地图控制子系统是本系统的基础模块，可以实现地图浏览、图层操作、数据查询等一些基础操作。主要功能介绍如下：（1）地图浏览模块。提供GIS的浏览功能，主要有视图显示、漫游和大小缩放。利用ArcGISEngine实现这些功能方法不止一种，本系统使用ArcGISEngine内置的Command组件与地图显示控件进行交互，Command组件主要是利用ControlCommands名称控件中提供的工具和命令，此方法较为灵活。地图缩放有按键缩放、滚轮缩放和拉框缩放三种缩放方式。系统主界面有鹰眼地图与主地图两部分共同显示，鹰眼地图主要显示当前展示的主地图在整个研究区域中的位置，并实时联动。地图浏览模块还可以选择加载不同的图层，选择研究区域内不同的数据进行显示，如降雨数据、道路信息等。（2）图层操作模块。地图图层不仅是数据管理的容器还是数据的主要显示载体，加载不同的图层能够显示不同的信息。在Geodatabase模型的统一框架中，空间数据被认为存储在一个工作空间中，使用ArcGISEngine中的IWorkspace接口进行管理。（3）数据探查模块。主要是对数据库中记录的灾害点、损失信息等进行数据查询，可以分为条件查询、属性查询等[5]。

4.3增加风险预警子系统

风险预警子系统是整个系统的核心部分，用于根据建立的预警模型进行空间分析并进行结果展示。地质灾害风险预警是用来减少地质灾害造成损失的主要对策之一，是把地质灾害发生的可能性进行定量化。模型的运算主要用到栅格叠加，先使每个图层都引用相同的地理坐标，再对多个图层的像元进行逐个算术运算或布尔运算等操作，使多个图层特征融合到单一图层中去。用不同数值代表各个特征，方便以数学方式进行特征的栅格叠加。叠加算法主要概括为四个步骤：第一步，确定参加叠加运算的工作空间;第二步，将参加运算的网格顺序读入缓冲区;第三步，叠加运算;第四步，将叠加运算结果写入数据文件。根据灾害预警原理，把地质灾害的形成机理概括为内生警兆和外生警兆相互作用的结果，内生警兆是根据气象气候和地质环境计算灾害发生的可能性，外生警兆是根据人口、经济和防灾减灾能力等计算灾害会带来的损失，建立基于栅格的指数模型对外生警兆和内生警兆进行综合加权叠加，得到风险的定量评价，再根据预警模型阈值对灾害进行等级划分[6]。以GIS栅格数据空间分析技术为支持，把研究区域分成一系列规则的格网单元，避免过去以行政区域进行划分，提高预警的精确度。

3.4地质灾害风险预警框架

预警是指对某一警素的现状和未来进行测度，预报不正常状态的时空范围和危害程度，在危险发生之前，根据以往总结的规律或观测得到的可能性前兆，向相关部门发出紧急信号，报告危险情况，以避免危害在不知情或准备不足的情况下发生，从而最大程度减低危害所造成的损失的行为。预警的分析流程为：①确定警情;②寻找警源;③分析警兆;④预报警度;⑤决策分析。根据预警流程首先确定警情，本次研究对象为地质灾害风险预警，主要为泥石流和崩塌、滑坡;然后是寻找警源，即警情产生的根源，在地质灾害风险预警研究中警源为造成地质灾害的发生和影响人民生命财产安全的各种因素;警兆是指警情发生的先兆，是对警源发展变化的反应。风险预警还需考虑致灾因子和承载体的共同作用，即将警兆分为内生警兆和外生警兆。内生警兆是根据当地地质条件和天气变化得出风险发生得概率，外生警兆是根据经济因子、人口因子和防灾减灾能力计算灾害潜在造成的损失，内生警兆和外生警兆共同作用形成风险预警指数;最后根据风险预警模型阈值对灾害风险进行等级划分，为防灾减灾决策提供依据。

3.5预警警源识别

警源识别是预警模型研究中的重要步骤，通过对警源的分析寻找地质灾害风险预警中的重要因子，众多风险因子的共同作用下形成地质灾害风险预警警源。风险预警的警源由内生警源与外生警源组成。内生警源是指系统内部各种影响因素，在本研究中直接决定地质灾害是否会发生，主要影响因素有坡度、地质构造、植物覆盖度、降水等指标;外生警源是指系统外部的各种影响因子，是地质灾害会造成损失的各种因素，主要影响因素有经济因子、人口因子和防灾减灾能力。经济因子是指受到地质灾害威胁的所有财产，主要包括房屋、农田、牲畜等。[7]人口因子是指受地质灾害威胁的所有人口，在历年来的地质灾害中伤亡人员主要来于老人和小孩。防灾减灾能力主要表现为受灾区应对和处理灾害的能力，主要评价因素有政府防灾资金投入、大型清障设备数量、监测点数量等。

结束语

本文从分析地质灾害防治信息、地质灾害危险性区划、地质灾害实时动态预测三个方面，对基于GIS的地质灾害防治方法展开全面研究。尽管本文此次设计的方法基于理论层面具有一定可行性，但此次研究受到研究时长的限制，没有进行对应的实验论证分析，因此，可在后期相关此方面的研究中，将本文设计的方法与传统方法进行实验论证，并通过选择实验评价指标的方式，对本文方法在实践应用中的可行性进行全面与深入的探讨，通过实践应用的方式，掌握本文设计方法存在的不足，提取实验结果数据中的不足，将其作为后期方法设计的主攻方向。相关地质灾害的研究是一个长期性话题，需要有关人员深入到灾害频发地区的地质调查中，了解诱发地质灾害现象的多种原因，对其加以控制，从而实现从源头对地质灾害现象的有效防治。

参考文献

[1]冯华锋，李科学.关于强烈地震灾后山区地质灾害防治工作的几点思考——从茂县“6·24”叠溪特大山体滑坡谈起[J].科技创新与应用，2019（05）：62-64.

[2]陈枭，伍芝丽，符连，等.罗甸县大小井景区地质灾害易发性评价及防治对策研究[J].科技创新与应用，2021（01）：148-151+154.

[3]李丹.天然气蚌埠至合肥干线项目地质灾害危险性评估[J].工程与建设，2020，34（02）：266-269.

[4]许春芳，乔元健，李军.基于LSTM和RBF-BP深度学习模型的火灾预测方法[J].齐鲁工业大学学报，2020，34（3）：57-63.

[5]杜栋，刘梦雨.基于信息融合与深度学习的区域干旱致灾预警方法研究[J].海河水利，2020（1）：44-47+70.

[6]金帅.基于耦合模型的地质灾害易发性分区——以宜宾市为例[J].科技创新与应用，2021（10）：1-6.

[7]邵海.天-空-地-内一体化技术在高寒艰险地区地质灾害调查中的应用与思考[J].科技创新与应用，2020（8）：178-179.