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随着地理信息系统理论的不断完善和技术手段飞速发展,为人类提供了一种认识和理解地学信息的全新方式,地理信息系统技术已由最初有限的应用范围扩大到了目前几乎所有与空间信息有关的应用领域。特别是进入九十年代以来,地理信息系统理论的不断完善,导致了各种功能强大的商业地理信息系统软件的出现,大量实用的地理信息系统软件的出现,又促进了地理信息系统向各个应用领域扩展。另一方面,三峡工程是我国跨世纪的重大水利工程,库区的地质灾害问题,如滑坡、崩塌等地质灾害给人类各种生产社会实践活动带来了一系列负面影响。近2000年来,因崩滑导致堵江断航事件,有史料记载的,就多达7处9次,其中1026年和1524年秭归新滩两次堵江,曾中断长江航运25年和8年之久。而最近的库区地质灾害综合调查表明,跨越重庆市和湖北省19县区库区范围内,地质灾害点发育总共5706处,其中滑坡更是达到3830处以上,占库区地质灾害总量67%以上,占库区地质灾害之首。特别是长江三峡工程二期蓄水后,以滑坡为代表的地质灾害防治问题越来越突出,以滑坡灾害为首的库区地质灾害的不断发生对库区移民迁建安置、库区人民的生活带来了诸多的问题,给大坝的安全造成了潜在威胁,已经引起国家领导人和有关部门的高度重视,库区滑坡地质灾害管理已经上升成为政府决策层面的国家行为,其重要性不必待言。在这种背景下将地理信息系统技术应用到地质灾害研究就显得非常迫切。
本文以GIS技术为指导,结合我国重大水利工程三峡库区滑坡地质灾害的特点,从GIS要为区域滑坡灾害应用服务的角度出发,针对库区地质灾害的重点问题和焦点问题,在综合分析现有滑坡灾害应用研究理论概念体系的基础上,阐述了GIS应用于滑坡灾害应用研究的主要思路和方法,为GIS技术支持下的滑坡灾害应用研究提供了方法框架。在此基础上,本文选取三峡库区秭归县窑湾溪区域作为研究区,以GIS强大的空间分析功能为主要手段,对该区域的滑坡地质灾害进行了应用研究。这种方法框架对于滑坡灾害频仍的我国其他地区滑坡灾害应用研究同样具有借鉴意义和参考价值。
具体的研究内容如下:
第一章主要综述了GIS在滑坡研究中的应用情况和进展,分析了目前GIS在滑坡研究中的现状和问题。在此基础上,分析和归纳了三峡库区滑坡地质灾害的发育特点,讨论了GIS技术支持下库区滑坡地质灾害应用研究的重点内容和技术方法,为本文研究重点指明了方向,规划了研究的主要内容、研究方法和技术路线。
第二章介绍了本文所用理论和技术基础。首先对地理信息系统(GIS)作了简要的介绍,GIS作为一种计算机技术,具有强大的空间数据查询、空间综合分析和可视化功能,能够实现空间图形、文字、数据的最大综合,在地质领域,GIS技术得到了广泛的应用,因此成为本研究不可缺少的技术支持;其次,本章对数字高程模型(DEM)也作了简要的介绍,因为DEM在滑坡研究中的应用,使得对滑坡体地面的描述得到了真实、准确的三维再现,更易于人们观察、分析和应用,极大地促进了滑坡研究的发展。在本研究中,DEM数据是进行滑坡影响因子空间分析的重要数据源。
第三章阐述了本研究的实现原理和操作流程,其中包括本研究引入GIS的优势、DEM在本研究中应用的优势、本研究的具体实现原理和整个操作流程。在本文中主要是使用DEM来获取和组织基础数据,进一步派生出滑坡的坡向、坡度图,再结合对岩层产状的研究进行GIS空间分析中的叠置分析。
第四章是论文研究的设计部分。首先根据三峡库区滑坡发育的特点,选取库区重点地区秭归县窑湾溪区域,详细阐述了研究区的地理概况、地质环境以及滑坡的分布特征等;并详细阐述了GIS技术支持下滑坡灾害应用研究的技术思路,即结合GIS具体的功能,从数据准备、数据处理到对滑坡的影响因子进行空间分析,直到最后分析结果的图形、图表展示这样一条技术路线;在此基础上,介绍了利用ArcGIS提供的空间数据模型——Geodatabase建立研究区空间数据库的理论和方法。
第五章是论文研究的实现部分。详细阐述了利用三峡库区秭归县窑湾溪区域地质图构建数字高程模型的过程和方法以及在此基础上对滑坡的影响因子——坡向和岩层产状之间的空间组合关系、坡度、高程进行定性、定量分析的整个流程。首先,利用GIS软件ArcGIS8.3对窑湾溪区域地质图进行了预处理、矢量化、赋高程值后,生成了不规则三角网TIN模型,再使用随机到栅格转换方法由TIN进行内插快速生成格网DEM,并由此派生出研究区的坡度图和坡向图,DEM在滑坡研究中的应用提高了滑坡研究的数字化、自动化和可视化水平,大大改善滑坡的研究条件和节约研究资金及时间;接下来,利用空间插值方法对研究区的岩层产状点进行了克立金插值,生成了研究区岩层产状分布图;利用GIS的叠加分析功能 对生成的因子图层——格网DEM、坡度图、坡向图、岩层产状分布图和研究区的滑坡空间分布图进行了叠加,并综合运用GIS提供的属性查询、统计分析等功能对这些影响因子与滑坡分布之间的关系进行了定性、定量研究,并以图表等直观的形式表达出来,定性、定量地研究这些滑坡影响因子与滑坡空间分布之间的联系,对研究区域滑坡灾害的孕育发生的地学条件以及因子的量化分析具有重要的意义,并且能够为滑坡灾害的评估和预测打下基础。
最后,对本文所作的工作和已经取得的成果进行了总结,并指出了论文的不足和尚需进一步解决的问题。