GIS支持的斜坡地质灾害空间预测系统框架设计

根据斜坡地质灾害研究特点和GIS软件的特点，提出了GIS支持下的斜坡地质灾害空间预测的技术路线，建立了具有不同功能的4个子系统组成的基于GIS的斜坡地质灾害空间预测系统；提出了数据库信息的标准和斜坡地质灾害区域空间预测评价指标体系；讨论了斜坡地质灾害预测及动态监测预测的建模、空间尺度和方法；并利用面向对象的高级编程语言研制开发了该系统，开发了与MAPGIS集成的常用的单体斜坡和区域斜坡稳定性预测模型及斜坡地质灾害工程地质信息非空间数据库和空间图形库。该系统将斜坡工程地质信息数据库与图形库、方法库紧密结合，将斜坡地质灾害区域预测与灾害点稳定性预测评价有机地联成一体。它既可以用作大范围的宏观决策，又可以为单体灾害防治提供必要资料；该系统具有可视性强、传输功能和复制功能强及信息可加工的特点，可达到充分利用资料信息，缩短模拟、评价周期和降低成本的目的；而且结果的可视化便于改善和提高管理部门的管理决策质量，为滑坡治理和城市规划建设提供快速服务。     

湖北省巴东县新城区滑坡灾害空间预测

论文在综合分析巴东县新城区区域地质背景及滑坡基本特征的基础上,分析了影响滑坡灾害发生的各因素与滑坡发生之间的相关性,提出影响灾害发生的主要因素：地形坡度、斜坡形态、岩性、构造、水的作用、人类工程活动。利用GIS的空间分析功能将各因素图件栅格化为86216个不规则单元。基于逻辑回归的方法对滑坡灾害进行了定量的概率预测。同时,对研究区进行滑坡灾害空间预测分区,将预测结果与该地区历史滑坡灾害发生情况进行对比发现预测精度为85．71％。说明所建立的模型具有较高的预测精度,是可以用于预测分析的。     

基于降雨响应的黄土丘陵区滑坡危险性预测研究——以宝鸡市麟游县为例

极端降雨易造成群发滑坡灾害,难以作为单体预测.为预测评估黄土丘陵区不同降雨强度诱发滑坡灾害危险性,论文在区域滑坡灾害特征研究的基础上,分析降雨强度特征及滑坡分布特征.以岭南滑坡为代表分析降雨诱发黄土-丘陵区滑坡的形成机制,介绍了无限斜坡模型原理、参数选取,利用GIS空间建模与分析功能,定量完成了无降雨、25 mm、50...     

斜坡地质灾害的空间预测问题

结合典型实例阐明斜坡地质灾害的空间预测是灾害防治工作的前提条件与成败关键。继而讨论了斜坡地质灾害空间预测的内涵与工作程序,以及与斜坡稳定性评价预测相关的斜坡破坏型式,斜坡结构类型,斜坡破坏的环境条件和人类活动的影响等问题。在斜坡地质灾害空间预测的定义中,笔者将预测时段仅限于工程年代之内,且前提是保持现有斜坡结构和环境条件,以及可预料的人类活动影响;预测程序是先进行斜坡稳定性预测,然后再对稳定性差或较差的坡段进行灾害危险性(度)预测。关于斜坡破坏型式的划分,一是从它的影响范围和量与质的关系看都需重视其单次规模;二是要与斜坡的成因结构类型相结合,才能对现场地质调查与研究具有指导意义。为了展示斜坡的成因结构类型对稳定性的控制意义,本文提供了长江三峡工程库区和西部大开发中总结出来的碎屑岩和副变质岩斜坡的新类型系统,并对三类土质斜坡的典型结构特征和稳定性进行了简要比较。关于环境条件对斜坡稳定性影响的量化研究,笔者更看重多个非自体(非本坡段)天然模型观测和滑坡反算的成果。同时建议在全面准确的现场调研的基础上建立确定性地质模型并应用基础学科的相关原理进行单要素的量化分析和单元分析,以便进一步揭示斜坡变形破坏机理。     

基于GIS的陕西省旬阳地区滑坡灾害危险性区划

西部地区是我国地质灾害的重灾区。随着西部大开发战略的实施，该地区即将开展大规模的基础建设、能源开发等。区域内的经济发展与地质灾害的矛盾将不可避免地暴露出来。为解决这一问题，论文选取中国滑坡重灾区的江汉流域开展灾害危险性区划应用研究。研究区选在旬阳地区的县城近郊，通过MAPGIS软件平台及其二次开发的滑坡灾害分析系统，采用规则网格单元划分方法，运用信息量模型对该区斜坡稳定性进行了．空间定量预测，并依信息量法的结果编制了该区的危险性预测分区图。为政府部门进行土地规划决策、避免在地质灾害易发区进行大规模土地开发和工程建设提供了科学依据。     

蒙特卡罗模拟在区域地震滑坡灾害评价中应用

2004年10月23日,日本新泻中越地区发生史上最强地震之一,震级达到Mw6.6。这次地震诱发上千个规模大小不一、形式各样的滑坡,造成一定的灾害损失和人员伤亡。因此,为了有效地避免和减轻这方面的灾害,有必要有效地、科学地预测和评价地震诱发滑坡的空间发生规律。为此以一定的地区作为研究对象,提出了蒙特卡罗随机模拟和Newmark滑动体位移分析法在区域地震斜坡失稳概率分析中的应用。该法充分考虑到岩土参数和相关地震参数空间变异性,结合地理信息系统空间分析的优势,以网格模型为基础,分析该区斜坡滑动体位移分布规律,并以2cm为失稳临界值探讨网格斜坡破坏的概率。实例证明,所提出的模型有效地预测了滑坡发生的空间分布规律。     

滑坡灾害空间预测支持向量机模型及其应用

随着GIS技术在滑坡灾害空间预测研究中的广泛应用,滑坡灾害空间预测模型成为研究的热点问题。在总结滑坡灾害空间预测研究现状的基础上,简要介绍了两类和单类支持向量机的基本原理。以香港自然滑坡空间预测为例,采用两类和单类支持向量机进行滑坡灾害空间预测,并与Logistic回归模型进行了比较。结果表明,两类支持向量机模型优于Logistic回归模型,而Logistic回归模型优于单类支持向量机模型。     

滑坡系统静动态规律及斜坡不稳定性空时定量预测

文章基于近数年来室内外测绘试验分析研究工作,论述了滑坡静、动态规律。针对其群体“静态” 规律,论证了斜坡不稳定性空间定量预测的某些基本原理方法;针对其群、单体动态规律讨论了滑坡灾害暴发时间的预测预报基础技术。从系统论观点出发,概括了滑坡系统空时定量预测的三类数学模型——确定性、随机性及灰色系统模型的基本分工和联合模式的勾通特点与功能。文章以陕西东南部变质岩滑坡和长江中上游中生界砂泥岩地层滑坡为实例,讨论了斜坡不稳定性空、时定量预测的重点研究成果。文末概括了几点重要结论。     

滑坡灾害空间智能预测展望

滑坡灾害危险性区划是在滑坡编录和灾害敏感性分析结果的基础上,应用定性分析和定量分析、确定性模型和随机性模型相结合对滑坡灾害易发程度进行分区表示.随着地理信息系统和人工智能技术在滑坡灾害区划中的广泛应用,JP2]灾害危险性的定量研究得到进一步的深化和发展.在评述了滑坡灾害危险性区划主要定量模型的基础上,分析了未来滑坡灾害区划的发展趋势,并提出了基于空间数据挖掘的滑坡灾害空间智能预测框架.     

2006～2010年美国地调局滑坡灾害计划中新的预测模型

近几年,美国地调局（USGS）滑坡灾害计划（LHP）项目组开发了一些评价斜坡稳定性或滑坡敏感性的模型。根据这些模型可以推测将来滑坡发生的时间、位置和规模。     

Regional Assessment of the Effects of Land-Use Change on Landslide Hazard By Means of Physically Based Modelling

Physically based models are capable of evaluating the effects of environmental changes through adaptations in their parameters. For landslide hazard zonation, this gives them an edge over traditional, statistically based techniques that require large datasets and often lack the objectivity to achieve the same purpose. Therefore, physical models can be valuable tools for hazard assessment and planning purposes.The usefulness of the model prognosis depends largely on the ability of the physical model to mimic the landscape system. This implies that the model should be calibrated and validated and that the imposed changes do not lead to a radical departure from the present situation.Under the recognition of these constraints, a physically based model has been applied to a 1.5 km² catchment in the Alcoy region (SE Spain) to evaluate the effects of land use change on landslide activity. The model couples a transient, distributed hydrological model with a probabilistic assessment of the slope stability. Thus, it is able to assess the spatial and temporal activity of slope instability. For the present situation, validation demonstrates that the probability of failure returns a conservative estimate of the spatial frequency of landsliding. The model has subsequently been applied to two hypothetical land use change scenarios that extrapolate present and likely trends. For these scenarios, the model results indicate a marginal decrease in the spatial frequency of landsliding (aerial extent of instability). However, the decrease in the temporal activity (is total duration of instability over a given period) is substantial under the altered land use conditions. The forecasted change in landslide activity not only affects the relative weight of slope processes in the region. It also has implications for the perceived hazard levels and the landslide hazard zonation of the area.     

空间三维滑坡敏感性分区工具及其应用

对于滑坡敏感性分区目前有三种方法:定性法、统计法和基于岩土定量模型的确定性方法。定性法基于对滑坡敏感性或灾害评估的人为判断;统计法用一个来源于结合了权重因子的预测函数或指标;而确定性法,或者说是物理定量模型法以质量、能量和动量守恒定律为基础。二维确定性模型广泛用于土木工程设计,而无限边坡模型(一维)也用于滑坡灾害分区的确定性模型。文中提出了一个新的基于GIS(地理信息系统)的滑坡敏感性分区系统,这个系统可用于从复杂地形中确认可能的危险三维(3-D)滑坡体。所有与滑坡相关的空间数据(矢量或栅格数据)都被集成到这个系统中。通过把研究区域划分为边坡单元并假定初始滑动面是椭球的下半部分,并使用Monte Carlo随机搜索法,三维滑坡稳定性分析中的三维最危险滑面是三维安全系数最小的地方。使用近似方法假定有效凝聚力、有效摩擦角和三维安全系数服从正态分布,可以计算出滑坡失稳概率。3DSlopeGIS是一个计算机程序,它内嵌了GIS Developer kit(ArcObjects of ESRI)来实现GIS空间分析功能和有效的数据管理。应用此工具可以解决所有的三维边坡空间数据解问题。通过使用空间分析、数据管理和GIS的可视化功能来处理复杂的边坡数据,三维边坡稳定性问题很容易用一个友好的可视化图形界面来解决。将3DSlopeGIS系统应用到3个滑坡敏感性分区的实例中:第一个是一个城市规划项目,第二个是预测以往滑坡灾害对临近区域可能的影响,第三个则是沿着国家主干道的滑坡分区。基于足够次数的Monte Carlo模拟法,可以确认可能的最危险滑坡体。这在以往的传统边坡稳定性分析中是不可能的。     

滑坡灾害预测预报分类

有人主张滑坡灾害的空间和时间预测预报应是并存的,即脱离时间预测预报的空间预测是不可取的。但也有人认为两者可以相互独立而又互为补充。事实上,空间预测是时间预测预报的先决条件,只有在明确了预测的对象之后,方可有目的地开展滑坡灾害的时间预测预报。因而,一般地讲,滑坡灾害空间和时间预测具有先后序次关系。但从减灾的角度考虑,二者又具有相对的独立性。即可以在时间预测之外进行空间预测。目前对滑坡灾害预测预报分类的系统研究不多,所开展的预测预报事例报导基本上属于个例研究。论文将滑坡灾害预测预报分为空间和时间2大类,并进一步将空间预测划分成区域空间预测、地段空间预测和场地空间预测;将时间预测预报划分成长期时间预测、短期时间预测和临滑时间预测预报。文章针对滑坡灾害时间预测预报的特点,对预测预报的信息源进行了分析和分类。并对不同的工程阶段所要预测的滑坡灾害问题进行了分类归纳。     

基于GIS的滑坡、泥石流灾害危险性区划关键问题研究

随着GIS技术的引入,滑坡、泥石流灾害危险性区划的效率和准确性得以大大提高。依据工程地质类比原则,在灾害学理论指导下,结合专家打分、层次分析、人工神经网络、信息量、Logistic回归、统计量等模型方法,以MAPGIS软件为平台,利用C++语言开发了滑坡、泥石流灾害危险性区划评价分析系统;并重点探讨了GIS支持下的滑坡、泥石流灾害危险性区划过程中的因子分析、模型选取、模型复合、单元划分、系统集成、结果评价等关键问题,建立了一整套基于GIS的滑坡、泥石流灾害评价方法体系。应用该系统对长江三峡库区和辽宁省鞍山市分别开展了滑坡、泥石流灾害危险性区划研究,取得了较好的效果。     

滑坡灾害空间区划及GIS应用研究

滑坡灾害空间区划研究是当前国内外滑坡领域的重要研究方向之一。虽然滑坡灾害的发生具有随机性的特点 ,但其发生的区域性和重复性特点则是区域滑坡分布与发生的总体规律。从减灾与土地规划的角度 ,开展滑坡灾害空间区划研究具有十分重要的理论和实际意义。文中重点探讨了滑坡灾害空间区划的理论体系、灾害风险评估的基本术语定义及GIS制图的基本原理 ,采用MAPGIS软件为平台及其二次开发的滑坡灾害信息分析系统 ,在中国滑坡重灾害的汉江流域开展了灾害危险性空间区划应用研究。     

A review of assessing landslide frequency for hazard zoning purposes

The probability of occurrence is one of the key components of the risk equation. To assess this probability in landslide risk analysis, two different approaches have been traditionally used. In the first one, the occurrence of landslides is obtained by computing the probability of failure of a slope (or the reactivation of existing landslides). In the second one, which is the objective of this paper, the probability is obtained by means of the statistical analysis of past landslide events, specifically by the assessment of the past landslide frequency. In its turn, the temporal frequency of landslides may be determined based on the occurrence of landslides or from the recurrence of the landslide triggering events over a regional extent. Hazard assessment using frequency of landslides, which may be taken either individually or collectively, requires complete records of landslide events, which is difficult in some areas. Its main advantage is that it may be easily implemented for zoning. Frequency assessed from the recurrence of landslide triggers, does not require landslide series but it is necessary to establish reliable relations between the trigger, its magnitude and the occurrence of the landslides. The frequency of the landslide triggers can be directly used for landslide zoning. However, because it does not provide information on the spatial distribution of the potential landslides, it has to be combined with landslide susceptibility (spatial probability analysis) to perform landslide hazard zoning. Both the scale of work and availability of data affect the results of the landslide frequency and restrict the spatial resolution of frequency zoning as well. Magnitude–frequency relationships are fundamental elements for the quantitative assessment of both hazard and risk.     

基于Newmark模型的概率地震滑坡危险性模型参数优化与应用: 以鲁甸地震区为例

应用概率地震危险性评价模型进行地震滑坡危险性区划,是解决潜在地震诱发滑坡危险性评价中震源不确定性与诱发滑坡时空不确定性的有效方法.通过理论分析,结合鲁甸地震区的实际情况,对基于力学原理的Newmark滑块位移模型与概率地震滑坡危险性分析方法中的参数的不确定性问题进行了分析,将斜坡岩土体地震作用下的强度衰减效应、地震加速度地形放大效应、断层破碎带效应融合到了斜坡累积位移计算模型中,进行了模型计算参数的优化.改进后的分析模型,更好地反映了高陡斜坡地形与断层破碎带对地震滑坡灾害发育的控制作用,在鲁甸地震区域滑坡应用中,优化模型中的滑坡失稳极高风险区与实际地震滑坡分布表现出了较好的一致性,在超越概率2%的滑坡失稳概率分布中,鲁甸地区包谷垴—小河断裂、鲁甸—昭通断裂带及牛栏江河谷地带地震滑坡高—极高风险区分布面积增幅十分显著.因此,在Newmark滑块位移模型中考虑地震动参数与岩土参数动态响应规律与变量间的定量关系,对于提高区域斜坡稳定性分析的可靠性具有重要意义.      

Deriving landslide dam geometry from remote sensing images for the rapid assessment of critical parameters related to dam-breach hazards

Dam-breaches that cause outburst floods may induce downstream hazards. Because landslide dams can breach soon after they are formed, it is critical to assess the stability quickly to enable prompt action. However, dam geometry, an essential component of hazard evaluation, is not available in most cases. Our research proposes a procedure that utilizes post-landslide orthorectified remote sensing images and the pre-landslide Digital Terrain Model in the Geographic Information System to estimate the geometry of a particular dam. The procedure includes the following three modules: (1) the selection of the reference points on the dam and lake boundaries, (2) the interpolation of the dam-crest elevation, and (3) the estimation of dam-geometry parameters (i.e., the height, length, and width), the catchment area, the volumes of barrier lake and landslides dam. This procedure is demonstrated through a case study of the Namasha Landslide Dam in Taiwan. It was shown the dam-surface elevation estimated from the proposed procedure can approximate the elevation derived from profile leveling after the formation of the landslide dam. Thus, it is feasible to assess the critical parameters required for the landslide dam hazard assessment rapidly once the ortho-photo data are available. The proposed procedure is useful for quick and efficient decision making regarding hazard mitigation.     

基于GIS技术的区域滑坡灾害危险性预测

基于GIS技术,利用信息量模型开展区域滑坡灾害危险性预测研究,编制滑坡灾害易发分区图,为滑坡灾害的风险预测及实时预警预报提供基础资料。以浙江省永嘉县为例,利用MAPGIS二次开发得到的信息量专业模块,结合永嘉县历史滑坡灾害和2004年以来新发生的灾害点,分别评价了研究区的历史滑坡灾害危险性和现状滑坡灾害危险性;提出用历史滑坡灾害危险性图件结合新发生的灾害点来验证评价模型;将历史灾害点和新灾害点结合生成滑坡灾害危险性预测图件的预测过程;研究成果经在永嘉县的实际验证分析,2004年后3次台风期间（2004年的“云娜” 台风,2005年的“海棠”和“麦莎”台风）发生的有准确地点的滑坡灾害点全部位于滑坡灾害易发区内,表明采用的模型具有较好的实用性和可靠性;采用历史统计和快速聚类相结合的方法进行危险性等级的划分,克服了前人研究工作中人为划分易发区的缺陷,更科学、客观。     

Landslide hazard zonation by deterministic analysis (Veľká Čausa landslide area, Slovakia)

A practical application of a simple and economical solution to landslide hazard zonation based on slope stability analysis was carried out in the Veľká Čausa landslide, Horná Nitra region, central Slovakia. The region is prone to different types of slope deformation controlled by geological structure, physical and mechanical properties of materials, complicated hydrogeological setting, undulating morphology, and man-made influence. Taking into consideration the cause of the landslide, identified as groundwater change, two scenarios of landslide activity have been investigated. Scenario 1 considers the maximum groundwater level recorded from March 1995 to October 1998, corresponding to the period starting from the most recent landslide activity up to the end of remediation work. Scenario 2 considers the maximum groundwater level recorded from November 1998 to December 2004, after the remediation works, and corresponding to the actual situation of the landslide. It has been found from this study that slope angle has the highest influence on landslide instability in the Veľká Čausa landslide. Therefore, high resolution Digital Elevation Model (DEM) is essential for obtaining reasonable results. In addition, an appropriate selection of the model input parameters (e.g., shear strength) is very important. The validation between the calculated landslide hazard zonation map and results of monitoring survey were examined. The results show moderate to good agreement with the inclinometric and geodetic measurements. It was also verified that the most active part of the landslide is the north-western side.