摘要：本文以兰州北环滑坡的摄影测量影像数据为基础，从三维建模的角度出发结合ArcGIS的三维模块以及三维GIS在地质工程的应用，建立数字高程模型。重点介绍了DEM数据在地形可视化表达和地形分析方面的几个常见应用，进行空间数据计算，并对计算结果的栅格数据进行分类分析、区域统计和矢量化处理，取得滑坡的评价图件和评价成果。通过对区域的DEM数据进行分析，可以较好地解决地形空间分析的问题，能够很好地获取评估结果。
关键词：ArcGIS；DEM；摄影测量；滑坡
1 引言
滑坡危险性评价是滑坡灾害风险评价的重要基础，同时也是滑坡防治工程评价的核心。在传统的滑坡危险性评价过程中，一般先提取出研究区域的各个评价指标，再用数学方法结合，经过空间叠加分析得到区域内滑坡灾害的不同危险程度。针对以上问题，本文根据摄影测量影像图像建立DEM数据，利用ArcGIS制图和建模工具构建滑坡危险性评价模型。在此基础上，选取评价内容，确定评价因子，进而利用模型将数据和评价工具按顺序连接在一起，创建区域滑坡危险性评价模型。
2 评价模型的构建
2.1 滑坡危险性评价方法
指标综合法也称权值叠加法，是滑坡危险性评价中常用的方法，即是在确定评价因子的基础上，以权值表示它们对滑坡形成的作用程度，然后把权值按照一定的数学方法进行叠加，从而获得研究区内发生滑坡可能性的特征指数，以此进行区域滑坡危险性分区。其数学模型表示为:
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在ArcGIS 中，参照以上方法，将每个影响滑坡的评价因子用一张专题地图来显示，再以大小相等的栅格相元为单位将所有专题图转换为栅格图层，在基于栅格的空间叠加分析中，每一个评价因子图层对应的栅格之间做函数运算即加权叠加，从而得到一张综合的危险性分区栅格图。
2.2 滑坡危险性评价因子确定
滑坡发生的潜在危险性受多种因素控制，这些因素可分为两类：一类是内部因素即滑坡体本身所具有的内部特征，是滑坡形成的必要条件，包括坡度、地层岩性、土壤类型等; 另一类是外部因素，是诱发滑坡灾害发生的动力，具备了滑坡发生的内部因素，诱发因素会增大滑坡的危险程度。本文选取坡度、地层岩性、坡向、交通建设四个因素作为评价因子，其中人类交通建设用缓冲区工具加以研究。
3 案例区的滑坡危险性评价
3.1 摄影测量数据的提取
摄影测量方法是一种利用摄影、遥感、雷达等技术获取的带有地理坐标的数字正射影像图，形成了三维数据点云，包含了上万甚至更多的点位数据，其不仅具有三维坐标信息，而且还隐含了点位之间的几何拓扑信息，对影像在各方面的应用提供了便利，并且可以影像图提供的三维点云，进行三维信息数据的深加工处理。
本文以兰州市北环滑坡摄影测量数据为例，利用无人机获取的影像数据，首先对影像进行几何校正，根据所使用的航空摄影平台位置、相机参数、使用的投影方式来推算图像中不同位置像元位移，纠正主要是纠正这些由于系统性因素引起的图像变形。再利用Pix4d软件将原始影像的JPG格式转换为具有DEM数据的TIFF格式文件。最终得到滑坡正射影像图。
3.2 滑坡危险性评价与分析
3.2.1 地形图高程分析
将得到的TIFF格式正射影像图，导入 ArcScense 软件中可生成三维地层模型，打开Toolbox工具箱，在3D Analyst 模块,利用等值线工具即可生成，插值得到的地层模拟效果图和等高线地形图。
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图1 地层模拟效果图
3.2.2 坡度和坡向分析
坡度是描述地形特征信息的重要指标，它能够间接表示地形的形态起伏和结构特征，并且反映地貌坡面的倾斜程度。目坡度多是通过数字高程模型 (DEM)计算得到的，坡度表示地表面在某点倾斜程度的一个量。坡向是描述地貌特征的重要参数，它反映坡面所面对的方向，也是通过 DEM计算得到的。
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图2坡向分析结果
3.2.3 缓冲区与叠加分析
缓冲区分析是对地理实体自动建立其周围一定宽度范围的缓冲区多边形。而叠加分析，就是将包含感兴趣的空间要素对象的多个数据层进行叠加，产生一个新的要素图层。叠加分析的目标是分析在空间位置上有一定关联的空间对象的空间特征和专属属性之间的相互关系。车辆的震动、滑坡、以及坍塌影响的范围是工程建设中必须要考虑的问题，在案例中以交通建设的影响范围和滑坡影响范围作为评价因子，并给定影响参数。
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通过缓冲区分析得出各自的影响范围缓冲区，将所有的缓冲区进行叠加，最终得到综合的影响范围区域。
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图3 综合影响范围
4 结论
本文论述了在基于 ArcGIS 的滑坡危险性评价研究中，建立空间模型、完成滑坡灾害评价的主要内容。以兰州北环滑坡作为案例，充分利用 ArcGIS 空间分析功能，得出滑坡的合理性的评价，并提供了一套初步的方法体系。论文主要结论如下:
(1)通过ArcGIS三维分析技术能够完成二维地理信息系统无法完成的任务，三维分析可对研究区的地形、地貌等特征直观的表达，使评价更加准确有效。
(2) 以模型为支撑的滑坡灾害危险性分析，从数据处理到空间分析，都实现了数字化的管理。从得到结果来看，分析具有一定的可靠性，可以为有关部门提供有效的参考。
(3) DEM数据是GIS 中进行地形可视化表达和地形分析的重要基础，本文能够将DEM 数据应用在地质灾害评估的空间分析中，并成功进行地形分析，对地质灾害评估起到了很大的促进作用。
参考文献
[1] 吴伯清, 何政伟. GIS技术在四川省九龙县地质灾害危险性评价中的应[J].中国地质灾害与防治学报, 2006, 19(2):114 -117.
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