王江濤 楊瀟瀟 武盼鋒

摘 要： 文章對基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的構建背景進行了介紹，以此闡明GIS在地質災害監(jiān)測領域中應用的可行性與重要性;從地形地貌、地層巖性、地質構造、人類活動以及自然降雨五個角度入手，對基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用分析要素進行了研究;在明確分析要素的基礎上，結合系統(tǒng)邏輯與系統(tǒng)架構兩個部分，分析了基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的設計思路。

關鍵詞： GIS;地質災害;強降雨

【中圖分類號】TP79 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.38.013

引言：地質災害是自然災害的主要類型之一，其在我國就有多發(fā)、廣發(fā)的特點，嚴重威脅和影響著社會穩(wěn)定運行與廣大人民群眾的生命財產安全。所以，我們有必要以GIS為基礎，對地質災害檢測預警系統(tǒng)的構建應用展開探究討論，以尋找出預測地質災害、防范地質災害的可行路徑，將災害的威脅性、影響性控制在最低水平。

1 基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的構建背景

據(jù)權威部門發(fā)布的《2018年全國地質災害災情及2019年地質災害趨勢預測》報告顯示，僅在2018年這一年之內，我國境內記錄在案的地質災害事件就多達2966起，涉及傷亡近200人，直接造成的經濟損失14.7億元人民幣，間接損失更是難以估量。在此背景下，做好地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的科學構建，具有重要的現(xiàn)實意義[1]。

結合既往的經驗記錄與學界研究來看，絕大部分地質災害是逐漸發(fā)生、有跡可循的。例如，泥石流、山體滑坡等地質災害的出現(xiàn)，幾乎都與當?shù)貜娊涤甑膼毫犹鞖庥嘘P。所以，在掌握目標地區(qū)地質條件、人類活動等信息的同時，對降雨量進行科學的分析和預測，便可在一定程度上對泥石流、山體滑坡的發(fā)生幾率和涉及范圍做出判斷，并及時制定出有效的應急預案，將災害影響下的人員傷亡、財物損失控制在最低水平。從目前來看，將GIS作為地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的構建基礎，具有良好的可行性與可靠性。GIS即“Geographic Information System”的縮寫，意為“地理信息系統(tǒng)”，是我國地學研究領域中一種重要的空間信息系統(tǒng)。發(fā)展至今，GIS已能滿足地球表層空間中各類地理信息數(shù)據(jù)的采集、整理、分析、存儲、管理、顯示等技術需求，從而為人們提供出綜合化、高水準的研究與實踐活動支持。

2 基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用設計

2.1 系統(tǒng)要素

第一，地形地貌。結合我國地質災害的相關歷史經驗來看，地形地貌是關聯(lián)災害發(fā)生、決定災害規(guī)模的最主要因素。細分下來，地形地貌應包含地面坡度、地面高程兩個部分。資料顯示，我國有40%以上的地質災害發(fā)生于地面坡度20°至25°的區(qū)域，30%以上的地質災害發(fā)生于地面坡度35°至50°的區(qū)域，其余坡度的災害較少發(fā)生。所以，在構建地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)時，應將20°至25°、35°至50°兩個坡度區(qū)間排在較高等級;在地理學視域下，可按高程將地理區(qū)域分為低丘陵區(qū)、丘陵區(qū)、低山區(qū)、低中山區(qū)以及中山區(qū)。其中，地質災害大多發(fā)生于丘陵區(qū)與低山區(qū)，其高程分別為50米至100米、500米至1000米。究其原因，主要與人為施工活動多發(fā)于這兩類區(qū)域有關。

第二，地層巖性。地層巖性是地質災害發(fā)生的基本條件之一，主要包括火山巖、侵入巖、變質巖、沉積巖等。其中，災害率最高的地層巖性為變質巖，其次為侵入巖，沉積巖與地質災害的關聯(lián)度最小。

第三，地質構造。地質構造是地質災害發(fā)生的又一基本條件。通常情況下，當?shù)刭|構造受到破壞，出現(xiàn)風化、破碎、溶蝕等現(xiàn)象時，其結構穩(wěn)定性將大打折扣，進而引發(fā)滑坡、塌陷等地質災害[2]。

第四，人類活動。人類活動是對地質災害影響最為直接的外部因素，當人類工程建設活動強度過大時，施工區(qū)域內的地質條件將遭到嚴重破壞，繼而出現(xiàn)土體沉降、巖體失穩(wěn)、地下空洞、水土流失等問題，埋下相應的地質災害風險。從目前來看，在眾多人類工程活動中，礦業(yè)活動與地質災害的關聯(lián)性最強。

第五，自然降雨。在強降雨的作用下，土壤、巖石會被雨水的地表徑流與澆灌沖刷所影響。此時，一旦降雨地區(qū)的表土層厚度較淺，缺乏良好的穩(wěn)定性，將很可能會發(fā)生泥石流、滑坡等災害。

2.2 系統(tǒng)邏輯

在明確上述要素之后，可基于GIS制定出地質災害檢測預警系統(tǒng)應用的邏輯流程，由始至終為：（1）收集地質災害各類誘因的信息數(shù)據(jù)資料;（2）基于GIS建立地質災害信息庫;（3）分析各類誘因與地質災害的影響關系;（4）分析自然降雨的災害臨界值，評價其他誘因的危險性等級;（5）確定降雨與其他誘因的評價模型;（6）形成氣象綜合圖與地質災害敏感性分區(qū)圖;（7）結合降雨信息，對地質災害進行實時動態(tài)的氣象預測。結合其他誘因信息，對地質災害進行相對固定的空間預測;（8）綜合氣象、空間兩方面預測結果，建立地質災害預測模型。

2.3 系統(tǒng)架構

為了實現(xiàn)基于GIS的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)功能的最大化發(fā)揮，其系統(tǒng)架構設計應包含數(shù)據(jù)采集、信息查詢、預警分析以及預警分布四個主要模塊部分。其中，數(shù)據(jù)采集模塊應以GIS為核心，從而為空間預測夯實信息條件。在此基礎上，將地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)與氣象、水利等部門的系統(tǒng)網(wǎng)絡建立通信連接，以此實現(xiàn)降雨信息的動態(tài)獲取與實時校正;信息查詢模塊應保證地質災害相關信息查詢的準確、明細，具體可查詢內容應包括目標災害點的災害情況、既往災害記錄、系統(tǒng)編號、地理方位、災害類型等;預測分析模塊則應以地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用邏輯為基礎，并做好各類要素的權重配置與綜合運算。設計實踐中，應適當提高降雨量的影響比重。在此基礎上，還需基于特定原則對分析結果進行級別劃分，以明確災害的發(fā)生幾率、影響規(guī)模、危害程度;預警分布模塊應具備文字、數(shù)據(jù)、圖表等多種顯示形式的生成能力，并配備出內部預警、公共預警兩種機制，以滿足不同災害情況下的系統(tǒng)應用與信息發(fā)布需求。

結論：總而言之，歷史經驗表明，地質災害并未突然發(fā)生的，而是有跡可循的。所以，將GIS作為地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)的重要基礎，可幫助相關人員獲取到、分析好大量有價值的地理空間信息數(shù)據(jù)，從而在降雨信息的聯(lián)合運用下，對目標區(qū)域地質災害的發(fā)生幾率、影響規(guī)模、嚴重程度進行科學預測，為后續(xù)應急預案的制定提供可靠依據(jù)支持。

參考文獻

[1] 蒙柱業(yè).動態(tài)監(jiān)測預警系統(tǒng)在地質災害防治的應用[J].集成電路應用，2020，37（10）：126-127.

[2] 劉浩，任榮，李瑞寧.地質災害實時監(jiān)測預警系統(tǒng)建設研究[J].地質論評，2020，66（S1）：175-176.