談樹成，王 超，范 旭

（1.云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650091）

地質(zhì)災(zāi)害危險性評估輔助系統(tǒng)初探

談樹成1，王 超1，范 旭1

（1.云南大學(xué) 資源環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650091）

對地質(zhì)災(zāi)害危險性評估流程及技術(shù)進(jìn)行分析，開發(fā)了一套包括野外調(diào)查、現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估、綜合評估各階段，集野外線路畫定、評估區(qū)劃定、赤平面投影、綜合分區(qū)等4種模型為一體的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估輔助軟件系統(tǒng)。從系統(tǒng)的可行性、實用性、可擴(kuò)展性出發(fā)，分析系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)格，討論數(shù)據(jù)建模及其標(biāo)準(zhǔn)、野外線路畫定等4種模型。

地質(zhì)災(zāi)害；評估；輔助系統(tǒng)；地理信息系統(tǒng)

目前，地質(zhì)災(zāi)害危險性評估過程往往不按流程規(guī)范進(jìn)行，致使評估的真實性受損；一般憑借專家的主觀經(jīng)驗進(jìn)行分析決策，致使危險性和危害性評估的準(zhǔn)確性降低。為了避免地質(zhì)災(zāi)害危險性評估過程中的盲目性，保證評估結(jié)果的真實性、準(zhǔn)確性，開發(fā)了一套貫穿整個地質(zhì)災(zāi)害危險性評估過程，集野外線路畫定、評估區(qū)劃定、赤平面投影、斜坡穩(wěn)定性分析、綜合分區(qū)等模型為一體的地質(zhì)災(zāi)害危險性評估輔助軟件系統(tǒng)。

1 地質(zhì)災(zāi)害評估輔助系統(tǒng)軟件架構(gòu)與功能

1.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

本系統(tǒng)包括野外調(diào)查數(shù)據(jù)采集和室內(nèi)評估兩部分，通過ArcSDE空間數(shù)據(jù)庫引擎和SQL數(shù)據(jù)庫將二者緊密聯(lián)系起來。本系統(tǒng)使用ESRI公司的一套產(chǎn)品，不需要數(shù)據(jù)交換，也不會丟失信息。其中野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用基于Android MVC架構(gòu)風(fēng)格，室內(nèi)評估系統(tǒng)采用基于C#語言分層架構(gòu)與插件框架混合架構(gòu)風(fēng)格。

1）分層架構(gòu)風(fēng)格。分層架構(gòu)各層相對獨立[1]，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，方便了代碼的移植和模塊復(fù)用，同時也提高了系統(tǒng)的靈活性。各層功能如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)分層及各層功能

2）插件框架技術(shù)。包括宿主程序、插件協(xié)議和插件3部分。宿主程序可以獨立于插件對象存在，通過插件增減方式來添加或是調(diào)整功能[2]。插件式GIS能有效解決GIS工程的復(fù)雜性與應(yīng)用需求多變的矛盾,降低GIS軟件開發(fā)和維護(hù)的成本[3]。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

本系統(tǒng)主要是為地質(zhì)災(zāi)害危險性評估提供快速、科學(xué)輔助決策，進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估和綜合評估，為地質(zhì)災(zāi)害建議和措施提供科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能見圖2。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

1）野外數(shù)據(jù)采集，參照“數(shù)據(jù)建模及標(biāo)準(zhǔn)”進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，提供直接在線編輯和離線編輯兩種方式。

2）室內(nèi)評估，分為室內(nèi)數(shù)據(jù)采集、分析和綜合處理。數(shù)據(jù)采集主要是將已有資料，包括基本地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)及文本資料數(shù)據(jù)入庫；數(shù)據(jù)分析是針對地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)、野外線路、評估區(qū)范圍及綜合分區(qū)進(jìn)行分析與成圖；綜合模塊提供常用小工具。

2 數(shù)據(jù)建模及標(biāo)準(zhǔn)

地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫包含的內(nèi)容十分廣泛，它以矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)為主要內(nèi)容，如圖3所示。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫內(nèi)容及結(jié)構(gòu)

為了準(zhǔn)確快速地查詢和共享災(zāi)害數(shù)據(jù)，規(guī)則的野外編碼必不可少。災(zāi)害數(shù)據(jù)野外編號采用統(tǒng)一編碼，并作為主鍵，在其他表中則作為外鍵，實現(xiàn)表間關(guān)聯(lián)。其編碼方式參照“縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)要求”，如圖4所示，其中前8位標(biāo)志了災(zāi)害體所在行政區(qū)的具體位置，后6位標(biāo)志了災(zāi)害類型和流水號等屬性信息[4]。

圖4 災(zāi)害點野外編號標(biāo)準(zhǔn)

3 數(shù)據(jù)采集、管理、處理及表達(dá)

地質(zhì)災(zāi)害評估輔助系統(tǒng)是基于一體化技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、管理、綜合處理與成果表達(dá)。

1）野外定位。野外定位采用Android手機(jī)內(nèi)置GPS，適合在野外無信號的情況下進(jìn)行精確定位，以獲取當(dāng)前位置經(jīng)緯度[5]。

2）數(shù)據(jù)字典。在野外,根據(jù)調(diào)查點的屬性特征，將常用的、固定的屬性描述定義為字典庫。XML語言簡單易懂，建立的文件體積小巧[6]，無論在移動端還是PC機(jī)中，都是建立數(shù)據(jù)字典庫的首選。

3）空間與屬性交互。通過空間與屬性的交互可以查詢?yōu)暮c的信息，根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果查詢?yōu)暮c的位置及分布情況。

4）成果的展示。通過對地質(zhì)災(zāi)害點的查詢、分析統(tǒng)計，以圖形形式展現(xiàn)，更直觀地進(jìn)行現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估以及綜合評估。

4 模型研究

1）綜合分區(qū)模型。評價模型的建立使得對地質(zhì)災(zāi)害的評價研究趨向定量化和客觀化[7]，而綜合分區(qū)的基本因素錯綜復(fù)雜且沒有界線值，具有不確定性、模糊性[8]，模糊綜合評判方法是一種以模糊推理為主的定性與定量相結(jié)合、精確與非精確相統(tǒng)一的分析評價方法，對于模糊性、不確定性能起很好的作用。模糊綜合評判方法評價步驟：首先建立因素集形成3層評判樹，如圖5所示，依據(jù)“地質(zhì)災(zāi)害評估規(guī)范”建立模糊評價集U={危險性大（I），危險性中等（Ⅱ），危險性小（Ⅲ）}，以AHP（層次分析法）確定權(quán)重，建立隸屬度函數(shù)，最后進(jìn)行綜合評價計算。

圖5 模糊綜合評判3層評判樹

2）赤平面投影模型。赤平面投影可以在投影圖中較為簡捷地確定它們的夾角和組合關(guān)系，從而達(dá)到巖質(zhì)斜坡穩(wěn)定性判定的目的[9]。

3）評估區(qū)劃定模型。在野外工作完成之后，崩塌、滑坡應(yīng)以第一斜坡帶為限，泥石流以完整的溝道流域面積，地面塌陷、地面沉降推測可能范圍，地裂縫推測可能延伸、影響范圍，不穩(wěn)定斜坡推測可能產(chǎn)生的災(zāi)種及影響范圍為地質(zhì)災(zāi)害評估范圍，此外還應(yīng)包括一些特殊構(gòu)造部位。根據(jù)“就大不就小”的原則，建立影響工程范圍與邊界上地質(zhì)災(zāi)害評估范圍的并集。

4）線路畫定模型。野外路線布置方法主要有追索法、穿越法和全面踏勘法。穿越法是一種使觀察路線垂直或大致垂直主要地質(zhì)界線、構(gòu)造線的走向布置方法；追索法是一種將觀察線路沿地質(zhì)界線、風(fēng)化帶及構(gòu)造線的走向布置方法；全面踏勘法是一種把穿越法和追索法結(jié)合起來的方法。野外線路布設(shè)一般將追索法和穿越法相結(jié)合，首先根據(jù)已有資料和工程布置確定區(qū)域范圍并在遙感影像標(biāo)出工程位置，疊加已有的地質(zhì)界線、風(fēng)化帶、構(gòu)造線、地質(zhì)災(zāi)害等，再利用線路畫定模型畫出大概的野外線路，進(jìn)行野外驗證和糾正。

5 結(jié) 語

以地質(zhì)災(zāi)害危險性評估流程為中線，探討了系統(tǒng)軟件架構(gòu)風(fēng)格、數(shù)據(jù)庫建模及標(biāo)準(zhǔn)，以及野外線路畫定、評估區(qū)劃定、赤平面投影、綜合分區(qū)等4種模型，能為地質(zhì)災(zāi)害危險性評估提供快速、準(zhǔn)確的評價結(jié)果。

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P208

B

1672-4623（2015）04-0001-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2015.04.001

談樹成，博士，教授，研究方向為資源環(huán)境信息系統(tǒng)、GIS與綜合信息成礦預(yù)測、礦床學(xué)、成礦規(guī)律與找礦預(yù)測、環(huán)境地質(zhì)和災(zāi)害地質(zhì)等。

2014-08-28。

項目來源：云南大學(xué)中青年骨干教師培養(yǎng)基金資助項目（XT412003）。