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摘要:基于GIS的崩塌灾害危险性评价与传统的评价方法相比,更加快速、高效,在实现崩塌地质灾害危险性评价向模型化、定量化转变的同时,科学性与准确性得提高。
关键词:崩塌,危险性评价,地质灾害
中图分类号: P642.21 文献标识码: A 文章编号:
地质灾害评价必须遵循一系列基本原理和程序,这些原理是指导整个评价工作的理论。Varnes于1984年完成的联合国建议的滑坡危险度分区研究提出了三个基本原理,即(1)过去和现在是预测未来的关键;(2)引起灾害的主要条件能被认识;(3)灾害危险程度和潜在成灾性能被评估。就目前来看滑坡灾害的评价框架可以分为四个主要层次进行,各层次利用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)进行数据采集、存储、管理、分析和建库。
一、GIS技术引入崩塌灾害评价的优势
将GIS引入滑坡灾害危险性评价,主要是考虑到GIS的空间数据管理能力和其强大的空间数据分析能力,将其作为地质灾害危险性评价的分析工具,来加速滑坡危险性评价的过程,提高危险性评价的精度。同时由于GIS独特的空间分析功能,和超强的数据分析能力使得在滑坡地质灾害危险性评价过程中又衍生出一些只有GIS才能完成的评价方法,而且,这种充分利用GIS功能的危险性评价方法还在不断的产生。GIS支持下的滑坡地质灾害危险性评价的目的是区分出不同危险性等级区域,并通过危险性制图来反映。其参与评价的理论依据是工程地质类比法,当某一地区地形条件达到了与那些发生过滑坡的地区相当的或者类似的条件时,该地区即被认为是滑坡的易发地区。这种滑坡的不稳定性由一系列复杂的相互关联的地形参数,如岩性及岩石的结构状况、侵蚀状况及与上覆层的接触关系、上覆土壤的物理特性、斜坡的倾斜度和外部形态、水文学条件、植被覆盖状况、土地利用和土地使用习惯和人类活动条件相互作用而组成。因而现有滑坡的条件有可能外推到前者以预测未来滑坡的空间位置。而这要依赖于对上述所有与滑坡空间分布相关的地形变量的联合分析。地理的信息系统的引入从根本上满足了这种分析要求。一般来说这种分析多采用统计分析模型,主要是对现有滑坡的地质环境条件和作用因素之间的统计规律进行研究,在此基础上采用各种数学方法将各影响因素叠加来求得危险性或进行划分危险等级。地理信息系统己经成为地质危险性评价中对于灾害相关的空间变量进行分析的非常理想的工具。
二、崩塌灾害评价的技术方法
1.常用的评价技术方法
根据前人的研究成果,可以将崩塌地质灾害危险性评价方法分为定性评价和定量评价两类。其中定性方法又可分为野外地貌分析法和参数地图法。定量方法又可分为统计分析法、地理工程技术方法,近年来神经网络分析法也开始应用到地质灾害危险性定量评价中。
定性方法基本上要依赖评价人员的个人经验。在崩塌灾害现场统计勘查过程中同时对于灾害发生的地形致灾因子参数直接进行分析。这种分析方法要求对灾害发生的原因的有丰富的预备知识,因此,这种方法有依赖专家的个人主观专业经验的倾向性。在有代表的区域的航片解译和实地调查过程中,地形条件会在所有灾害发生的地方得到评估,从而得出一个关于致灾因子的初步的结论。这种方法的优点是迅速、考虑的因子可以很多,并且可以用于各种比例的危险性评价。其缺点是因子的选择、评价规则的选择和因子权重的确定都带有主观性,而且需要大量的野外勘查。而且由于专家的个人经验知识的差异,使得不同的专家得出的评价结论有所不同。而且由于没有明确的评价规则,也使得不同区域的评价结果无法直接对比。地理信息系统在这种评价中多作为基本的制图工具使用。
统计分析法最早是1988年由 Alberto Carrara引入地质灾害的危险性评价的。最初主要用以确定各参数因子对斜坡稳定性的影响。进入20世纪80年代后,随着计算机技术的发展和地理信息系统的兴起,在危险性评价中使用的统计方法越来越多,功能效果也不断提高,现在利用GlS进行地质灾害危险性评价主要的方式就是建立统计分析模型,并使之与GlS强大的空间分析功能结合。其基本原理是利用统计分析方法通过对比参数因子和灾害体分布之间的关系。目前主要有双变量统计分析和多变量统计分析两大类。
当使用多变量统计方法时,所有在崩塌点处的因子都可以通过多元回归方法与崩塌分布图叠加分析、判别分析建立稳定与不稳定区域的相关关系。Carrara是最早使用GlS进行地质灾害危险性多变量统计分析的专家,他分别在1988年和1992年作过这方面的研究。这种方法是一种典型的数据驱动的方法,因此具有很高的客观性。在运用多变量统计分析时的主要分析时的主要问题是,当评價网格划分得很小时,会产生庞大的矩阵,有时甚至达到普通PC机无法处理的地步。当增大评价网格时,网格单元会变得不均质,在这种情况下,确定该网格对应的各影响因子参数类别或判断该网格是否为崩塌点时就会更加困难,这样会导致误差的引入。
2.基于GIS的崩塌地质灾害危险性评价方法
利用GIS进行地质灾害危险性评价,需要充分利用GIS的空间叠加分析功能将每个影响崩塌的因素用一张专题地图来表示。基于矢量的空间叠加分析中,多个专题图层相互叠加产生了新的多边形并且附带了原来多个专题图的属性;基于栅格的空间叠加分析中,每一个图层对应的栅格之间作相应的四则运算或者是函数运算,得到一张新的栅格专题图,为各因素层运算之后的结果。
基于GIS的崩塌危险性评价方法,实质上是针对输入的各评价因素层所做的某种函数云叠加运算,叠加运算的结果即是危险性评价的结果。本质上可以将这种危险性评价表示为多个图层的函数。
参考文献:
[1]李智毅,杨裕云.工程地质学[M].武汉:中国地质大学出版社,1994
[2]Selby MJ.HillsloPe.MaterialsandProcesses[M].Oxford:oxfordUniversityPress,1982
[3]申洪源,朱诚,唐云松等.浙江黄岩富山地区古崩塌地貌发育机制[J].山地学报,2003
关键词:崩塌,危险性评价,地质灾害
中图分类号: P642.21 文献标识码: A 文章编号:
地质灾害评价必须遵循一系列基本原理和程序,这些原理是指导整个评价工作的理论。Varnes于1984年完成的联合国建议的滑坡危险度分区研究提出了三个基本原理,即(1)过去和现在是预测未来的关键;(2)引起灾害的主要条件能被认识;(3)灾害危险程度和潜在成灾性能被评估。就目前来看滑坡灾害的评价框架可以分为四个主要层次进行,各层次利用地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)进行数据采集、存储、管理、分析和建库。
一、GIS技术引入崩塌灾害评价的优势
将GIS引入滑坡灾害危险性评价,主要是考虑到GIS的空间数据管理能力和其强大的空间数据分析能力,将其作为地质灾害危险性评价的分析工具,来加速滑坡危险性评价的过程,提高危险性评价的精度。同时由于GIS独特的空间分析功能,和超强的数据分析能力使得在滑坡地质灾害危险性评价过程中又衍生出一些只有GIS才能完成的评价方法,而且,这种充分利用GIS功能的危险性评价方法还在不断的产生。GIS支持下的滑坡地质灾害危险性评价的目的是区分出不同危险性等级区域,并通过危险性制图来反映。其参与评价的理论依据是工程地质类比法,当某一地区地形条件达到了与那些发生过滑坡的地区相当的或者类似的条件时,该地区即被认为是滑坡的易发地区。这种滑坡的不稳定性由一系列复杂的相互关联的地形参数,如岩性及岩石的结构状况、侵蚀状况及与上覆层的接触关系、上覆土壤的物理特性、斜坡的倾斜度和外部形态、水文学条件、植被覆盖状况、土地利用和土地使用习惯和人类活动条件相互作用而组成。因而现有滑坡的条件有可能外推到前者以预测未来滑坡的空间位置。而这要依赖于对上述所有与滑坡空间分布相关的地形变量的联合分析。地理的信息系统的引入从根本上满足了这种分析要求。一般来说这种分析多采用统计分析模型,主要是对现有滑坡的地质环境条件和作用因素之间的统计规律进行研究,在此基础上采用各种数学方法将各影响因素叠加来求得危险性或进行划分危险等级。地理信息系统己经成为地质危险性评价中对于灾害相关的空间变量进行分析的非常理想的工具。
二、崩塌灾害评价的技术方法
1.常用的评价技术方法
根据前人的研究成果,可以将崩塌地质灾害危险性评价方法分为定性评价和定量评价两类。其中定性方法又可分为野外地貌分析法和参数地图法。定量方法又可分为统计分析法、地理工程技术方法,近年来神经网络分析法也开始应用到地质灾害危险性定量评价中。
定性方法基本上要依赖评价人员的个人经验。在崩塌灾害现场统计勘查过程中同时对于灾害发生的地形致灾因子参数直接进行分析。这种分析方法要求对灾害发生的原因的有丰富的预备知识,因此,这种方法有依赖专家的个人主观专业经验的倾向性。在有代表的区域的航片解译和实地调查过程中,地形条件会在所有灾害发生的地方得到评估,从而得出一个关于致灾因子的初步的结论。这种方法的优点是迅速、考虑的因子可以很多,并且可以用于各种比例的危险性评价。其缺点是因子的选择、评价规则的选择和因子权重的确定都带有主观性,而且需要大量的野外勘查。而且由于专家的个人经验知识的差异,使得不同的专家得出的评价结论有所不同。而且由于没有明确的评价规则,也使得不同区域的评价结果无法直接对比。地理信息系统在这种评价中多作为基本的制图工具使用。
统计分析法最早是1988年由 Alberto Carrara引入地质灾害的危险性评价的。最初主要用以确定各参数因子对斜坡稳定性的影响。进入20世纪80年代后,随着计算机技术的发展和地理信息系统的兴起,在危险性评价中使用的统计方法越来越多,功能效果也不断提高,现在利用GlS进行地质灾害危险性评价主要的方式就是建立统计分析模型,并使之与GlS强大的空间分析功能结合。其基本原理是利用统计分析方法通过对比参数因子和灾害体分布之间的关系。目前主要有双变量统计分析和多变量统计分析两大类。
当使用多变量统计方法时,所有在崩塌点处的因子都可以通过多元回归方法与崩塌分布图叠加分析、判别分析建立稳定与不稳定区域的相关关系。Carrara是最早使用GlS进行地质灾害危险性多变量统计分析的专家,他分别在1988年和1992年作过这方面的研究。这种方法是一种典型的数据驱动的方法,因此具有很高的客观性。在运用多变量统计分析时的主要分析时的主要问题是,当评價网格划分得很小时,会产生庞大的矩阵,有时甚至达到普通PC机无法处理的地步。当增大评价网格时,网格单元会变得不均质,在这种情况下,确定该网格对应的各影响因子参数类别或判断该网格是否为崩塌点时就会更加困难,这样会导致误差的引入。
2.基于GIS的崩塌地质灾害危险性评价方法
利用GIS进行地质灾害危险性评价,需要充分利用GIS的空间叠加分析功能将每个影响崩塌的因素用一张专题地图来表示。基于矢量的空间叠加分析中,多个专题图层相互叠加产生了新的多边形并且附带了原来多个专题图的属性;基于栅格的空间叠加分析中,每一个图层对应的栅格之间作相应的四则运算或者是函数运算,得到一张新的栅格专题图,为各因素层运算之后的结果。
基于GIS的崩塌危险性评价方法,实质上是针对输入的各评价因素层所做的某种函数云叠加运算,叠加运算的结果即是危险性评价的结果。本质上可以将这种危险性评价表示为多个图层的函数。
参考文献:
[1]李智毅,杨裕云.工程地质学[M].武汉:中国地质大学出版社,1994
[2]Selby MJ.HillsloPe.MaterialsandProcesses[M].Oxford:oxfordUniversityPress,1982
[3]申洪源,朱诚,唐云松等.浙江黄岩富山地区古崩塌地貌发育机制[J].山地学报,2003