地质灾害危险性评估辅助系统初探

2015-02-07谈树成

地理空间信息 2015年4期

关键词：插件危险性线路

谈树成，王超，范旭

（1.云南大学资源环境与地球科学学院，云南昆明 650091）

地质灾害危险性评估辅助系统初探

谈树成1，王超1，范旭1

（1.云南大学资源环境与地球科学学院，云南昆明 650091）

对地质灾害危险性评估流程及技术进行分析，开发了一套包括野外调查、现状评估、预测评估、综合评估各阶段，集野外线路画定、评估区划定、赤平面投影、综合分区等4种模型为一体的地质灾害危险性评估辅助软件系统。从系统的可行性、实用性、可扩展性出发，分析系统架构风格，讨论数据建模及其标准、野外线路画定等4种模型。

地质灾害；评估；辅助系统；地理信息系统

目前，地质灾害危险性评估过程往往不按流程规范进行，致使评估的真实性受损；一般凭借专家的主观经验进行分析决策，致使危险性和危害性评估的准确性降低。为了避免地质灾害危险性评估过程中的盲目性，保证评估结果的真实性、准确性，开发了一套贯穿整个地质灾害危险性评估过程，集野外线路画定、评估区划定、赤平面投影、斜坡稳定性分析、综合分区等模型为一体的地质灾害危险性评估辅助软件系统。

1 地质灾害评估辅助系统软件架构与功能

1.1 系统软件架构

本系统包括野外调查数据采集和室内评估两部分，通过ArcSDE空间数据库引擎和SQL数据库将二者紧密联系起来。本系统使用ESRI公司的一套产品，不需要数据交换，也不会丢失信息。其中野外数据采集系统采用基于Android MVC架构风格，室内评估系统采用基于C#语言分层架构与插件框架混合架构风格。

1）分层架构风格。分层架构各层相对独立[1]，从而降低了系统的复杂度，方便了代码的移植和模块复用，同时也提高了系统的灵活性。各层功能如图1所示。

图1 系统分层及各层功能

2）插件框架技术。包括宿主程序、插件协议和插件3部分。宿主程序可以独立于插件对象存在，通过插件增减方式来添加或是调整功能[2]。插件式GIS能有效解决GIS工程的复杂性与应用需求多变的矛盾,降低GIS软件开发和维护的成本[3]。

1.2 系统结构及功能

本系统主要是为地质灾害危险性评估提供快速、科学辅助决策，进行野外数据采集、现状评估、预测评估和综合评估，为地质灾害建议和措施提供科学依据。系统结构与功能见图2。

图2 系统结构与功能

1）野外数据采集，参照“数据建模及标准”进行野外数据采集，提供直接在线编辑和离线编辑两种方式。

2）室内评估，分为室内数据采集、分析和综合处理。数据采集主要是将已有资料，包括基本地理数据、地质环境数据及文本资料数据入库；数据分析是针对地质灾害数据、野外线路、评估区范围及综合分区进行分析与成图；综合模块提供常用小工具。

2 数据建模及标准

地质灾害数据库包含的内容十分广泛，它以矢量数据、栅格数据和属性数据为主要内容，如图3所示。

图3 地质灾害数据库内容及结构

为了准确快速地查询和共享灾害数据，规则的野外编码必不可少。灾害数据野外编号采用统一编码，并作为主键，在其他表中则作为外键，实现表间关联。其编码方式参照“县(市)地质灾害调查与区划空间数据库系统建设要求”，如图4所示，其中前8位标志了灾害体所在行政区的具体位置，后6位标志了灾害类型和流水号等属性信息[4]。

图4 灾害点野外编号标准

3 数据采集、管理、处理及表达

地质灾害评估辅助系统是基于一体化技术的数据采集、管理、综合处理与成果表达。

1）野外定位。野外定位采用Android手机内置GPS，适合在野外无信号的情况下进行精确定位，以获取当前位置经纬度[5]。

2）数据字典。在野外,根据调查点的属性特征，将常用的、固定的属性描述定义为字典库。XML语言简单易懂，建立的文件体积小巧[6]，无论在移动端还是PC机中，都是建立数据字典库的首选。

3）空间与属性交互。通过空间与属性的交互可以查询灾害点的信息，根据统计结果查询灾害点的位置及分布情况。

4）成果的展示。通过对地质灾害点的查询、分析统计，以图形形式展现，更直观地进行现状评估、预测评估以及综合评估。

4 模型研究

1）综合分区模型。评价模型的建立使得对地质灾害的评价研究趋向定量化和客观化[7]，而综合分区的基本因素错综复杂且没有界线值，具有不确定性、模糊性[8]，模糊综合评判方法是一种以模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评价方法，对于模糊性、不确定性能起很好的作用。模糊综合评判方法评价步骤：首先建立因素集形成3层评判树，如图5所示，依据“地质灾害评估规范”建立模糊评价集U={危险性大（I），危险性中等（Ⅱ），危险性小（Ⅲ）}，以AHP（层次分析法）确定权重，建立隶属度函数，最后进行综合评价计算。

图5 模糊综合评判3层评判树

2）赤平面投影模型。赤平面投影可以在投影图中较为简捷地确定它们的夹角和组合关系，从而达到岩质斜坡稳定性判定的目的[9]。

3）评估区划定模型。在野外工作完成之后，崩塌、滑坡应以第一斜坡带为限，泥石流以完整的沟道流域面积，地面塌陷、地面沉降推测可能范围，地裂缝推测可能延伸、影响范围，不稳定斜坡推测可能产生的灾种及影响范围为地质灾害评估范围，此外还应包括一些特殊构造部位。根据“就大不就小”的原则，建立影响工程范围与边界上地质灾害评估范围的并集。

4）线路画定模型。野外路线布置方法主要有追索法、穿越法和全面踏勘法。穿越法是一种使观察路线垂直或大致垂直主要地质界线、构造线的走向布置方法；追索法是一种将观察线路沿地质界线、风化带及构造线的走向布置方法；全面踏勘法是一种把穿越法和追索法结合起来的方法。野外线路布设一般将追索法和穿越法相结合，首先根据已有资料和工程布置确定区域范围并在遥感影像标出工程位置，叠加已有的地质界线、风化带、构造线、地质灾害等，再利用线路画定模型画出大概的野外线路，进行野外验证和纠正。