（地质工程专业论文）基于arcgis的温州市地质灾害危险性预警系统设计与实现.pdf

摘要 温州市地处浙东南沿海，地质结构、地理环境复杂，特别是台风期间由于强降水 极易导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的发生，属于地质灾害多发、易发区。但是 传统的地质灾害评估方法效率低、精确性差，已经不能满足温州市防灾减灾的需要。 因此，为把地质灾害给当地造成的损失降至最低，需要全新的手段对温州市进行地质 灾害危险性预警。 本研究基于a r c g i s 技术，在全面分析了温州市地质灾害形成背景、环境特征、 主要影响因子和历年地质灾害相关数据的基础上，首先采用结构化和模块化的设计方 法，对温州市地质灾害危险性预警系统的总体结构、开发模式、功能结构体系和数据 库进行了分析与设计；然后按照设计要求对前期建立的数据库进行了校对和修改，增 加了各危险性因子l k m xl k m 栅格数据；使用v i s u a lc + + 语言编写了危险评价因子计算 模块：采用层次分析法和模糊综合评判的方法，建立了基于次降雨的温州市地质灾害 动态评价模型；再以这些为基础通过v i s u a lc + + 结合a r ce n g i n e 在m i c r o s o f tv i s u a l s t u d i o2 0 0 5 中设计完成了温州市地质灾害危险性预警系统。最后，本文选取了1 9 9 9 年9 月4 同和2 0 0 4 年8 月1 3 同两次降雨数据，对该系统进行验证。 通过温州市地质灾害危险性预警系统生成了这两次降雨所对应的温州市地质灾害 危险性分区图，同时对比这两次降雨实际所产生的灾害点，分析后表明实际发生灾害 点大多都落入了系统生成的高危险性区或者中危险性区，其结果令人满意，可以做为 温州市政府对地质灾害防治的决策支持系统。相对于传统的地质灾害评估方法，本系 统操作简单、效率更高、准确性更好，可以满足温州市对地质灾害危险性预警的需要。 关键词：地质灾害、数据库、模糊综合评判法、a r c g i s 、地质灾害危险性预警系统 a b s t r a c t w e n z h o ui sl o c a t e di nt h ec o a s t a la r e ao fs o u t h e a s tc h i n ao fz h e ji a n g g e o l o g i c a l s t r u c t u r ea n dg e o g r a p h i c a le n v i r o n m e n ta r ec o m p l i c a t e d ，e s p e c i a l l yt h es t r o n gr a i n f a l lo ft h e p e r i o do ft y p h o o n ，e x t r e m e l ya p tt oc a u s et h ee m e r g e n c eo ft h eg e o l o g i c a lh a z a r d ss u c ha s c o l l a p s e 、 l a n d s l i d ea n dd e b r i sf l o w i ti st h eg e o l o g i c a lh a z a r d st oo c c u rf r e q u e n t l ya r e a b u tt h et r a d i t i o n a lm e t h o d so fg e o l o g i c a lh a z a r da s s e s s m e n th a v eb e e nu n a b l et om e e tt h e n e e d so fd i s a s t e rp r e v e n t i o na n dr e d u c t i o no fw e n z h o u b e c a u s eo ft h e i rl o we f f i c i e n c ya n d p r e c i s i o n f o rt h el o s s e sc a u s e db yt h eg e o l o g i c a lh a z a r da r em i n i m i z e d w en e e df i n dan e w m e t h o df o rt h ee a r l yw a r n i n go ft h eg e o l o g i c a lh a z a r dr i s ko fw e n z h o u t h i ss t u d yb a s e do nt h ea r c g i st e c h n o l o g y ，o nt h eb a s i so fc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so f t h ef o r i l l a t i o nb a c k g r o u n do fg e o l o g i c a lh a z a r d s 、e n v i r o n m e n t a lc h a r a c t e r i s t i c s 、m a i n a f f e c t i n gf a c t o r sa n dd a t ao fg e o l o g i c a lh a z a r d si nw e n z h o ui nt h ep a s ty e a r s ，a tf i r s tt h i s t h e s i sa n a l y z e st h es y s t e mr e q u i r e m e n t sa n do b je c t i v e ，a n a l y z e sa n dd e s i g n st h eo v e r v i e w s t r u c t u r eo ft h es y s t e m ，t h es c h e m eo fs y s t e md e v e l o p m e n t ，t h ef u n c t i o n sa n dd a t a b a s e ，b y u s i n gt h ed e s i g nm e t h o d so fs t r u c t u r ea n dm o d u l e t h e nw ep r o o f r e a da n da m e n dt h e p r e e s t a b l i s h e dd a t a b a s et oa c c o r dt h ed e s i g nr e q u i r e m e n t s a d dlk m lk mr a s t e rd a t ao f e a c ha f f e c t i n gf a c t o rt od a t a b a s e ；w r i t ec a l c u l a t i o nm o d u l eo fn s ka s s e s s m e n tf a c t o r sb y v i s u a lc ”；a d o p t 趾口a n df u z z ym e t h o dt oj u d g es y n t h e t i c a l l y ，s e tu pt h ed y n a m i c a p p r a i s a lm o d e lo fg e o l o g i c a lh a z a r do fw e n z h o ub a s e do nr a i n f a l lo n c e ：t h e no nt h eb a s i s o ft h o s ew o r k t h ee a r l y - w a r n i n gs y s t e mo fg e o l o g i c a lh a z a r dr i s ko fw e n z h o uh a db e e ns e t u pi nm i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5b ys u i n gv i s u a lc ”a n da r ce n g i n e i no r d e rt ov e i l f y t h es y s t e m t h i st h e s i sc h o o s e st w or a i n f a l ld a t aw h i c ha r es e p t e m b e r4l9 9 9a n da u g u s t13 2 0 0 4i nt h ee n d w e n z h o ug e o l o g i c a lh a z a r dd a n g e r o u sp i c t u r e so fd i v i d i n go ft h et w or a i n f a l lh a v e b e e nc r e a t e db yt h es y s t e m s i m u l t a n e o u sc o n t r a s tt w or a i n f a l lt h e s eh a z a r d sp r o d u c e do r d e r , i tt a k ep l a c ea c t u a l l yo r d e rh a z a r d sm o s t l yf a l li n t od i s t r i c t sd a n g e r o u sh i g ht u r n i n gi n t oi n s y s t e mo ri nd i s t r i c t sd a n g e r o u s 。i t sr e s u l ti ss a t i s f a c t o r y t h ew e n z h o ug o v e r n m e n tc a nu s e i ta sd e c i s i o ns u p p o as y s t e mo f g e o l o g i c a lh a z a r dp r e v e n t i o n t h ee a r l y - w a r n i n gs y s t e mo f g e o l o g i c a lh a z a r dr i s ko fw e n z h o ui ss i m p l e r ，m o r ee f f e c t i v ea n da c c u r a t et h a nt h e t r a d i t i o n a lm e t h o df o rg e o l o g i c a lh a z a r da s s e s s m e n t ：i tc a nm e e tt h en e e do ft h ee a r l y w a r n i n go f t h eg e o l o g i c a lh a z a r dr i s ko fw e n z h o u k e y w o r d s ：g e o l o g i c a lh a z a r d ，d a t a b a s e ，f u z z ym e t h o dt oj u d g es y n t h e t i c a l l y , a r c g i s ， e a r l yw a r n i n gs y s t e m i i 4 2 1模糊综合评判法的特点一31 4 2 2 模糊综合评判法的数学表达形式3 2 4 2 3 模糊综合评判法中隶属函数的确定3 3 4 2 4 地质灾害危险性动态评价模型简述一3 4 4 3 系统集成思路、模式3 4 4 4 集成系统主要功能和界面实现3 6 4 4 1 系统主界面3 6 4 4 2 系统工具条详解一3 6 4 4 3 功能菜单设置一3 8 第五章温州市地质灾害危险性预警系统应用4 2 5 1 温州市滑坡灾害危险性预警一4 2 5 1 1 因子选择及权重设定一4 2 5 1 2 温州市滑坡危险性预警结果4 3 5 1 2 11 9 9 9 年9 月4f 1 滑坡危险性预警4 3 5 1 2 22 0 0 4 年8 月1 3 日滑坡危险性预警4 5 5 2 温州市泥石流灾害危险性预警4 6 5 2 1 因子选择及权重设定一4 6 5 2 2 温州市泥石流灾害危险性预警结果4 7 5 3预警结果验证一4 8 结论与建议5 0 参考文献一5 2 附录5 7 攻读学位期间取得的研究成果一9 5 致 射9 6 插图目录 图1 1温州市地质灾害数据库建立及应用研究技术路线图一7 图3 1系统结构图1 9 图3 2 温州市数据库总体结构设计图2 3 图3 3a r c g i s 9 0 体系一览图2 5 v 图4 1隶属函数曲线 3 3 图4 2 系统工具条3 7 图4 3 属性显示框3 7 图4 4 数据添加对话框3 8 图4 5“文件”、“编辑 、“视图”、“数据管理”菜单3 9 图4 6 危险预警菜单4 0 图4 7 “成果应用”、“信息发布”、“工具”菜单4 0 图5 1创建工程窗口4 4 图5 2 创建工程窗口( 因子文件设置) 4 4 图5 3 创建工程窗口( 因子权重设置) 4 4 图5 4 创建工程窗口( 因子分级设置) 4 5 图5 5 危险预警窗口4 5 图5 6因子隶属度分级对话框4 6 图5 7 滑坡危险性分级4 6 图5 8泥石流创建工程窗口4 8 表格目录 表3 1 主要功能模块描述2 0 表4 1图形数据库图层结构表2 7 表4 2 滑坡灾害点属性数据库结构表2 9 表4 3 泥石流灾害点属性数据库结构表3 0 表4 4 温州市部分单元网格模糊综合评判结果( 2 0 0 4 8 1 3 ) 3 5 表5 1温州市滑坡危险性因子评价标准4 2 表5 - 2 温州市滑坡a h p 判断矩阵一4 3 表5 3 温州市泥石流危险性因子评价标准4 7 表5 4 温州市泥石流a h p 判断矩阵4 7 表5 5 实际发生灾害点在不同危险性区内分布对比表4 9 v i 附录目录 附图1 温州市历史地质灾害点分布示意图 附图2 系统总体界面 附图3 温州市滑坡危险预警结果( 1 9 9 9 0 9 0 4 ) 附图4 温州市滑坡危险预警结果( 2 0 0 4 0 8 1 3 ) 附图5 温州市泥石流危险预警结果( 1 9 9 9 0 9 0 4 ) 附图6 温州市泥石流危险预警结果( 2 0 0 4 0 8 1 3 ) 附图7 滑坡灾害点实际分布与区划评价结果对比图( 1 9 9 9 0 9 0 4 ) 附图8 滑坡灾害点实际分布与区划评价结果对比图( 2 0 0 4 0 8 1 3 ) 附图9 泥石流灾害点实际分布与区划评价结果对比图( 1 9 9 9 0 9 0 4 ) 附图1 0 泥石流灾害点实际分布与区划评价结果对比图( 2 0 0 4 0 8 1 3 ) 程序1文本文件转换栅格数据程序代码 程序2 系统界面代码 程序3 创建工程代码 程序4 因子隶属度分级代码 程序5 泥石流权重设置代码 v i i 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：易盘 矿彦年月j 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：彩) 使 导师签名： 曰 1 明 伊 ， 7 幻 o 年聋 g q 【艚础 长安人学硕士学位论文 1 1研究目的及意义 第一章绪论 同益严重的地质灾害己经成为人类可持续发展中面临的一个巨大的挑战，目前国 际社会已经普遍认识到仍有必要继续扩大人类减轻各种灾害损失的能力和实效。人类 社会必须要充分利用己有的各种科技知识，继续拓展对各类灾害的监测与感知能力， 增加对各种灾害的抗灾、救灾和减灾的有关认识，进一步增强人类对各种灾害的应急 意识和紧急指挥与救助能力，进一步改善人居环境质量和社会经济体系的抗灾素质。 在我国，主要地质灾害包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、 地裂缝、土地沙漠化、火山爆发等，大多数地质灾害都是人为因素引发。据统计，我 国每年因自然灾害造成的直接经济损失，2 0 世纪5 0 至6 0 年代平均为4 0 0 5 0 0 亿元， 7 0 至8 0 年代平均为5 0 0 6 0 0 亿元，进入9 0 年代己增到1 0 0 0 亿元以上，1 9 9 6 年达到 2 3 0 0 亿元左右。建国以来，截止1 9 9 0 年，累计因灾害死亡人口约5 0 余万人，直接经 济损失达2 8 0 0 0 多亿元( 1 9 9 0 年价) ，平均约占g n p 的5 0 9 ，财政收入的2 7 0 2 。 近十年来，我国自然灾害造成的损失仍然在迅速增长，每年造成的直接经济损失达到 g n p 的3 一5 ，年均经济损失以超过1 6 0 0 亿元。巨大的灾害损失，不仅直接造成了 人民生命财产的损失，而且冲击了社会发展的各项事业。因此，为了防治地质灾害， 避免和减轻地质灾害造成的损失，维护人民生命和财产安全，促进经济和社会的可持 续发展，使用科学的手段来评价和研究地质灾害的影响，是地质灾害防治的关键【1 , 2 】。 温州市地处浙东南沿海，七山二水一分f f l ，经济发达，人口众多，地质结构、地 理环境复杂，属于地质灾害多发、易发区。改革开放以来，随着工业化、城市化进程 的加快，经济建设和社会发展所引发的各种地质灾害问题日益增多。仅1 9 9 9 年温州市 区及周边，共发生地质灾害数千处，死亡5 2 人，重伤3 0 0 多人，轻伤2 0 0 0 多人，压 毁民房1 2 0 0 多间，公路、水利、电力、通讯等设施严重受损，直接经济损失达5 亿元。 如温州市区杨府山残丘地带，面积不足1k m 2 ，1 9 9 9 年发生多处崩滑流灾害，其中小 型滑坡达2 0 多处，泥石流沟2 条，崩塌点3 处，造成直接经济损失近千万元。 为了提高温州地质灾害防治和管理能力，降低灾害造成的损失，温州市委市政府 要求温州市科技委员会着手地质灾害预警系统的研究，以该系统做为政府指挥防灾减 灾工作的依据。因此，温州市科委2 0 0 6 年6 月立项，预计2 0 1 1 年5 月完成，历时5 第一章绪论 年的“温州市地质灾害危险性评价与数据库建立”重点科研项目开始实施。受温州市 科委的委托，在郑书彦老师、温州大学崔灵周老师的指导下，我们开始进行温州市地 质灾害预警系统研究。 以前温州的地质灾害预测，大多采用小比例尺地图，在灾害的分析预测上，有一 定的局限性，所以，采用大比例尺( 如1 ：5 万) 地形图，建立基于a r c g i s 的地质灾害 危险性预警系统，是十分必要的，这将大大提高地质灾害的预测预警水平，有助于减 少人民生命财产和经济损失。 将g i s 技术应用于区域性地质灾害预测评价可提高区域地质灾害灾情评估研究的 现代化水平和实际操作的效率，为区域地质环境管理和地质灾害评估的信息化提供支 撑，有利于将区域内分散的大量数据资料集成共享，提高数据资源的利用价值。基于 a r c g i s 强大的数据库管理能力和空间分析功能，不仅能对系统资源有效集中管理、查 询，而且能完成传统手工地质灾害评价中无法完成的信息处理过程，很大程度上提高 灾害预测的准确性和缩短评价周期，对于温州市地质灾害的早期预警研究具有重要现 实意义，有助于提高该地区对地质灾害的防范能力。 1 2 国内外研究现状 g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，地理信息系统) 是对地球空间数据进行输入、 存储、检索运算、分析、建模、显示、输出等的计算机系统，是集空间科学、测绘遥 感学、现代地理学、信息科学、计算机科学、环境科学和管理科学为一体的新型边缘 学科，并且迅速形成一门结合上述各学科及其各类应用对象为一体的综合性高新技术。 它不仅可管理数据、文字信息和图形，而且是以空间数据为研究对象，以计算机为工 具，将不同来源，不同类型的数据和相关的属性信息进行有机的结合和综合分析查询， 实现计算机信息处理，是综合处理和分析空间数据的一种有效的新技术系统。同时， 它具有及时、迅速、准确、完整地查询各种资料信息，实现图形与属性数据的空间查 询、分析计算及编制专题地图等功能，并具有良好的兼容性和资源共享等优点。因此， g i s 在地质、农业、城市建设、商业、军事等领域得到广泛的应用，且效果良好。 近年来，随着现代科学技术的发展，将g i s 应用到地质灾害的研究中去，已成为 现代地质灾害研究的热点之一。尤其是在地质灾害数据库系统及其危险性评价的研究 中，g i s 的强大技术功能，成为灾害学中的一项重要部分，国内外学者在这一领域做 了大量的理论研究及案例分析。 2 长安人学硕士学位论文 1 2 1国外研究现状 地质灾害灾情评估( 或风险评估卜即灾害的破坏效益、损失程度以及防治效益的 研究，是减轻地质灾害的核心问题，自联合国国际减灾十年( i d n d r ) 在1 9 9 1 年把灾害 灾情评估作为i d n d r 要具体实现的三项目标中的第一项以来，得到了世界各国的积 极响应，使灾害研究空前发展。 发达国家对于地质灾害灾情风险评估特别是在地质灾害研究中的应用做了很多工 作。早在1 9 8 6 年加利福尼亚m e n l op a r k 地调局的e a r le b r a b b 就开始使用g i s 的数 据处理、数字绘图和数据管理等功能进行加利福尼亚s a nm a t e o 地区的地质灾害研究。 1 9 8 7 年该局的c a r t hm w e n t w o r t h 和s t e p h e nd e l l e n 等利用对区域工程地质作了进一 步的分析。1 9 8 9 年，美国的m i c h a e la f i n n e y 和n a n c yr b a i n 用g i s 技术分析滑坡灾 害。d o u g l a sc p e t e 等利用g i s 对工程数据进行评价。2 0 世纪9 0 年代以来，印度的 r o o r k e e 大学地球科学系的r r g u p t a 和b c j o s h i 在19 9 0 年用g i s 方法进行了喜 马拉雅山麓r a m g a n g ac a t c h m e n t 地区的滑坡灾害危险性分带研究，该研究利用多源数 据，如航片、假彩色合成图像和各种野外数据，分析了地质、构造、地形、土地利用 及滑坡分布等相关因素，并将其储存在g i s 系统中，利用g i s 的存储、更新、网格化、 空间叠加功能，绘制了滑坡灾害危险性分区图。1 9 9 1 年美国弗吉尼亚州地调局的 r u s s e l lh c a m p b e l l 等用g i s 对滑坡灾害进行了空间预报。美国密苏里州的 r b j a c o b s o n 等用g i s 分析滑坡位置。意大利a c a r r a r a 等学者将g i s 技术与统计模型 结合应用于滑坡灾害的评价。新西兰学者r s o e t e r s 等则将g i s 与r s 技术结合应用于 山地灾害分析与环境评价。1 9 9 2 年，加拿大的a f c h u n g 和a g f a b b r i 等学者利用 g i s 进行了滑坡灾害分区的多因素综合分析。1 9 9 4 年，美国科罗拉多州立大学m a r i o m e j i a n a v a r r o 和e l l e n e w o h l 在哥伦比亚的麦德林地区利用g i s 开展地质灾 害风险评估，其重点考虑了基岩和地表地质条件、构造地质条件、气候、地形、地貌 单元、水文条件等因素，他们利用g i s 软件的空间信息存储、缓冲分析、d e m 模型 及叠加分析等功能，对滑坡、洪水和河岸侵蚀等灾害进行了分析，并进行了脆弱性评 价。1 9 9 6 年m a r i om e j i a n a v a r r o 等人又将g i s 技术与决策支持系统( d s s ) 结合， 利用g i s 及工程数学模型建立了自然灾害及风险评估的决策支持系统，进行了灾害敏 感性分析、脆弱性分析及风险评估。1 9 9 7 年c j v a nw e s t e n 等人分析了g i s 在不同尺 度地质滑坡危险性评价中的应用，将g i s 与统计模型结合划分滑坡灾害区域。1 9 9 8 年 r n a g a r a j a n 等人分析了热带地区地形与气候因子与滑坡敏感性之间的关系，并且利用 3 第一章绪论 该方法对印度k o n k a n 地区的滑坡敏感性进行了分析。2 0 0 0 年s a r 0 1 e 和k y u n g d u c km i n 等人用g i s 的空间数据管理功能和空间分析能力结合遥感数据分析了韩国y o n g i n 地 区滑坡敏感性。近几年，美国、加拿大等采矿大国在矿山工程地质监测、预报方面综 合利用3 s ( g i s 、g p s 和r s ) 技术，建立起工程地质灾害空间数据库管理系统和工程 地质灾害的的分类及风险评估体系。j o h n s o n 等于2 0 0 0 年在澳大利亚一项为城市发展 规划服务的崩塌、滑坡、泥石流灾害预测中，把地质灾害危险性、易损性和风险评价 作为一体，以g i s 软件为技术平台，分别采用平面和三维评价系统，对c a i r n s 地区进 行了崩滑流地质灾害的危险性分析和风险区划研究。a a g o z i n ( 2 0 0 0 ) 从理论上研究了 滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性，提出了考虑危险性评估指标有效期 限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素的概率乘积表示；对于区域 性滑坡灾害评估，提出用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关 系建立定量模型【3 。1 9 】。 1 2 2 国内研究现状 我国将g i s 技术应用于地质灾害研究中，起步比较晚，研究程度比较低。但近年 来取得了令人瞩目的成就，g i s 技术在国内已成为地质制图、地质环境调查、地质环 境评价研究中不可或缺的工具。 2 0 0 3 年1 1 月9 同，国务院总理温家宝主持召开国务院常务会议，审议并原则通 过地质灾害防治条例( 草案) ，会议认为，为了防治地质灾害，避免和减轻地质灾害 造成的损失，维护人民生命和财产安全，促进经济和社会的可持续发展，制定地质 灾害防治条例是十分必要的。地质灾害防治条例的发布施行极大地促进了我国的 地质灾害防治工作。 我国减灾职能部门和科学工作者积极开展减灾防灾研究，召开了一系列的减灾国 际会议：1 9 8 4 年在台湾召开了“减轻自然灾害国际讨论会”；1 9 9 1 年在北京召开了“国 际地质灾害研讨会”；1 9 9 3 年在青岛召开了第血届“国际自然和人为灾害会议”，1 9 9 6 年在北京召开了“第十三届国际地质大会”，其中设有地质灾害专题。 我国比较系统深入丌展灾情评估工作的是国土资源、地震、水利、农业、气象等 部门和专家，分别开展了区域性地质灾害、洪水灾害、森林灾害、台风灾害等的风险 分析或灾情预测评估，编制了风险图，提出了灾情评估或风险评估的方法和技术，对 指导防灾减灾、提高灾害风险管理水平发挥了一定作用。马宗普于1 9 8 8 年提出了“灾 4 长安人学硕一 ：学位论文 度”表示自然灾害破坏损失规模的意见。高庆华于1 9 9 1 年提出了建立自然灾害评估系 统的总体构想。刘希林等( 1 9 9 3 年) 根据大量调查统计资料，提出了判断泥石流危险程 度和评估泥石流泛滥堆积范围的方法。胡瑞林等( 1 9 9 4 年) 将计算机技术应用于地质灾 害评价初步提出了地质灾害评价的计算机模型预测系统与应用方法：罗元华、张梁、 孟荣等在1 9 9 4 年对地质灾害评估与经济损失分析的理论基础进行了讨论；张梁等 ( 1 9 9 4 年) 根据环境经济学理论，初步论证了地质灾害的属性特征和灾情评估的经济学 方法；黄崇福等( 1 9 9 4 年) 提出自然灾害风险评价的模型体系；郑世书、孙亚军等( 1 9 9 4 年) 利用g i s 技术预测煤矿地下水涌水及矿区岩溶水害；姜云、王兰生( 1 9 9 4 年) 在山区 城市地面岩体稳定性管理与控制中应用g i s 得出斜坡稳定性综合评价图；雷明堂、蒋 小珍等( 1 9 9 4 年) 运用g i s 技术分析了岩溶塌陷，完成了唐山地区危险性评价及分区。 张业成( 1 9 9 5 年) 在对中国近4 0 年地质灾害分析的基础上，运用a h p 法分析评价了 中国地质灾害的危险程度，进行了全国范围的危险性区划。原地质矿产部水文地质工 程研究所( 1 9 9 6 年) 将g i s 与智能决策支持系统结合，完成了“京津唐地质灾害预测防 治计算机辅助决策系统”。成都理工学院地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室 ( 1 9 9 7 年) 利用g i s 完成了“山区小流域地质环境预测的g i s 系统”的研究。1 9 9 8 年， o ； 国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部、全国地质环境监测总站和成都理工学院等 进行了“地质灾害信息系统及防治决策支持系统”的专项开发研究。韦京莲( 2 0 0 2 年) 在其建立的地质灾害信息系统的过程中，对于数据库部分，将空间图形数据按国际分 幅图幅录入，并在建立相应的图元内部属性库后进行各图幅的拼接，继而，利用 m i c r o s o f t a c c e s s 建立属性数据库，将灾情、灾害特征、灾害防治、社会经济等一系列 信息输入到属性数据库中，通过统一编码将属性数据库和空间数据库连接起来，从而 实现灾害信息查询、统计工作。严丽娟( 2 0 0 3 年) 在她的基于g i s 的泥石流灾害数据 库设计与应用分析中，对于数据库的建立，先进行了专题图的矢量化( 在矢量化之前， 对数据进行了分层) ，之后将每个图层建成不同类型的工程文件；下一步是对矢量图的 编辑( 包括点数据的编辑，线编辑及拓扑关系的建立和重建工作) ，接着进行矢量图误 差校正，图幅拼接，属性数据库的建立；其中的图幅拼接具体操作是，先建立图库， 根据不同的分幅方式，输入不同的参数；当然，建库之前，必须保证建库的数据文件 在当前的工作目录下；另外图幅接边要求图库中的各点文件和线文件的属性结构保持 相同，然后在输入图幅时插入图幅文件，必须将文件插入到同一图层中；对拼接处的 线进行编辑，拓扑处理，使拼接图建立起正确的拓扑关系。成都理工大学的孙渝江( 2 0 0 5 5 第一章绪论 年) ，在三峡库区塌岸信息管理系统设计与实现中，根据收集的资料和现实特点，将不 同比例尺的图片分为一层，在各相应比例尺下根据空间信息逻辑内容，将其划分为基 础地理、基础地质、地质灾害等图层，为空间数据库的第二层；再根据图元类型和图 素内容再进一步划分子图层，如基础地理图层可分为境界图层、水系图层、等高线图 层等，每一子图层依据其空间数据类型，分别按点、弧段、多边形三种图元类型分别 存储；接着将属性数据库连接到空间数据库上面，完成数据库部分1 2 眦6 | 。 1 3 研究目标、内容和技术路线 1 3 1 研究目标 以前期完成的温州市地质灾害数据库为基础，借鉴国内外地质灾害预警系统研究 方面的成功经验，结合温州市的具体情况，利用a r c g i s 空间技术在区域地质灾害预 测及评价中的理论方法，设计并建立温州市地质灾害危险性预警系统，为温州市地质 灾害预警提供科学依据。 1 3 2 研究内容 1 3 2 1 温州市地质灾害危险性预警系统设计 通过对温州市滑坡、泥石流等地质灾害调查数据的整理和分析，以a r c g i s 作为 基本平台，对温州市地质灾害危险性预警系统的结构和功能，及其数据库数据类型、 编码和存储方式，图形数据库和属性数据库的交互查询、属性数据的统计分析等进行 全面设计，为温州市地质预警系统的建立奠定良好基础。 1 3 2 2 温州市地质灾害危险性预警系统建立 首先利用a r c g i s 9 0 中的a r c c a t a l o g 模块，建立基于p e r s o n a lg e o d a t a b a s e 的温州 市地质灾害图形数据库，再运用a r c g i se n g i n e ( a e ) + v c + + 编制各功能模块，然后以 这些为基础，在m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5 中完成温州市地质灾害危险性预警系统的 初步开发。 1 3 2 3 温州市地质灾害危险性预警系统应用 基于所建立的温州市地质灾害危险性预警系统，实现滑坡和泥石流灾害危险性评 价因子的自动计算和不同降雨条件下地质灾害危险性空间变化特征分析，并对系统的 准确性进行验证。 6 长安人学硕一l j 学位论义 1 3 3 技术路线 本研究通过建立a r c g i s 空间数据库，结合地质灾害动态评价模型，以此为基础 采用v c + + 在m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 5 中开发完成温州市地质灾害危险性预警系统。 如( 图1 1 温州市地质灾害数据库建立及应用研究技术路线图) 所示。 图1 1 温州市地质灾害数据库建立及应用研究技术路线图 7 第一二章温州市区域特征及地质灾害概况 第二章温州市区域特征及地质灾害概况 2 1 温州市区域特征 温州市是我国沿海对外开放的1 4 个港口城市之一，位于浙江省东南部，介于东经 1 1 9 0 3 7 1 2 10 1 57 ，北纬2 7 0 l o 2 8 0 3 5 之间，处于亚热带中部。东面濒临东海，东北隔乐 清湾与玉环县相望；西面与丽水市的缙云、青田、景宁县相邻；北面接台州市的温岭、 黄岩、仙居诸县；南与福建省的福鼎、柘荣、寿宁三县为界。温州市辖瓯海、鹿城、龙 湾三区，永嘉、苍南、平阳等六县和瑞安、乐清二市( 县级市) ，总面积1 1 7 8 3 5 k m 2 ， 人口7 3 3 万。 2 1 1地形地貌 温州市是以山地丘陵为主的地区。全市陆地总面积中，山地面积有9 2 1 2 k m 2 ，占 7 8 2 ；平原面积有2 0 5 9 k m 2 ，占1 7 5 ；江河水面有3 4 0 k m 2 ，占2 8 ；岛屿面积有1 7 3 k i n 2 ， 占1 5 。西部为山地地区，海拔1 0 0 0 m 以上的山峰连绵不绝，位于泰顺和景宁县交界 处的白云尖海拨1 6 1 1 3 m ，是全市最高峰。中部多为海拔5 0 0 8 0 0 m 的低山，超过千米 的山峰有苍南县西部的九峰尖、乐清市北部的百冈尖。东部多为堆积平原，大部分海拔 在l o m 以下，间有少数3 0 0 5 0 0 m 的小山丘。温州海域多岛屿，面积比较大的有洞头岛、 大门岛、北麂列岛、南麂列岛等。洞头县的岛屿占全市岛屿总数的2 3 。岛屿的地质构 造、岩性和地貌形态与大陆相似，是与大陆有直接联系的大陆岛。在江、海汇合的江口 附近，有冲积岛屿，较大的有瓯江口的七都岛和灵昆岛。 2 1 2 气候 温州市地处我国的东南沿海，纬度较低，属亚热带季风气候。全年温暖湿润，四季 分明，夏无酷暑，冬无严寒，春秋更宜人，多年平均气温在1 8 左右。西部山区由于地 势较高，年平均气温比东部、南部沿海地【又= 稍低，泰顺县多年平均气温只有1 6 。 温州市是我国降水量较多的地区之一，多年平均降水量在1 5 9 0 m m 以上。降水自东 南沿海向西部增加，海岛洞头县降水量反而较少，只有1 2 0 0 m m 。临海的瓯海、乐清、 瑞安、平阳、苍南等县( 市、区) ，多年降水量均在1 7 0 0 m m 左右，西部山区迎风坡多 年平均降水量多达1 8 0 0 m m 以上。一年中夏季降水较多，每年5 - 6 月份南方带来的暖湿 气流与北方的干冷气流在温州上空相遇，势均力敌，形成了持续较k 的阴雨连绵的“梅 雨”天气；7 - 9 月份常受台风袭击，台风中心经过的地方往往一昼夜内降水量多达数百 8 长安人学硕i j 学位论文 毫米，台风过境对暑天有降温和湿润作用，但狂风暴雨危害人民生命财产。 2 1 3 水文 温州地处浙江东南沿海，境内地形复杂，降水丰富，河流众多，主要河流有瓯江、 飞云江、鳌江、清江等。其中洞宫山以北的南雁荡山为瓯江水系和飞云江水系的分水岭， 水系的排列形状为羽状，河流断面具有谷深坡陡、水流湍急、多瀑布急滩、多“v ”字 形峡谷的特点。虽然险滩瀑布对航运不利，但蕴藏着丰富的水力资源。据统计，水力资 源蕴藏量达1 2 0 0 m w ，目前利用率不到1 1 0 。在乐清湾地段还可利用有利地形开发潮汐 能。沿海平原区有温瑞、瑞平两条塘河为骨干的河渠，具有发展内河航运和养殖淡水鱼 的良好条件。 2 1 4 土壤及植被 温州主要土壤有红壤、黄壤、盐土以及经过不断耕种改良的水稻土等。红壤主要分 布在低山丘陵地带。缓坡地土层较厚，可种植茶叶、油茶、药材、松、杉、竹、柑枯等 经济林和玉米、番薯等杂粮；陡坡地可绿化造林。黄壤是分布在海拔6 0 0 m 以上的山地 土壤，宜发展林业和开辟茶园。水稻土主要分布在沿海平原、山间盆地以及山麓地带， 可种植水稻、麦类、油菜等作物。盐土主要分布在滨海地区，目前有一部分尚为荒涂和 晒盐场，其中脱盐土都已耕作，可种植甘蔗、柑桔、棉、麻等农作物。 温州原始植被是亚热带常绿阔叶林，也杂有暖温带落叶林成分，原始森林除泰顺县 西北部尚保存一小部分外，其它地区早已不见。常见林木有杉木、竹、柏、樟、山胡椒、 女贞等。温州市同时还是我国榕树分布的北界，河边到处可以见到榕树和榆柳相映成趣 的现象。在西部多石山区，马尾松生长良好，杂以杜鹃等，山坡则以竹类种植最多。 2 1 5 地质岩性与构造 温州市位于太平洋陆缘火山岩带的西南部浙闽粤中生代火山岩带北段，丽水一余姚 深断裂以东。按中国岩石地层区划隶属华南地层大区东南地层区沿海地层分区的浙东南 小区，地层发育较简单，分述如下： ( 1 ) 第四纪地层。沟谷区第四纪地层。主要分布于大荆溪、芙蓉溪等中小型沟谷 的两侧及局部山| j 地带。堆积物均为陆相成因，以冲积、洪冲积和洪积为主，其厚度极 不均一，出露地表部分一般为5 l o m 。平原区第四纪地层。主要分布于瓯江北侧及 东南部的滨海及河口海湾平原，由于第四纪以来受到多次海侵的影响，平原区松散堆积 物不但具有分布广、厚度大的特点，而且具有陆相一海陆过渡陆相一海相的韵律变化。 9 第_ 二章温州市区域特征及地质灾害概况 新生代第四纪地层其沉积物具有如下特征。第四系沉积物厚度变化大。从山麓沟 谷区厚度3 1 0 m 向河口、滨海递增，至北白象镇一带厚度达1 3 0 m 。沉积物成因类 型复杂、岩相变化大。山麓沟谷区结构单一，均为陆相沉积，并以坡洪积为主，乐清、 泰顺有冲积层呈条带状分布。河口滨海平原区中上更新统分别由冲积、洪冲积及冲海积， 全新统则主要由海相淤泥质粘性土组成。平原区第四纪地层具粗细相问的沉积韵律， 构成多层结构。由粗粒级的砂、砂砾石组成的冲积沉积物，以带状或面状沿古河道展布。 ( 2 ) 中生代白垩纪地层。区内发育的地层为馆头组( k l g ) 、朝川组( k l c ) 、小平田组 ( k l