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近年来,全球频发的自然灾害给人类社会造成巨大的人员和财产损失,中国约占国土面积69%的区域地质构造复杂,使中国成为世界上地质灾害最严重的国家之一。地处青藏高原和黄土高原过渡地带的兰州市,自然地理条件非常复杂和脆弱,境内泥石流、崩塌、滑坡、地面塌陷等地质灾害十分严重。此外,当前和今后一个时期,在全球气候变化背景下,极端天气事件发生的几率进一步增大,局部强降雨引发的泥石流、滑坡、山洪、崩塌等地质灾害将会更加频繁。为了尽可能减少地质灾害对人民的生命财产安全的威胁,科学、有效、方便、及时的防治地质灾害尤其是滑坡灾害,是各国政府尤其是中国政府必须面对的一个重大课题。
本论文是结合“兰州市地质灾害脆弱性及其防治的信息化研究”课题而开展的应用研究。研究针对目前地质灾害群测群防体系的缺陷,探讨以地质灾害群测群防体系为核心的地质灾害预测预报方法和技术体系,辅以滑坡灾害稳定性分析模型、滑坡灾害时间预报模型、区域滑坡和泥石流敏感性评价模型和区域滑坡和泥石流灾害气象预报模型,以ArcGISServer为平台开发了基于WebGIS的兰州市地质灾害群测群防信息系统,系统具备灾害资料管理、灾情预测预报和灾情信息发布等功能,使地质灾害群测群防体系中的信息传递、数据存储、数据管理、灾害预测预报、制图、灾情发布等过程能以高效的、信息化的方式进行,为兰州市各县级政府和群众高效、科学、及时的开展滑坡灾害防治工作提供技术支持。
论文首先对自然灾害预测预报的信息化研究进行回顾,包括国内外在滑坡、泥石流、地震、洪水等领域的理论研究和成功案例,并对其中所应用的主要技术和创新点进行阐述。然后介绍地质灾害群测群防体系在我国的应用情况,并针对其优缺点进行对比分析。同时,针对其缺点和弊端,提出基于WebGIS技术对地质灾害群测群防体系进行信息化,并设计出信息化的方案和信息化技术手段。接着对WebGIS的相关理论和实现技术进行了阐述,包括WebGIS的基本概念、WebGIS的体系结构、WebGIS的功能、ESRI公司的ArcGISServer平台、HTML、Javascript、CSS、ASP.NET、C#等一系列技术。
接下来阐述了地质灾害空间预测预报和时间预测预的一些经典方法。在本次研究中,针对单点滑坡稳定性评价,选择岩土工程中常用的Bishop法和Janbu法;单点滑坡时间预报模型,选择Verhulst模型和协同预报模型;区域滑坡和泥石流敏感性评价,选择专家经验法和Logistic回归模型两种模型综合分析;对区域地质灾害气象预报,本文只以滑坡灾害为例提出其预报策略。
在对WebGIS和地质灾害预测预报相关模型、技术和方法的研究基础之上,以ArcGISServer为平台开发了基于WebGIS的兰州市地质灾害群测群防信息系统。通过试运行,证明了系统中所采用的地质灾害时空预测预报模型的适用性,也显示了系统在实际工作中的实用性。