周畢鋒

（重慶市江津區(qū)規(guī)劃和自然資源局，重慶 402260）

0 引言

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的提升，地理信息的數(shù)據(jù)處理和分析逐漸成熟，已經(jīng)可以將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用到城市建設(shè)、城市規(guī)劃、環(huán)境規(guī)劃、交通管理、公安系統(tǒng)管理、軍事地理信息等各個(gè)領(lǐng)域。隨著當(dāng)前信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣泛且不斷深入。地理信息系統(tǒng)一直處于不斷變化和發(fā)展過程中，因此地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)的要求也在不斷更新。本文重點(diǎn)研究了在地質(zhì)災(zāi)害中如何應(yīng)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急管理。

1 地理信息系統(tǒng)的概念

地理信息系統(tǒng)作為一種信息技術(shù)，它可以將數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與圖形管理系統(tǒng)結(jié)合起來，達(dá)到對(duì)管理對(duì)象位置和屬性的管理，并且做到對(duì)象屬性和位置之間的直接聯(lián)系。地理信息系統(tǒng)的主要功能是將各個(gè)空間的數(shù)據(jù)信息收集起來傳送到計(jì)算機(jī)中，并構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息庫，若外界發(fā)生變化就可通過改變數(shù)據(jù)的方式讓數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)更新，以達(dá)到數(shù)據(jù)庫的及時(shí)有效性，地理信息系統(tǒng)作為一類空間數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)變化中，因此不可將它和地圖數(shù)據(jù)庫簡單地混淆在一起。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)所造成的產(chǎn)業(yè)膨脹，已經(jīng)蔓延到城市建設(shè)、城市管理、交通運(yùn)輸、市場營銷、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療教育等各個(gè)方面[1]。

2 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

GPS 技術(shù)從出現(xiàn)到目前的全方位發(fā)展都與地理空間信息之間的處理，分析和應(yīng)用有密切的聯(lián)系，地圖是地理信息系統(tǒng)的發(fā)源，他們都作為地理信息的載體存在，能夠完成地理數(shù)據(jù)的讀取、儲(chǔ)存、更改、處理、分析和顯示。地理信息系統(tǒng)是由地理學(xué)為基礎(chǔ)不斷發(fā)展而來，其發(fā)展的階段可分為以下4 個(gè)階段。

第一階段是開發(fā)階段，自20 世紀(jì)60 年代開始，由于計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)發(fā)展并不良好，因此計(jì)算機(jī)硬件功能表現(xiàn)較弱，這個(gè)時(shí)期的軟件重點(diǎn)是開發(fā)主機(jī)，因此在算法上并不精準(zhǔn)，相應(yīng)的功能也有明顯的局限性。

第二階段是鞏固階段，到了20 世紀(jì)70 年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度驚人，能夠讓數(shù)據(jù)的分析、存儲(chǔ)、查找和描述都更加精確，同時(shí)圖像卡、圖形、用戶屏幕等的良好發(fā)展，讓人機(jī)對(duì)話之間的圖像顯示功能更加強(qiáng)大，這也讓地理信息系統(tǒng)的發(fā)展方向更加明確。此時(shí)地理信息系統(tǒng)的需求量已經(jīng)有了明顯的增加，同時(shí)地圖數(shù)字化的技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展，通過人機(jī)交互的模式完成數(shù)據(jù)編輯和修改，讓工作效率大幅提升，在這個(gè)階段軟件所獲得的最大進(jìn)展是完成了人機(jī)圖形交互技術(shù)的發(fā)展。

第三階段是突破創(chuàng)新階段，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷拓展和普及，地理信息系統(tǒng)也漸漸有了成熟姿態(tài)。這個(gè)時(shí)期地理信息系統(tǒng)的發(fā)展到了關(guān)鍵時(shí)期，地理信息系統(tǒng)軟件技術(shù)已經(jīng)可以運(yùn)用到數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和運(yùn)算等方面且突破明顯，而且伴隨硬件技術(shù)的迅速發(fā)展，地理信息系統(tǒng)技術(shù)所處理的數(shù)據(jù)復(fù)雜程度和數(shù)據(jù)量也有了明顯的提升，多數(shù)軟件技術(shù)都已經(jīng)配備了相應(yīng)的處理器，并且遙感影像的主體識(shí)別主動(dòng)校正系統(tǒng)分析也有了明確的上升，數(shù)據(jù)輸出時(shí)達(dá)到和硬件之間的相互配合，地理信息系統(tǒng)技術(shù)可以完成不同形式的地圖輸出，除了已經(jīng)能夠支持大型地圖數(shù)據(jù)庫的DBMS 技術(shù)以外，地理信息管理工作中適用于地理信息系統(tǒng)空間分析表達(dá)的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也在發(fā)展上有了很大的進(jìn)步。

第四階段是社會(huì)化階段，到20 世紀(jì)90 年代，數(shù)字化新產(chǎn)品與地理信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)有了全世界范圍內(nèi)的普及，許多機(jī)構(gòu)也把地理信息系統(tǒng)作為必備系統(tǒng)，特別是在政府決策部門來講，地理信息系統(tǒng)的影響非常明顯，它會(huì)對(duì)目前決策部門的機(jī)構(gòu)運(yùn)行模式工作計(jì)劃做出改變，而且社會(huì)也普遍認(rèn)識(shí)到了地理信息系統(tǒng)，這讓地理信息系統(tǒng)的需求量明顯增加，所以地理信息系統(tǒng)應(yīng)用得到了深化發(fā)展。也是自20 世紀(jì)90 年代開始，我國在地理信息系統(tǒng)技術(shù)方面的發(fā)展速度迅猛，它讓我國許多重大經(jīng)濟(jì)問題獲得了分析決策依據(jù)，同時(shí)地理信息系統(tǒng)技術(shù)也逐漸進(jìn)入各行各業(yè)，獲得了產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展條件[2]。

2.2 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

地理信息系統(tǒng)主要是被用來整合分析數(shù)據(jù)，這種信息系統(tǒng)可以讓所有需要空間數(shù)據(jù)信息的部門都應(yīng)用GPS。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)在城市土地規(guī)劃城市環(huán)境建設(shè)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、地理測繪、交通信息管理等領(lǐng)域都和空間信息產(chǎn)生了密不可分的聯(lián)系，地理信息系統(tǒng)被應(yīng)用到的領(lǐng)域主要有以下5 個(gè)方面。

（1）城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。城市基礎(chǔ)設(shè)施包括城市管道、城市網(wǎng)絡(luò)通信建設(shè)、郵政、交通設(shè)施等。以上所述設(shè)施與城市空間分布有密切關(guān)系，在地理信息系統(tǒng)上構(gòu)建相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施能夠讓設(shè)施的管理水平得到提升，并且施工設(shè)計(jì)、設(shè)備維修和故障排查工作的開展效率也會(huì)有所提升，因此社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益都能夠提高。

（2）生態(tài)環(huán)境保護(hù)通過地理信息系統(tǒng)達(dá)到對(duì)環(huán)境信息系統(tǒng)的構(gòu)建，做好環(huán)境監(jiān)測和趨勢變化，并通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析研究出對(duì)環(huán)境保護(hù)更有利的依據(jù)，另外，地理信息系統(tǒng)還能用來構(gòu)建植物相關(guān)的環(huán)境因素、棲息地因素等信息系統(tǒng)。

（3）社會(huì)數(shù)據(jù)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人文地理、民主選舉、人口普查等各方面工作中，我國在這些方面的研究工作也要不斷深入應(yīng)用。

（4）土地信息系統(tǒng)的構(gòu)建，土地信息系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的前身，當(dāng)前隨著地理信息系統(tǒng)軟件的不斷發(fā)展和優(yōu)化，讓土地信息系統(tǒng)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。根據(jù)地理信息系統(tǒng)構(gòu)建的土地信息系統(tǒng)不管是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息能力、圖形處理能力、分析能力還是儲(chǔ)存能力、報(bào)表生存能力等都和傳統(tǒng)的土地信息系統(tǒng)比較起來有明顯的改善。

（5）軍事領(lǐng)域的使用，地理信息系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用包括數(shù)字化軍事地圖、軍事定位、軍事化指揮模擬訓(xùn)練等各方面，特別是在美國工程兵地形研究室中應(yīng)用到的三維地形模擬地理信息系統(tǒng)。

3 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急管理中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用研究

當(dāng)前，地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)遍布許多領(lǐng)域，比如城市建設(shè)規(guī)劃、水資源管理、水土流失、資源勘查、生態(tài)資源監(jiān)測、農(nóng)作物估產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，地質(zhì)災(zāi)害研究中地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用可以分為以下3 個(gè)方面。

3.1 對(duì)致災(zāi)因素的研究

首先是模擬地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情預(yù)報(bào)。在模擬預(yù)報(bào)時(shí)要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)以及預(yù)防，通過建立地理空間數(shù)據(jù)庫和空間分析研究地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展的歷史，在大量的工作中研究不同的災(zāi)種已經(jīng)有了相應(yīng)的成效且研究的成果比較豐富。但是總體來講，以前的研究內(nèi)容欠缺了對(duì)地質(zhì)災(zāi)害等因素的全面分析，不能把致災(zāi)因素給地質(zhì)災(zāi)害造成的控制機(jī)理和各種致災(zāi)因素之間的關(guān)系聯(lián)系起來，尤其是在定量分析這些因素時(shí)沒有完整的評(píng)價(jià)研究，地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情模擬預(yù)報(bào)工作中對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存分析計(jì)算和顯示是地理信息系統(tǒng)獨(dú)有的特點(diǎn)及優(yōu)勢，在完成致災(zāi)因素之間的相互關(guān)系和因素定量模擬分析上，地理信息系統(tǒng)還可以結(jié)合疊加處理功能而達(dá)到極強(qiáng)的效率。由于地質(zhì)災(zāi)害的因素受多方面控制，因此要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的定量模擬和預(yù)報(bào)模擬進(jìn)行理論研究，并獲得使用價(jià)值[3]。

其次是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度的研究，通過應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)到地質(zhì)災(zāi)害防治工作中能夠利用該技術(shù)的數(shù)據(jù)庫完成空間模型的分析調(diào)查，獲取地質(zhì)災(zāi)害中的信息并完成處理，達(dá)到對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生程度的自動(dòng)化計(jì)算。首先對(duì)致災(zāi)因素進(jìn)行確定，并完成對(duì)致災(zāi)因素等級(jí)的區(qū)分，再利用這些因素的敏感系數(shù)完成各圖層的疊加，最后再把疊加后的圖層完成加權(quán)綜合，從而得到易發(fā)生程度，這種計(jì)算方式能自動(dòng)化完成。當(dāng)前，利用襲擾系數(shù)法和專家打分法的方式來完成地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生程度的對(duì)比，在對(duì)比后發(fā)現(xiàn)襲擾空間分析法的結(jié)果比襲擾系數(shù)法更加簡明，同時(shí)減少了復(fù)雜的人工計(jì)算流程，還確保了計(jì)算結(jié)果的精確度。GPS 空間分析法在獲得地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度圖的時(shí)候，不但能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生程度作出規(guī)律變化，而且還對(duì)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的空間進(jìn)行了預(yù)測。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)研究

首先是地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)系數(shù)評(píng)價(jià)，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性分析是將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用到地質(zhì)災(zāi)害研究中不斷發(fā)展而來，在地質(zhì)災(zāi)害模型構(gòu)建時(shí)對(duì)地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用讓風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的效果有了技術(shù)支撐。從整個(gè)世界范圍來看，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析目前都處于初步發(fā)展階段。在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析中，許多國內(nèi)外研究理論較為成熟，且在專業(yè)分析模型時(shí)也被廣泛應(yīng)用，比如多元統(tǒng)計(jì)分析模型、模糊評(píng)價(jià)模型、遺傳算法等。在這之中，信息量模型與地理信息系統(tǒng)系數(shù)的整合使用是當(dāng)前區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析最行之有效的辦法。在地理信息系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)能夠?qū)δ壳爸袊聻?zāi)害的危險(xiǎn)性完成探究，并完成各致災(zāi)因素和滑坡分布密度圖之間的疊加，最終算出信息量，從而得到信息量大小，完成危險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)分，以及滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性發(fā)生的等級(jí)分布。

其次是地質(zhì)災(zāi)害社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)價(jià)分析中，由于受威脅對(duì)象較多因素較多，且獲得資料的難度較大，所以目前這該方面的分析研究工作仍然停留在理論階段，沒有使用的模型。區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)損害分析工作中，以歷史上滑坡災(zāi)害帶來的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡情況來看，結(jié)合地區(qū)設(shè)施設(shè)備、人口密度、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)范圍、社會(huì)結(jié)構(gòu)等分布和發(fā)展情況來綜合考慮，完成地區(qū)人口損害評(píng)價(jià)和土地?fù)p害分析，并基于此，對(duì)全國易損害等級(jí)進(jìn)行區(qū)分。

3.3 專家系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的集成使用

專家系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的集成應(yīng)用，其地理信息系統(tǒng)發(fā)揮的主要作用是完成數(shù)據(jù)的管理并完成空間分析，專家系統(tǒng)的作用主要是通過空間目標(biāo)的推理和專家知識(shí)，來完成災(zāi)害危險(xiǎn)系數(shù)的判定。將專家系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)結(jié)合起來使用能夠有效推廣專家經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)減少實(shí)現(xiàn)作業(yè)的工作量，讓區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)管理成為可能。

4 城市地質(zhì)災(zāi)害

在城市的地質(zhì)災(zāi)害研究中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)來測量城市地面的穩(wěn)定性管理控制，尤其是山區(qū)城市，以重慶為例，該城市基于地面掩體的變化完成機(jī)體系統(tǒng)的設(shè)置，地面掩體出現(xiàn)了破壞并完成了空間時(shí)間的預(yù)測，另外利用對(duì)城市地質(zhì)環(huán)境的分析以及城市建設(shè)工程之間的相互關(guān)系，達(dá)到對(duì)各種類型的土地能力的分析和評(píng)價(jià)，再通過地理信息系統(tǒng)技術(shù)完成信息的儲(chǔ)存分析和輸出，最終得到了該地區(qū)土地能力的等級(jí)斜坡穩(wěn)定性的模型圖。在重慶市地質(zhì)災(zāi)害信息管理系統(tǒng)中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)，并將該系統(tǒng)作為整個(gè)后臺(tái)的支撐，從而完成數(shù)據(jù)的收集更新、查詢、時(shí)間分布的可視化分析、數(shù)據(jù)輸出以及說明。

5 鐵路或其他地質(zhì)災(zāi)害

“八五”期間，由原地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)研究所開展了國家專項(xiàng)研究，其中包括“京津唐地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測防治計(jì)算輔助決策系統(tǒng)”，且該項(xiàng)目專題獲得了國家“八五”重大科技成果獎(jiǎng)，此系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組裝而成，分別包括圖形輔助分析、信息數(shù)據(jù)庫、預(yù)測模擬系統(tǒng)、分析評(píng)價(jià)、決策防治。設(shè)計(jì)思想是“四庫一體”，也就是通過以預(yù)測和防治地質(zhì)災(zāi)害為主要目標(biāo)完成圖形庫數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫、模型庫的統(tǒng)一構(gòu)建，進(jìn)而達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)和模型的定向計(jì)算以及推理，完成定向分析，這也實(shí)現(xiàn)了智能決策系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)之間的相互滲透和結(jié)合，使此系統(tǒng)不但能夠完成定量分析和定量計(jì)算，同時(shí)還讓其空間分析能力更加豐富多彩和形象化。地理信息系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用到鐵路地質(zhì)災(zāi)害及有關(guān)信息的處理中，能夠達(dá)到對(duì)不同時(shí)間、地點(diǎn)的災(zāi)害地點(diǎn)范圍的分析，同時(shí)還能分析發(fā)生概率，比如鐵路作為線形實(shí)體，通過地理信息系統(tǒng)完成線形的模型的構(gòu)建、多路段之間的路線連接、區(qū)域段路程、路徑分支、重疊路段等，同時(shí)還能完成復(fù)雜的空間分析，為鐵路地質(zhì)災(zāi)害的信息完成信息儲(chǔ)存、查詢、模型構(gòu)建、分析、導(dǎo)出等功能的統(tǒng)一打下良好的基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

綜上所述，地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理能力和空間分析能力非常強(qiáng)大，將其應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害的模型分析中能夠?qū)⒌乩硇畔⑾到y(tǒng)各個(gè)功能和數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用充分挖掘，進(jìn)而讓地理信息系統(tǒng)獲得更加廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也讓地質(zhì)災(zāi)害工作的開展獲得技術(shù)支持。地質(zhì)災(zāi)害中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)已經(jīng)處于不斷深化發(fā)展過程中，期間也出現(xiàn)了許多新的方法和技術(shù)，這也讓地質(zhì)研究工作更加徹底，相信在未來地理信息系統(tǒng)技術(shù)快速發(fā)展的過程中，地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急研究工作也會(huì)獲得相應(yīng)的發(fā)展。