基于GIS技术的地质灾害风险调查研究

赵 军

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉735000）

地灾灾害是自然和人为活动作用下引起的自然灾害。其主要受到区域的环境条件、地质条件、气候特征等自然因素和开路、挖矿、基础设施建设等人类生产活动的影响[1-2]。由于区域环境条件存在差异性，因此各区域的灾害类型也各异，主导性影响因素也存在差异性。地质灾害一旦发生会对人民群众的生命财产和基础设施等造成巨大的威胁，甚至影响我国社会经济发展的稳定性，生态环境的可持续性[3]。因此，对于地质灾害隐患需要进行排除、摸清其发生发展的规律，合理利用现代科技手段进行防灾减灾等工作。

目前，国内外对于地质灾害的研究主要集中于地灾隐患点的排查和空间分布及威胁对象的研究，且以常规定性分析法、统计分析法、模糊评价法、层次分析法为主，同时研究内容主要集中在地质灾害易发性程度上[4-5]。随着地理信息技术的推广和发展使用，出现了以计算机技术为主的方法，例如传感器检测法、深度学习法、信息量模型和ArcGIS分析法等[6-7]。与常规方法相比较，利用计算机技术不仅可以满足不同区域的地质灾害排查、应急调查、灾害防治和灾后重建需求[8-9]；也能够实现全天候、全天时、远距离的研究。

为了实现地灾数据的共享和数据的查找更新，本文依据GIS技术，首先建立地灾相关的空间数据，同时对影响地质灾害的各影响因子进行空间分析和叠加分析，通过得到地质灾害的危险程度和相关性结果来制定科学合理的防灾减灾措施。

1 空间数据的构建

空间数据的构建有利于实现资源的共享，而且数据库的储存空间小，管理方便，操作简单容易，易于以后的查找修改和更新。本文以计算机技术为基础，进行构建地质灾害的空间数据，以实现地灾数据的共享和相关单位之间的协作，也为制定科学合理的防灾减灾措施提供参考依据。

依据研究区以往地质灾害详细调查资料，同时结合前人研究的1∶50万、1∶20万、1∶10万和1∶5万地质灾害的详查资料，同时收集高程模型（DEM）、DRG、DLG等数据，研究以往重点区、一般区单元划分、风险评价的依据，利用GIS对不同比例尺下研究区进行地质灾害易发性分区定量评价。从地质灾害孕灾条件、发育特征基础地质条件和承载体等诱发地灾的因子出发，构建多层级地质灾害易发性程度评价因子体系空间数据库（图1）。

图1 地质灾害易发性程度评价因子体系

2 空间分析

（1）基于构建的地质灾害易发性程度评价因子体系，对各影响因子进行程度范围的划分，根据获得的资料读取承灾体信息，对承灾体重要性进行进一步判别，结合高分遥感影像图、研究区地形图、地质图来设定评价单元相关参数，最后利用ArcGIS平台生成地质灾害易发性程度评价单元，且采用层次分析法（AHP）确定每个影响因子的权重。

（2）在ArcGIS中将研究区以100m×100m的栅格网格划分，同时将地质灾害易发性程度评价各因子进行栅格化处理，最后用重分类命令指定地质灾害易发性程度评价因子的强度指数（b）i。

（3）采用ArcGIS中栅格计算器对研究区地质灾害易发性程度评价各因子的栅格数据进行加权计算和生成相应的栅格图像，其中计算得到的栅格图像单元的权重值为研究区地质灾害易发性程度指数值（A），计算公式如下：

式中：A为研究区地质灾害易发性程度指数值；ai为第i个地质灾害易发性程度评价因子的权重；bi为地质灾害易发性程度评价因子的强度指数（b）i。

（4）结合实地踏探考察的结果及研究区地质灾害易发性程度指数值A的大小进行不同等级的易发性分区，A值越大表示地质灾害危害性越大，越小表示地质危害性越小，本研究主要划分为：极易发、易发、轻度易发、不易发等四种。

3 叠加分析

地质灾害受多种因素影响，在研究分析过程中往往依据一个影响因素很难做出科学合理的判断，必须进行必要的综合分析，因此需将各种影响因素进行标准化和统一化处理，赋予不同的权重值来进行综合性的分析。而叠加分析满足了这种需求，故本文采用加权叠加分析来分析地质灾害易发性程度。

利用ArcToolbox下的空间分析中的加权叠加对研究区地形、气候、水文、土质、几何特征、结构类型、活动面、位置信息、岩性、走向、倾向、倾角、居民点、道路、桥梁和其他基础设施等16个地质灾害易发性程度因子的栅格图进行加权叠加分析，按加权分析得出的加权值将研究区划分为高易发区、中易发区和低易发区。

4 空间统计分析

空间统计分析是以空间研究对象的空间位置关系为前提，对研究对象的相关因子进行数值上的相关性分析，把相关因子的属性数据与空间位置结合起来，克服了传统分析方法仅考虑样本值，而忽视了相关因子在空间位置上的分布特征缺陷，从而实现了进一步合理解释地理事物在空间上的相互关系，也有利于判定主要的影响因素和大大减少了人为主观性和错误性的可能。Moran指数对地形、气候、水文、土质、几何特征、结构类型、活动面、位置信息、岩性、走向、倾向、倾角等影响因素进行显著性水平分析，根据Moran指数散点图中各个点在研究区的象限的分布情况，分析各因素的聚集类型，进而判断出地灾的发生规律及特点。

5 地质灾害治理方案

地质灾害传统的治理技术通常分为工程措施、生物措施和生态修复措施等，由于地质环境的复杂性，每个区域要依据本区的实际情况实施科学合理的措施。随着科学技术的发展，GIS满足了各区制定不同措施的需求，也遵循“预防为主，防治结合”的原则，确保了人民生命财产的安全。治理地质灾害技术流程图如图2所示。

根据上文的分析，针对研究区不同地灾的形成、运动及危害特征，制定防范泥石流、滑塌、崩塌等地质灾害的基本思路，对泥石流以拦挡排导为主、预防为辅；并对研究区发育的沟谷型和坡面型泥石流进行探讨，沟谷型泥石流治理多以重力坝或格栅坝、排导槽等为主，研究区坡面型泥石流治理多以谷坊群、截水沟等为主。对滑坡进行加强监测，提早做好预报，有条件的地区可以采取工程措施等。对于崩塌灾害而言，可以实施一些护墙、护坡等遮挡斜坡上部的崩塌落石的工程措施，对于易发的崩塌灾害，通过进行削除危险斜坡排除危害，也可通过嵌补、锚固等措施降低灾情的发生。

6 结论

当前受全球变暖的影响，地质灾害呈现多发的趋势，频发的各类地灾严重影响着我们脱贫攻坚的成效、经济的平稳发展、人民的生命财产安全。当前需要进一步加强的是利用地理信息技术建立高效科学的防灾减灾数据库系统和有效判别地质的发育规律，利用GIS技术发现滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害的隐患点，建立相应的监测机制。同时，利用GIS数据库为政府部门制定相关政策和建立完善的“群测群防“”专群结合”监测预警体系提供一定的数据支撑。