GIS和RS技术在泥石流研究中的应用

-1-GIS和RS技术在泥石流研究中的应用摘要：近年来，各地频繁发生泥石流地质灾害，尤以西部山区为易发区，像2010年舟曲特大山洪泥石流，其不仅造成当地严重的经济损失和人员伤害，更严重的危害到了人们的生命安全和生存环境，因此，对泥石流灾害的发生机防治研究势在必行。在计算机技术发展迅速的今天，3S技术（遥感、地理信息系统、全球定位系统）在各个领域得到广泛的应用，对于解决空间问题，实时动态监测危害的发生有重要的作用。通过遥感图像的目视解译来识别泥石流的情况，并在GIS系统支持下参考该区地质、地貌的背景对其发育规律和分布特征作进一步分析。这大大提高工作效率和成果的准确性，是泥石流调查研究的较为有效的方法。本文将概括的论述了GIS和RS技术在泥石流研究中的应用。关键字：GIS技术、遥感、泥石流、应用1、概述建国前,我国边远山区仅有零星的泥石流灾害,但因山区人烟稀少,济1.1泥石流概述泥石流实际上是水体和土体及土体中的部分空气相互充分作用后，在沟谷内或坡地上沿坡面运动的流体。它是山地环境演化或山地环境演化与人类不合理的活动共同作用的产物，具有极大的侵蚀、输移和堆积能力[1]，故而兼具流体和土体的性质。泥石流在陡峭的山区常常经水源的冲刷，携带着巨量的松散碎屑物质沿坡地不断流动，能摧毁沿路上的一切建筑物，如桥涵、路基、灌渠和村镇等，也能预埋大片农田、道路、塘库，甚至堵塞主河，造成巨大灾害。不同的条件引起不同性质及活动特征的泥石流，根据不同的标准可以将泥石流划分为很多类别，我们根据泥石流的规模、危害程度、活动频率等就可以更好的进行防灾的措施，以便将灾难降到最低。1.2遥感概述遥感科学与技术是在二十世纪由空间科学、电子科学、地球科学、计算机科学以及其他边缘学科交叉渗透、相互融合的基础上发展起来的一门新型-2-地球空间信息科学[3]。它利用非接触传感器使人们能离开地球来获取有关地球的时空信息，不仅着眼于解决传统目标的几何定位，更为重要的是对利用外层空间传感器获取的影像和非影像信息进行语义和非语义解译，提取客观世界中各种目标对象的物理特征和信息，从而为人们认识自然和改造自然提供科学的技术和方法；为国家和部门的重大决策和社会可持续发展提供科学依据和决策保障。1.3地理信息系统概述地理信息系统(GeographicInformationSystem）简称GIS，随着计算机技术的飞速发展、空间技术的日新月异及计算机图形学理论的日渐完善并且逐渐被人们所认识和接受。目前，以管理空间数据见长的GIS已在全球变化与监测、军事、资源管理、城市规划、土地管理、环境研究、农作物估产、灾害预测、交通管理、矿产资源评价、湿地制图以及政府部门等许多领域发挥着越来越重要的作用。概括的说，GIS有以下基本功能：(1)数据的提取、转换和编辑。(2)数据的集成。(3)数据结构的重构和数据转换。(4)空间数据的查询和检索。(5)空间操作和分析(6)空间显示和成果输出[4]。在GIS技术不断发展下，目前GIS的应用已从基础信息管理与规划转向更复杂的区域开发、预测预报，与卫星遥感技术相结合用于全球监测，成为重要的辅助决策工具。2具体应用2.1遥感在泥石流调查中的应用在泥石流调查中，利用遥感图像直观、能真实记录泥石流地表现象的特点，通过直接判译、对比分析、综合判译的方法，对泥石流发生的环境情况等进行了解分析[3]。2.1.1直观的判断-3-近期泥石流沟谷色调多呈白色线状，早期泥石流沟答多呈灰暗的粗糙条带状或沟口处有扇状堆积体。根据影像特点,可进行确定泥石流沟并圈划流域边界,知道泥石流沟的流通路径长度、堆积扇大小与形状，同时，可以调查泥石流的背景条件,包括土层厚度、植被种类与盖度、山体坡度和岩石破碎状况。2.1.2对比不同时期的遥感图像通过对比可以了解各时期泥石流的活动及变化，包括泥石流的灾害史、发生时期、重现特点及规模等。采用航片对比，掌握泥石流摧毁对象的类型及其被毁的状态与程度，对今后泥石流预测防治方案的提出、区域性规划等将提供很好的参考与帮助。同时，还可以看出人类活动的影响，对比人类活动的前后时期的影像图，可以明显的而看出人类活动产生的作用。2.1.3不同比例尺航片、卫片的配合使用不同比例尺遥感图像具有不同的视域范围。大、小比例尺航片相互配合，可以从宏观与微观两个角度进行泥石流调查。遥感图像记录了大量有关泥石流的直接与间接信息。除降雨外，泥石流形成环境背景基本被记录在影像内。泥石流形成发展的过程是地质、地貌、植被、土壤、水文气象、人类活动等各种因素相互作用的结果，因而泥石流遥感调查是一种综合分析的过程，我们可从遥感图像中获得地形沟坡陡缓特点、流域切割发育程度、沟坡碎屑物质丰富程度、坡面植被种类及覆盖情况及人类活动状况，村镇、工矿、道路所处位置等信息，依据这些信息确定出泥石流和潜在泥石流的危险程度、危害目标与危害程度，为制定合理的防治方案提供可靠地依据。2.2基于GIS的泥石流系统2.2.1基于GIS的泥石流信息系统泥石流信息系统是将有关该泥石流的各种信息搜集、整理、分类，以GIS技术为支撑的，在计算机软硬件支持下，把各种信息按空间分布或地理坐标，以-4-一定的格式输入、编辑、存储、查询、统计和分析的应用系统。主要由图像库、图形库和数据库组成[2]。它是有关整个泥石流的全部信息的累积，是各种因子的叠加结果，可以提供泥石流的动态和实时环境评价、危险性区划等灾害预警信息成果，为有关政府部门提供决策服务。2.2.2基于GIS的泥石流风险分析和危险性评价系统基于GIS技术的泥石流风险分析和危险性评价系统能较好的实现GIS技术与已有的泥石流可能性分析模型的结合，能够充分利用GIS的图形编辑、属性管理、空间分析、数字高程分析等功能优势，根据变化了的情况与资料，现势性的进行泥石流风险分析，运用恰当的数学分析模型，在泥石流灾害调查和成因背景分析的基础上，通过选取适当的评价预测指标，进行潜在泥石流风险判识，对泥石流发生的可能性、易发程度和危害范围等进行评价[4]。并通过评价将其划分为不同等级的危险区，从而为泥石流灾害的管理及防治和预警提供依据。2.2.3基于GIS的泥石流区域评价预测及预警系统正确有效的泥石流预警可减少生命和财产的损失。泥石流的形成与其环境背景条件密不可分,主要包括地形、地质、土壤、植被和侵蚀状况等。在泥石流信息系统的基础上,利用GIS可以建立泥石流空间数据仓库,通过空间数据挖掘技术对泥石流的激发因素、爆发时间和规模与环境背景条件的相关关系进行定量分析,以帮助我们更加深入地研究泥石流的形成机理,建立相对精确的泥石流预报模式[9],利用其空间分析功能，模拟各种规模泥石流可能危害的区域及大小，预报带来的各种损失。虽然其预测的准确性无法估量，而且预测的及时性也无法保证，但这仍然是目前最有价值的参考系统。3结语从近年来发生的大型泥石流灾害来看，其危害不容小觑，应受到我们的关注。在我们利用计算机进行处理的时候，3S技术都会用到，利用GPS准确定位泥石-5-流发生地，利用遥感准确快速获取泥石流环境要素的有效信息，同时，监测这些要素的动态变化，为准确的预报提供数据基础。利用GIS技术将各种环境条件叠加分析，进行空间分析，为准确预报灾害，尽早准备，将灾难降到最低限度服务，这都是传统的方法无法实现的。RS与GIS技术不可分割，相互配合发挥着各自的优势，虽然这只是研究的一种手段，但它不可代替，我们还要结合更多的相关专业知识，进行有效防治。今后，完善和不断创新这个系统仍是我们继续奋斗的目标。参考文献[1]三十年来的中国泥石流研究杜榕桓，李鸿琏.自然灾害学报,1995.4（1）[2]RS和GIS在滑坡泥石流防灾减灾中的应用李发斌，崔鹏，周爱霞.灾害学,2004.19（4）[3]遥感技术在泥石流灾害勘查中的应用韦京莲，董桂芝.北京地质,2001.13（2）[4]GIS技术在地质灾害研究中的应用姚明波，孔志刚，戴家胜.中国水运,2006.12（4）[5]GIS技术在暴雨泥石流减灾预报中的运用罗晓梅.山地研究,1998.16（1）[6]中国泥石流监测预报研究现状与展望崔鹏,刘世建,谭万沛.自然灾害学报,2000.9[7]地质灾害风险分析与GIS技术应用研究朱良峰，殷坤龙.地理学与国土资源,2002.18.4[8]山区城镇泥石流减灾决策支持系统韦方强,胡凯衡,崔鹏.自然灾害学报,2002,11(2)[9]嘉陵江上游区滑坡泥石流预警信息系统初步研究赵冬至.遥感技术与应用,1992,7(2)[10]地质灾害危险性评价系统的实现.向喜琼，黄润秋．地理学与国土研究．2002.18(4)