文档介绍：面向21世纪地质环境管理及地质灾害评价的信息技术
黄润秋
(成都理工学院)
概述
如果把20世纪最后的十年比喻为一个孵化器,那么,人类在本世纪最后十年里,所孵化的最杰出的“产品”就是信息技术。他从诞生就显示了如此强劲的生命力,以至可以认为即将到来的21世纪就是一个信息的世纪。他不仅改变和影响着我们的生活,而且,也会影响整个人类文明的进程。
人类赖以生存的地球表层是一个由岩石圈表层及包围它的大气圈、水圈、生物圈组成的复杂动态体系。这些圈层相互渗透与交织,相互联系与作用,构成了人类生存与发展的总体环境。四个圈层任意一、二个圈层的变异,均将造成总体环境平衡状态的破坏,从而导致环境的变化,乃至恶化,不同程度地威胁着人类的生存与发展。然而,今天的人类工程活动已成为地球表层的特别活跃的因素和力量,大型工程活动数量之多、规模之大、速度之快、波及面之广,举世瞩目。集中反映出一个最基本事实:即人类作用已成为与自然作用并驾齐驱的营力,某些方面已超过自然地质作用的速度和强度,在当今全球变化中起着巨大的作用,成为影响环境的重要力量。这种影响的具体结果就是地质灾害的屡屡发生,强度与频率增大,人类辛辛苦苦所创造的财富蒙受损失。据统计,发展中国家每年由地质环境恶化和地质灾害所造成的经济损失,达到国民生产总值的5%以上。在我国灾害及其所导致的环境问题中,据估计由地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%,而这其中,崩塌、滑坡、泥石流及人类工程活动诱发的浅表生地质灾害所造成的损失约占55%。这些灾害的一次性规模虽小于地震,但其发生频度和涉及范围则远远高于和广于地震,一年总的损失约200-300个亿。更为重要的是,这些灾害的产生绝大多数是与各种形式的人类活动相关的,是对地质环境缺乏科学的管理,导致不合理的开发,从而引起人-地关系失调的结果。因此,面向21世纪环境地学的重要主题就是:如何通对地质环境进行科学的管理和合理的开发与利用,规范人类活动行为并协调人-地关系,从而提高地质环境质量,减轻地质灾害,保持社会经济的可持续发展。
环境地学及地质灾害问题突出特征就是其信息的多源性﹑模糊性﹑非确定性和随机性。所有这些,都为环境地学的信息处理带来了极大的困难。传统的方法与手段,要么无能为力,要么因简化而缺失大量的信息,导致成果可靠程度的降低。更为不利的是,传统的处理方法其成果表达缺乏直观性和可操作性。因此,建立符合地学信息客观规律的地质环境管理与灾害评价系统成为面向21世纪环境地学研究的前沿课题。
信息技术在地质环境管理及地质灾害评价中的应用现状
80年代后期以来以来,计算机及信息技术在地质环境管理及地质灾害评价领域得到了广泛的应用。这里,对几种常用的技术应用现状作一个总体描述。
1. GIS技术的应用
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS),产生于本世纪60年代。它随人们对自然资源和环境的规划管理工作的需要以及计算机制图技术的应用而诞生,是一种对大批量空间数据惊醒采集、存储、管理、检索、处理和综合分析并以多种形式输出结果的计算机系统。1965年,“地理信息系统”这一术语,开创了这一新技术的发展史。此后,美国、加拿大、英国、澳大利亚等过均投入了大量人力、物力和财力,并逐步确立了他们在这一领域里的国际领先地位。我国在这方面的工作最早始于80年代,尽管起步较晚,但发展较快。但是与发达还是实际应用情况都有一定的差距。
国外尤其发达国家将GIS应用与地质灾害研究方面已做了很多工作。从80年代至今,GIS技术的应用也从数据管理,多源数据集数字化输入和绘图输出,到DEM或DTM模型的使用,到GIS结合灾害评价模型的扩展分析,到GIS与决策支持系统(DSS)的集成,到网络GIS,逐步发展深入应用,如表1所列。
表 1 国外GIS在地质环境与地质灾害研究中的应用
研究者
研究工作
GIS技术应用
1986,美国的Brabb Earl E.
在加利福尼亚San Mateo地区进行了地质灾害研究
多利用了GIS的数据处理、数据管理、绘图输出等基本功能。
1987,美国的Wentworth Carth M. 和Ellen Stephen
用GIS对区域工程地质作了进一步分析
1989年美国的Finney Michael A. 和Bain Nancy R.
运用GIS技术分析滑坡灾害
1989年Peter Douglas
运用GIS对工程数据进行评价。
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GIS方法对喜马拉雅山麓的Ramganga Catchment地区进行滑坡灾害危险性分带。
利用GIS的存储、