張云濤 周美珍

(江西省核工業(yè)地質局二六六大隊，江西 南昌 330038)

基于GIS技術的地質災害風險分析系統(tǒng)研究

張云濤 周美珍

(江西省核工業(yè)地質局二六六大隊，江西 南昌 330038)

對地質災害風險概念界定以及構成要素進行了分析，探討了GIS在地質災害風險分析系統(tǒng)、危險性區(qū)劃系統(tǒng)、區(qū)域評價預測與預警中的應用技術，指出在地質災害風險分析過程中GIS技術的應用是未來分析與評價地質災害風險的必然手段。

GIS技術，地質災害，風險，滑坡

地質災害在性質上既具自然屬性，也有社會經(jīng)濟屬性層面。但以往很多學者對其研究過程中多以自然屬性為主，忽視了社會經(jīng)濟屬性。這就導致了地質災害預防的觀念停留在杜絕造成地質災害發(fā)生的產(chǎn)生因素層面，而未考慮到如何避免這些因素可能對人類造成的傷害。因此基于GIS技術的地質災害風險分析系統(tǒng)研究對防治決策、評價預警系統(tǒng)等方面都具有重要意義。

1 地質災害風險的基本概述

1)地質災害風險概念界定。根據(jù)以往學者研究，對地質災害風險的概念可理解為地質災害現(xiàn)象在固定的時間內(nèi)可能對人類生活生產(chǎn)活動以及生命財產(chǎn)安全等造成的損失，具體可將其以R=H×E×V，其中，R表示Risk，即地質災害風險；H表示Hazard，即區(qū)域內(nèi)一定時間內(nèi)地質災害現(xiàn)象可能發(fā)生的概率；E表示Element，指地質災害影響到的如經(jīng)濟活動、生命財產(chǎn)安全、基礎設施等對象；V表示為Vulnerability,指地質災害風險下其影響對象的損失程度。從等式中能夠推出，地質災害破壞程度取決于其危險性及影響對象損失程度，同時也是地質災害風險需考慮的主要問題，對二者實際分析評價過程中也可理解其為危險性評價以及從社會經(jīng)濟易損性角度的評價。現(xiàn)階段對二者評價分析的理論方法極多，但實際應用模型卻很少。而且在評價分析過程中，很難以定量的形式對H，E，V等進行表示，因此引用等級的概念進行評估。2)地質災害風險構成分析。地質災害風險在構成方面主要分為地質災害危險性以及區(qū)域社會經(jīng)濟易損性。在地質災害危險性方面又包括歷史危險性以及潛在的危險性，其中歷史危險性主要指如災害活動的頻次、規(guī)模以及分布密度等周期性規(guī)律與災害活動強度，而潛在威脅性指如植被分布、水文氣象、地形地貌等能夠孕育地質災害發(fā)生的條件。在區(qū)域經(jīng)濟易損性方面包括直接易損性與間接易損性，其中直接易損性主要指如人口分布密度與人口質量、建筑物的分布密度和抗災能力、土地利用情況等地質災害影響對象及抗災能力，而間接易損性指如區(qū)域的社會保險發(fā)展程度、科技發(fā)展水平以及防災基礎設施的能力等經(jīng)濟發(fā)展與抗災的基本能力。由此推出，在實際評估風險過程中繼續(xù)考慮地質災害的自然屬性，也需考慮到其社會經(jīng)濟屬性[1]。

2 地質災害風險分析中GIS技術的應用

2.1 地質災害風險分析系統(tǒng)中GIS的應用

GIS技術以自身智能化的特征構建集成性、專業(yè)性、綜合性且可應用于實際工作中的地學分析模型，改變了傳統(tǒng)完全依靠專家進行分析總結才可解決問題的現(xiàn)狀。特別對形成機理不相同的地質災害或地質災害中的個體，都可利用GIS技術管理相關信息，并分析地質災害發(fā)生與其影響因素在不同空間尺度或不同時間尺度上的統(tǒng)計關系，以此為依據(jù)將災害發(fā)生的概率與可能造成的后果做出合理的評價。以圖1為例，其為地質災害風險分析系統(tǒng)工作的主要流程，基于GIS技術下的數(shù)字高程分析、屬性管理以及空間分析等對地質災害風險中分析過程中的不確定性與模糊性降至最低程度，解決傳統(tǒng)分析方法中的難題[2]。

2.2 地質災害危險性區(qū)劃系統(tǒng)中GIS的應用

區(qū)劃模型系統(tǒng)主要指基于GIS技術下能夠評價地質災害危險程度或發(fā)育程度的應用系統(tǒng)，是研究地質災害區(qū)劃以及政府部門制定減災決策的主要工具，在獲取、儲存與處理空間數(shù)據(jù)信息方面具有極大的優(yōu)勢。在地質災害區(qū)劃方面，GIS基礎下的應用系統(tǒng)主要由許多個體如危險程度的預測或評價、發(fā)展趨勢的預測、危險性評價等模型所組成，利用前文所提到的等級概念獲取能夠反映地質災害發(fā)生規(guī)律的預測結果。以圖2為例，其為地質災害危險性區(qū)劃流程圖。從中可分析GIS地質災害預測分區(qū)的主要利用一定的數(shù)學模型，并對從其中所獲取的相關參數(shù)進行分析，具體植入到每個分區(qū)模型中，這樣就可將地質災害災情指數(shù)計算出來，最后通過GIS形成地質災害等級的分區(qū)圖[3]。

2.3 地質災害區(qū)域評價預測與預警中GIS的應用分析

基于GIS技術下的地質災害系統(tǒng)具有監(jiān)測及預警的功能。在監(jiān)測信息系統(tǒng)方面，其主要集圖像、管理、應用以及數(shù)據(jù)管理等四個系統(tǒng)于一體，實現(xiàn)對監(jiān)測信息的存儲與管理等。在預警系統(tǒng)方面，其以坡體破壞外力如工程累積、雨水影響等為依據(jù)，將區(qū)域中地質災害的爆發(fā)做出分析，這樣便實現(xiàn)區(qū)域性的預警預報[4]。如圖3所示為預警系統(tǒng)框架圖。

3 以國內(nèi)滑坡災害風險為例分析

1)分析滑坡災害危險性。根據(jù)以往學者研究及近年來國內(nèi)滑坡災害的發(fā)生情況可分析，我國的滑坡災害活動規(guī)模、活動頻次等規(guī)律決定其歷史危險性，而且在分布特征上主要體現(xiàn)在無活動區(qū)、低密度區(qū)、中等密度區(qū)、高密度區(qū)以及特高密度區(qū)等五個等級區(qū)域。而從滑坡災害影響因素角度，主要受自然屬性如地震烈度等級、降水分布、地形地貌以及地質斷裂構造等方面影響，同時也包括人類生產(chǎn)生活活動的因素。在分析地質災害歷史危險性以及影響因素后，通過GIS空間分析功能可形成評價區(qū)劃分布圖，根據(jù)其中的信息量可推出滑坡災害的危險性等級，常見的等級劃分主要體現(xiàn)在低危險性、中等危險性、高危險性以及極高危險性等四個等級。2)從社會經(jīng)濟易損性角度。由前文可知，對地質災害風險分析評價過程中既需考慮到自然屬性，也需分析其對社會經(jīng)濟活動產(chǎn)生的影響。但相比之下，對社會經(jīng)濟易損性的分析往往具有很大的困難，其原因在于不同地域與不同時間所產(chǎn)生的變化各不相同。因此實際分析過程中，需將以往滑坡災害對社會經(jīng)濟活動以及人類生命財產(chǎn)安全的影響作為基礎，并對區(qū)域中人口結構或建筑結構以及社會經(jīng)濟活動等分布情況與抗災能力綜合考慮，從而形成以區(qū)域土地易損性與人口易損性為根據(jù)的等級分布圖，具體可將其劃分為低易損性、中等易損性、高易損性以及極高易損性四個等級。3)從滑坡災害風險角度。對滑坡災害風險進行分析時，若從整體上計算滑坡災害風險將無法得出合理的結果，因此需按前文所提及的等級概念對風險進行分級。對滑坡災害風險區(qū)劃時可利用以往的數(shù)據(jù)信息以及現(xiàn)有的GIS技術下產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息為標準，并通過區(qū)域滑坡災害易損性以及危險性的等級，具體劃分為極低風險區(qū)、低風險區(qū)、中等風險區(qū)以及高風險區(qū)等四個等級[5]。

4 結語

地質災害風險分析過程中GIS技術的應用是未來分析與評價地質災害風險的必然手段。實際應用過程中應注意對其原理進行分析，并綜合考慮不同區(qū)域地質災害發(fā)生的特點及歷史危害性與潛在危害性等。同時還需充分發(fā)揮GIS技術在風險分析、風險區(qū)劃以及風險監(jiān)測預警方面的優(yōu)勢，以此減少地質災害對人類生產(chǎn)活動的影響。

[1] 朱良峰,殷坤龍,張 梁，等.基于GIS技術的地質災害風險分析系統(tǒng)研究[J].工程地質學報,2010(4):428-433.

[2] 牛全福.基于GIS的地質災害風險評估方法研究[D].蘭州：蘭州大學,2011.

[3] 王小麗.RS與GIS支持下的伊犁谷地地質災害風險評價[D].西安：長安大學,2013.

[4] 黎 立,張黎健.地質災害風險評估中GIS技術的應用分析[J].中國新技術新產(chǎn)品,2012(7):72-73.

[5] 姚明波,孔志剛,戴家勝.GIS技術在地質災害研究中的應用[J].中國水運(理論版),2010(12):30-32.

Research on geological disaster risk analysis system based on GIS technique

Zhang Yuntao Zhou Meizhen

(No.266Brigade,JiangxiNuclearIndustryGeologicalBureau,Nanchang330038,China)

The paper analyzes the definition of the geological disaster risk and components, explores the application technique of GIS in the geological disaster risk analysis system, hazardous planning system, and regional evaluation forecasting and alert, and points out GIS technique will be the necessity for the analysis and evaluation of geological disaster risks in the analyzing process of the geological disaster risks.

GIS technique, geological disaster, risk, slide slope

2015-02-05

張云濤(1984- )，男，工程師； 周美珍(1987- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)11-0042-03

P694

A