张世锋
浙江华东建设工程有限公司 浙江省杭州市 310030
摘要：现如今，我国是21世纪快速发展的新时期，运用GIS等技术手段?集成相关模型对滑坡变形失稳危险性进行分析是一个重要研究内容。进行有效的滑坡灾害分析的关键是采取适当的分析模型及模型单元。通过对已有的基于GIS的分析模型的综合论述?对各种分析模型及模型单元的特点及其局限性进行了详细分析?并取得一些重要认识。
关键词：地理信息系统；滑坡灾害；评价分析
引言
近几年来，地理信息系统（ＧＩＳ）在滑坡灾害研究中的应用引起了广泛的关注。ＧＩＳ强大的空间分析和空间数据库功能决定了ＧＩＳ非常适合于解决滑坡研究领域中的许多问题，如历史滑坡编录、滑坡的时空序列分析、滑坡发生与静态及动态环境因素（如暴雨、地震）等之间的空间相关分析、滑坡灾害风险评价等。这些问题与滑坡及影响滑坡发生的动、静态环境因素的空间位置有直接的联系，利用ＧＩＳ技术可以对这些问题进行定位、定量分析。ＧＩＳ技术在滑坡研究中逐渐得到广泛应用的原因是多方面的：ＧＩＳ软件日臻完善的分析功能、合适的功能价格比为ＧＩＳ的应用提供了可能性；ＧＩＳ与ＧＰＳ、ＲＳ的集成使用大大拓宽了ＧＩＳ的应用领域；滑坡研究理论与方法的逐步完善为ＧＩＳ应用提供了技术和理论积累。
1三维GIS数据结构
现有的二维GIS软件虽然可以用数字高程模型来处理空间实体的高程坐标，但是由于它们无法建立空间实体的三维拓扑关系，使得很多真三维操作难以处理。真正的三维GIS必须支持真三维的矢量和栅格数据模型及以此为基础的三维空间数据库。建立三维GIS的核心问题是三维数据结构。目前，三维空间数据结构的一般分为传统的数据结构和面向对象(object-orinted)的数据结构Cz}传统的空间数据结构主要以地图覆盖理论为基础，常用的实现方式是把空间实体的三维属性作为首要因素而将这些实体分成“点层”、“线层”等不同类型的图层:这种方法虽然有利于数据库管理，但却对空间分析、可视化等功能的实现带来了不便。面向对象的数据结构直接针对于空间实体内部的某种关系，利用这种关系建立起来的图层极大地方便了空间分析和可视化操作;另一方面，面向对象的数据结构将三维实体的空间位置、非空间属性及其特有的关系封装在一起，能够客观地反映出空间实体的本来面貌，并且通过继承关系可以表现出不同级别实体之间存在的派生关系。此外，对于三维数据结构，空间实体的三维交切、隐藏、包含关系对三维空间分析和可视化等功能的影响十分显著。因此，面向对象的数据结构具有更高的优越性。根据面向对象的分析，可以得到不同层次，不同规模的对象，如滑坡体对象、滑坡面对象、组成滑坡体的地层对象等。对于滑坡体对象而言，包括其自身的空间形状、组成滑坡体的地层的展布状况、滑坡体内部结构面的分布规律、地下水水位等几何方面信息，同时包含滑坡岩土体的岩性成份，抗剪强度，变形模量，含水率，渗透系数等物理力学性质方面的信息。三维数据结构是基于三维空间数据模型的。三维空间数据模型大体上可以分为三类:矢量数据模型、栅格数据模型及矢量栅格混合数据模型。
2地层岩性及断裂构造
作为滑坡发育的基本构成，地层岩性在天水地区属华北地层大区。其中分布最广泛的第四系黄土、第三系软泥质软岩都是易滑底层，力学抗剪强度低，遇水极易软化，上部的黄土遇水下陷加上底部的岩层受地下水影响充满裂隙滑体力学性质改变而导致土体稳定性降低，继而引发滑坡灾害。断裂构造是决定岩石裂隙、岩石破碎以及地下水的活动情况。天水市滑坡受多处不同级别的断裂构造所控制。由地震触发影响到断裂构造，而秦岭北缘断裂、华山山前断裂在渭河盆地南部，是整个盆地的主控断裂，断裂带强烈的构造活动造成滑坡极不稳定。
3子流域单元和斜坡单元
通过自动地从高质量的DEM中提取地形特征线（脊线和谷线）和水系路径?将整个地域划分为一定级别的子流域单元或子盆地?子流域单元可以进一步根据等高线与流线划分为斜坡单元。根据所研究的滑坡的类型的不同?如深层滑坡、浅层滑坡或复杂类型滑坡及泥石流等?绘图单元分别对应于不同规模的子流域单元（子盆地）或子盆地中的斜坡单元。子流域单元可以进一步划分为斜坡单元（滑坡单元）。既然滑坡与山区的基本地形单元（如谷线（流线）和脊线（分界线））存在明确的物理关系?斜坡单元被视为一种研究滑坡危险性的合理的模型单元。然而当研究区中存在较大的凹陷盆地和开阔山谷时?斜坡单元的划分往往不能很好地与地形相符。在这种情况下?可以根据已有的主要滑坡破坏现象（类型、维度）重新指定单元的大小?生成嵌套式的斜坡单元。对于大型的滑坡采用较大的单元?小型滑坡采用较小的斜坡单元。目前?一般采用斜坡单元进行较大区域的滑坡稳定性类型的划分。斜坡单元中地形与地表及地下水之间的存在着明确的物理关系?采用这种单元可以预测地表的饱和程度及地形控制的浅层滑坡。但这种单元的划分需要有精度和分辨率较高的地形等高线?这从一定程度上限制了这种单元在较大范围地区的应用。一般假定地表地形条件控制着地下水的分布状态?这限制了其在深层的复杂的类型斜坡破坏中的应用。
4遥感技术（ＲＳ）与ＧＩＳ的结合使用
目前，许多商业大型ＧＩＳ软件都有遥感影像处理功能，并将解译结果直接输入到空间数据库中，但其处理的影像多为航天遥感影像，这类影像的分辨率一般较低，因而，航空影像在滑坡调查、多时相动态监测方面得到了广泛的应用。滑坡信息的解译仍以目视判读为主，解译结果一般绘制在地形底图上，然后再数字化进入空间数据库，该过程不但繁琐、费时，且数据质量也将受到影响。在ＧＩＳ环境中开发相应的航空影像处理模块，通过影像的地形纠正和空间坐标配准后，即可将自动解译的有关信息直接进入ＧＩＳ数据库，因而能快速获取研究区的历史滑坡和环境背景资料，包括地质构造、岩性、土地利用、植被覆盖等。
5基于GIS在滑坡灾害风险评价的结果分析
一是极高度危险和重度危险区基本上分布在研究区中部及西北部，结合地质环境不难发现，该地区滑坡灾害分布多，面积广，影响较大，分布状况大体上由中通往西北部。一方面的原因是重度危险区域内土质松散，岩层风化强烈，具有上硬下软的结构特点；另一方面的原因是人口活动密集，频繁开垦土地及各种过度工程所引发的坡体稳定性降低，为滑坡灾害的发生奠定了基础，尤其在强降雨更甚。二是中度危险地区占据较少，且滑坡发育程度相对较弱，分布的底层以火山岩组、冲洪积层居多，人口密度较别的地区多一些，且工程活动较为频繁，虽然滑坡灾害与水文地质条件及降水因素相关，但综合来看可以判定人为活动是造成滑坡灾害的主要诱因。三是轻度危险与无危险区域主要分布在天水市西部地区边缘及东部地区，此处人口活动较少，植被覆盖量较大，但是不排除在暴雨和地震的情况下容易诱发滑坡灾害的可能性。
结语
ＧＩＳ在滑坡研究中的应用潜力正不断拓展，但应指出的是，ＧＩＳ在滑坡中的应用并不意味着完全取代基础资料的收集、必要的野外调查及室内分析试验；相反，只有在全面深入认识滑坡发生机理和地质条件下所进行的ＧＩＳ技术分析才是可靠的。ＧＩＳ为滑坡灾害风险评价过程中不同模型条件下的场景模拟提供了有效的手段。
参考文献
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