gis支持下的滑坡危險性評價研究

1、廠 _ ]董支持下的滑坡危險I 生究 李 偉 。 ‘王 ( 1 ． 南京工程 高等職 業(yè)學校 ，江蘇 南京 2 1115 5 ；2 ． 南京大地測繪 院 ，江蘇 南京 2 1115 5 )摘 要 ：遙 感和地 理信 息技 術(shù)作 為一種新 的調(diào) 查、監(jiān)測途 徑和手段 ，在滑坡研 究領(lǐng)域 已得 到廣泛運 用。 本文闡述 了信 息量模型 與邏 輯 回歸模 型 ，介 紹基 于G I S 的滑坡 危 險性評 價過程 與方 法，從 而 實現(xiàn) 滑坡

2、地質(zhì) 災(zāi) 害的科 學評價 。關(guān) 鍵詞 ：地理信 息 系統(tǒng) ；信 息量模 型 ；邏輯 回歸模型 ；滑坡 危 險性 評價 D O I ： 10 ． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n ． t6 7 1 — 6 3 9 6 ． 2 0 10 ． 5 1 ． 0 0 4La n d s l i deHa z a r dE v a l ua t i o nRe s e a r c hBa s e do nG I SL IW e i ? ．

3、 W A N G Xi ? ( 1 ． N a n j i n gE n g i n e e r i n gV o c a t i o n a lC o l l e g e ， N a n j i n g ， l i a n g s u2 111 3 5 ；2 ． N a n j i n gDa d iS u r v e y i n gI n s t i t u t e ， N a n j i n g ， l i a n g s u2

4、1113 5 )Abs t r a c t ： Re mo t es e n s i n ga n dGI S ， a sn e w i n v e s t i g a t i o na n dmo n i t o r i n gwa y sa n dme a n s ， h a v eb e e nwi d e l yu s e di nr e s e a r c h e so nl a n d s l i d eh a z a r

5、 d ． T h i sa r t i c l ee l a b o r a t e di n f o r ma t i o nv a l u eme t h o da n dl o g i s t i cr e g r e s s i o nmo d e 1 ． a l s oi n t r o d u c e dt h ep r o c e s sa n dme t h o do fl a n d s l i d eh a z a

6、r de v a l u a t i o nb a s e do nGI S ． t h u sr e a l i z e dt h es c i e n t i f i ca s s e s s me n to fl a n d s l i d eh a z a r d．K e ywo r d s ： Ge o g r a p h i c a lI n f o r ma t i o nS y s t e m( GI S ) ； I n

7、 f o r ma t i o nv a l u emo d e l ； L o g i s t i cr e g r e s s i o nmo d e 1 ： L a n d s l i d eh a z a r de v a l u a t i o nl滑坡概述 滑坡是 一種 常見的地質(zhì)災(zāi)害 ，常常會掩埋村莊 、摧毀 廠礦、破壞鐵路和 公路交通、堵塞江河 、損壞農(nóng) 田和森林 等 ，從而給人 民的生命財產(chǎn)和 國家 的經(jīng)濟建設(shè)造成嚴重

8、損 失 。 我 國 是一 個 滑 坡 災(zāi) 害 多 發(fā) 的 國家 。據(jù) 歷 史 記 載 ，1 9 2 2 年云南祿勸縣瀾 泥溝北岸發(fā)生 的滑 坡，掩埋兩個 村莊 ~ n 2 0 0 多畝 良田；1 9 3 3 年8 月2 5 日四川茂 汶縣迭溪地震 時，發(fā)生一 巨型高速滑坡 ，將迭溪城從 l O O m 高的臺地上滑 入汀 中，百里之內(nèi)皆受重災(zāi)，死難者達8 8 0 0 人 。滑坡 的含義至今 無統(tǒng)一的認識 ，一 種廣義的定義是把 斜 坡巖

9、 體順 坡 向下 的一 切運 動現(xiàn)象 統(tǒng)稱 為滑坡 。在 實踐 中，結(jié)合滑坡發(fā)生原 因、運動方式 、變 形過 程等特征 ， 一些 學者對滑坡作 了如下較 為詳細的定義 ：斜 坡巖土在重力 作用 下， 由于改變 了坡 內(nèi)? ‘ 定部位 的軟弱帶 ( 或面 )的應(yīng) 力狀態(tài) ，或因水和其他物 理化學作用 降低 了該帶的強度 ，以及 因振 動力或其他作用方 式破壞 了該 帶的巖土結(jié)構(gòu) ，使 部分巖土失去穩(wěn)定而沿 該帶作整體 向下滑動 的現(xiàn)象稱為

10、滑 坡 ?；庐a(chǎn)生 的原 因，從力學的觀 點看 ，人 們普遍認為來 自 兩個方 面：一是剪切應(yīng) 力的增大 ，一是斜坡上 體抗減強 度 的降低 ，或者兩者 的結(jié)合 。還有 ? ‘ 些學者把滑 坡的發(fā)生 原 因分 為基本因素和誘發(fā) 因素 兩個方面 ，基本 因素包括坡 高 、坡度 、工程巖性 、坡體結(jié) 構(gòu)、水文地質(zhì)條件 、構(gòu)造復(fù) 雜程度 、已有動力地質(zhì)現(xiàn)象 、植被 發(fā)育情況等 ，這些 基本 因素是地質(zhì)災(zāi) 害產(chǎn)生 以及發(fā)展演化 的 內(nèi)在因素 ；

11、誘 發(fā)因素 主要包括暴 雨、地震、人類工程活 動等 ，這些 因素是 促進 地質(zhì) 災(zāi)害發(fā)生的外在原因。2基于I l ls 的滑坡評價原理與模型 滑坡的發(fā)育 受控 于很多因素 ，如地 形、地層巖性 ( 易滑 動地層 )、地質(zhì)構(gòu)造 ( 特殊構(gòu)造部位 、斷層破碎帶等 )、河 谷切割密度 (域 內(nèi)線性溝谷 分布 )等，深入研究每一個主 控 因素與滑坡發(fā)育之 問的關(guān)系 ，對深入 研究區(qū)域滑坡 的發(fā)生 和分布規(guī)律 是有 幫助的。基 于G I S 的滑

12、坡 危險性 評價方法 ，實質(zhì) 上是針對 輸入 的 各評 價因素層所作 的某種 函數(shù)疊加運算 ，從 不同空間和時 間的尺度 上分析地質(zhì)災(zāi) 害的發(fā)生與環(huán)境 因素之 間的統(tǒng) 計關(guān)系 ，由此評 價各 種地 質(zhì)災(zāi) 害 的發(fā) 生概率 和可 能 的災(zāi)害 后果 。 因此 ，利用 G I S 的空問疊加分析功 能是基于G I S 進行 滑坡 危險性 評價 的關(guān) 鍵所在 ?；谑?量的空間疊加分析 中，多個專題 圖層相互疊 加產(chǎn) 生 了新 的多邊 形并且附

13、帶 了原來 多個專 題圖的 屬性 ；基 于柵 格的空 間疊加分 析中 ，每?個 圖層對應(yīng) 的柵格 之間作相 應(yīng)的四則運算或者 是函數(shù)運算 ，得 到?張新 的柵格 專題 圖，為各 因素層運算之 后的結(jié)果 。2 ． 1信息量模型 信 息量法是 以已知災(zāi) 害區(qū)的影響 因素 為依據(jù) ，推 算出標 志危 險性 的信 息量 ，建立評價 預(yù)測模型 ，并依照類 比原則外 推到相鄰地區(qū) ，從而對整個地 區(qū)的危 險性作 出評價 。假 設(shè)滑坡災(zāi) 害 ( H

14、) 受到多種 因素X，x?x的影響 ，根 據(jù) 信息預(yù)測 的觀 點，滑坡災(zāi)害 的產(chǎn) 牛與否與預(yù)測過程 中所獲取 信息的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān) ，可 以用信息量來衡量 ：， (，t! ． ． ．) =l n收稿 日期：2 0 1 0 - 0 9 — 2 1 修 回日期 ：2 0 1 0 — 1 0 — 1 7作者簡介：李偉 ( 19 7 7 一) ，男 ，江蘇丹 陽籍 ．講 師，工程測量技 師 ， 南京大地測繪院測量工程 師 ， 現(xiàn) 在南 京工程

15、高等職 業(yè)學校地 質(zhì)工程 系任教 ，從事工程測量方向教學與科研工作 。分布密度 、滑坡的規(guī)模 以及社會經(jīng)濟特 征 ( 人 口 分布密度 、建筑物分布及資產(chǎn)、土地利用狀況等 )等方面。( 2 )專題 數(shù)據(jù)提 取與 空間數(shù)據(jù) 的集 成 。在G I S 環(huán)境 下 對 滑坡研 究區(qū)遙 感影像 資料進行 遙感解 譯和信 息提取 ，通 過影像 的地 形糾 正和空 間坐標配 準后 ，將解譯 的有關(guān)信 息 進入G I S 數(shù)據(jù)庫 ，快速獲取研 究區(qū)的歷

16、史滑坡和環(huán) 境背景資 料 ，包括地 形地 貌 、地質(zhì) 構(gòu)造 、地層 巖性 、土 地利用 、植 被覆蓋 、水系 、城鎮(zhèn)居 民點 以及 主要 的建筑物 、研究 區(qū)的 滑 坡災(zāi)害 點 以及 其分布情 況等等 。而 利用不 同時相 的遙 感 影像則 能實現(xiàn)對研 究 區(qū)的動態(tài)跟 蹤 ，獲取動態(tài) 空間參 數(shù)序 列 ，為歷 史滑坡 的實 時編 錄和更 新提供 了數(shù)據(jù) 源 。當然，上 述滑坡信 息 的提 取還 必須 以研 究區(qū) 內(nèi) 已有 的與滑坡有 關(guān)

17、 的各種文獻 資料 為基礎(chǔ) ，并 以現(xiàn) 場調(diào)查 資料作 為補充 。常 規(guī) 測量數(shù)據(jù) 處理 系統(tǒng)主要 采集并 處理 常規(guī)測量 得到 的地 質(zhì) 資料 、水文氣象 資料及 有關(guān)的數(shù)據(jù) 等。( 3 )基于G I S 技 術(shù)平 臺的滑坡 影響 因子敏感 性分析 與 評價 因子權(quán)重的確定 ?？?以利用G I S 技術(shù)平臺強大 的空問分 析 功能 ，將 影響滑 坡危 險度 的各 種因素 與滑坡 分布密度 進 行相 關(guān)分析 ，將影 響滑坡 分布及其 穩(wěn)

18、定性 的主 要因素 作為滑坡危 險度 的評價 因子 。( 4 )分 區(qū)定量評價 的數(shù) 學模 型及區(qū)域圖層疊置分 析評 價 ?；?危險性評價流程 圖 ( 見圖 1 )：流程主要包括 ：評 價指 標 圖層 的選 取 ，利用信 息量模 型 、L o g i s t i c 回歸模 型 進行 指標權(quán) 重系數(shù) 的計算 與獲取 ，重賦值 的指標 圖層 的空 間運算 ，計算結(jié)果 的劃分 。4結(jié)語 0 蕺 撼 淄 ： 簿藏簍堡黛 黛 氅篷：( 上接

19、g08 頁)1 8 煤 層 ： 以氣煤 為 主 。屬 第 一含 煤段 ( Lx)煤 層 ， 上 距 1 7 煤 層 約 8 0 m ， 鉆 孔 揭 露 煤 層 厚 度 7 ． 6 8 m 。頂 板為泥巖 、粉 砂巖或炭質(zhì)泥 巖，底板為泥巖 、粉 砂巖為主 ，有 時相變?yōu)榧毶皫r 。煤層 結(jié)構(gòu)簡單 。1 9 煤 層： 以氣煤 為主 。屬第一含煤段 ( Lx)煤層 ，上 距 l 8 煤層 約6 8 m ，鉆 孔揭露煤層厚度 3 2 ． 7 3

20、 m 。頂 、底板均 為泥巖 、粉砂巖 、炭質(zhì)泥巖 。為復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤至 中等 。5 ． 4 ． 2 煤質(zhì) 根 據(jù) 肉眼觀 察 ，全區(qū) 以亮煤 為主 ，暗 煤次之 ，另有 少 量絲 炭呈線 理狀分布 ，沿 層問保 留有植物 纖維形 態(tài)及 葉片 殘痕 ，偶見鏡 煤呈透 鏡體 分布 。根據(jù) 光澤 強弱 ，以半亮 型 煤為 主 ，半 暗型煤 次之 ，具線理條 帶狀結(jié) 構(gòu) ，全 區(qū)煤巖類 型主 要為亮 煤 一半亮煤 。根據(jù)Z K 2 2 0 2 鉆

21、孔揭 露可采 煤層化 驗測試結(jié)果見表 1 。從表 1 中可 知 ，勘 查 區(qū) 內(nèi)煤 多 為低 一 中 變質(zhì) 階 段 的氣 煤 、氣肥煤 ，少量長 焰煤 ，大多數(shù) 屬 中灰 煤層 ，少數(shù)單煤 層屬低灰 分煤 ，發(fā)熱量 中等 ，硫 含量特低 ，中磷 、低一 高灰 熔 點，是 良好的煉焦 配煤 ，也可作 為氣化 用煤 、液化用煤 和 民用煤 。4勘查 區(qū)煤炭資源潛力分析 4 ． 1資源量預(yù)測 采用本 區(qū)Z K 2 2 0 2 鉆孔 所見 可采

22、煤 層平均 厚度 以及原煤 視密 度 ，對 本區(qū) 的資源量進 行預(yù)測估 算 。資源儲量 估算 公 式 采用 ：O = S ×S e cd×h ×d ，其 中Q 為 資源量 ( 萬 噸 )，在G I S 支持下對研究 區(qū)遙 感影像進行解譯和信息提取 ，運 用地理 信息技 術(shù)、遙 感可 以比較快速 地獲取 區(qū)域滑坡研 究所 需 的因子數(shù)據(jù) 和滑坡 分布 數(shù)據(jù) ，結(jié)合區(qū)域地質(zhì) 調(diào)查 資料 ，可有 效快速 實現(xiàn)次

23、生災(zāi)害 的區(qū)域危 險性評價 。利用信 息量模 型和L o g i s t i c 回歸法對 研究 區(qū)域發(fā) 生滑坡災(zāi) 害 的危 險性進行 空間預(yù) 測 ，其 結(jié)果能 反映 區(qū)內(nèi)滑坡地質(zhì) 災(zāi)害總 體 特 征 ，為滑坡研 究提供 了有益 的思路 ，對滑坡 管理具有積 極 的指 導意義 。隨著 空間技術(shù) 以及計 算機技 術(shù)和海 量數(shù)據(jù)挖掘 技術(shù) 的 快速 發(fā)展 ，高光譜 數(shù)據(jù)及 雷達遙 感 的應(yīng) 用 ，能夠 為滑坡 的研 究提供 前所未有 的 高

24、質(zhì) 量 的遙 感資料 。如何在滑 坡研究 中更加充 分且有 效地使用 這些數(shù)據(jù) ，如 何尋找適合 不 同研 究 區(qū) 的理 論方法來 進行準 確 的滑 坡災(zāi)害 區(qū)域評價 與預(yù)測 ，還有待更進一步 的研 究。參考文獻 ：[ 1 ] 吳 益 平 ， 唐 輝 明． 滑 坡 災(zāi) 害 空 間預(yù) 測研 究 [ J ] ． 地 質(zhì) 科 技 情 報 ， 2 0 0 1 ， 2 0( 1 ) ： 7 8 ．[ 2 ]胡德 勇， 李 京 ， 陳云浩 等． G

25、 I S 支持下滑坡災(zāi)害空間預(yù)測方法研 究 [ J ] ． 遙 感學報 ， 2 0 0 7 ， 1 1 ( 6 ) ： 8 5 2 ~8 5 9 ．[ 3 ] 朱 良峰 ， 吳 信 才 ， 殷 坤 龍 ． 基 于G I S 的 中國滑 坡 災(zāi)害 風 險 分析 [ J ] ． 巖土 力學 ， 2 0 0 3 ， 2 4 ( 增 ) ： 2 2 1 ～2 3 0 ．[ 4 ] 王 治華 ．數(shù) 字 滑 坡 技 術(shù) 及 其 應(yīng) 用 [ J ]

26、． 現(xiàn) 代 地 質(zhì)， 2 0 0 5 ， 1 9( 2 ) ： l 5 7 ～ 1 6 4 ．[ 5 ]王 濟川， 郭志 剛． L o g i s t i c 回歸模 型方法與應(yīng) 用 [ M ] ． 北京 ： 高等 教育 出版社， 2 0 0 1 ： 6 ～1 1 ．[ 6 ]賈 韶輝 ． 基于R s 與 G I S 技術(shù) 宣漢縣 天臺 鄉(xiāng)滑坡災(zāi) 害危 險性 評價 [ D ] ． 2 0 0 6 ． 4 ．簿 糍 s 為平面積 ( 千

27、 ． m) ， a為塊段平 均角度 ( 。( m )，d 為煤層容重 ( t ／ m 。 )。4 ． 2資源量預(yù)測結(jié)果 經(jīng)估 算可 獲得 煤炭資源量 ( 3 3 3 + 3 3 4 75結(jié)論 ) ，h 為煤 層厚度 )為4 0 億噸 。( 1 )吉倫 臺一 塘壩 ( 2 )塊段 出露 的地 層上二 疊統(tǒng)鐵 木 里 克組 ( P z t )、 一 F侏 羅統(tǒng) 八道 灣 組 ( J , b )、三工 河組 ( JS )、中侏 羅統(tǒng)西 山窯組

28、 ( L x )和頭 屯河組 ( J 2 t )第 四 系全 新統(tǒng)沖 洪積層 、沖積 層和風積 層 ，根據(jù)新疆煤 田預(yù)測 資料 分析 ，該區(qū)屬 伊梨含 煤盆地 ，且有 下侏羅統(tǒng) 八道灣組 ( J l b )、中侏羅統(tǒng)西 山窯組 ( J 2 x )等含煤礦地層存在 ，從 野外 地表填 圖看 ，含煤地 層沿走 向較穩(wěn) 定，具備 了較有利 的成煤 條件 。見 可采 煤 層8 ～ 1 9 煤 層 ，值得 進一 步勘 查 開發(fā) 。( 2 )勘查

29、區(qū) 內(nèi)煤 多為 低 一 中變 質(zhì) 階段 的氣 煤 、氣 肥 煤 ，少量 長焰煤 ，大多數(shù) 屬中灰煤 層 ，少數(shù)單煤層 屬低灰 分煤 ，發(fā) 熱量 中等 ，硫含量 特低 ，中磷 、低一 高灰熔 點，是良好 的煉 焦 配煤 ，也 可 作為 氣化 用 煤 、液 化 用煤 和 民用 煤 。 ( 3 )通 過進一步的勘探可獲得煤炭資源量為4 0 億噸。參考文獻：[ 1 ]徐開禮等． 構(gòu)造地質(zhì)學 [ M ] ． 北京 ： 地質(zhì) 出版社， 1 9 8