夏學(xué)生

【摘 要】該文主要介紹了泰安市地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險預(yù)警與指揮系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)的主要目的是為了更好的與泰安市地質(zhì)災(zāi)害防治工作相結(jié)合，通過對氣象因素及地質(zhì)災(zāi)害資料的分析和研究，基于地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警模型，采用先進(jìn)的GIS技術(shù)能實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)風(fēng)險性區(qū)域預(yù)警，能直觀地了解到各部分區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)風(fēng)險性，為各級政府防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的技術(shù)支撐。

【關(guān)鍵詞】預(yù)警預(yù)報；應(yīng)急管理；地質(zhì)災(zāi)害；GIS；泰安市

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是指包括自然因素或者人為活動引發(fā)的危害人民生命和財產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害[1]。隨著人類對大自然環(huán)境的破壞，氣候條件變的很嚴(yán)峻，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率也明顯提高，給人類生命和財產(chǎn)造成的損失也越來越大。

泰安市地處魯中山區(qū)，地形地貌條件復(fù)雜，形成地質(zhì)災(zāi)害點多面廣的分布特點。近年來，隨著人類對環(huán)境破壞程度的增加，地質(zhì)災(zāi)害防治任務(wù)加劇。特別是進(jìn)入汛期后，隨著降雨的增加，很容易誘發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害，主要表現(xiàn)在崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害。其中崩塌、滑坡、泥石流主要分布在泰山、徂徠山、新甫山、太平頂、玉皇堂山及西部中低山丘陵地區(qū)。地面塌陷主要分布在泰山區(qū)省莊、羊婁和舊縣；岱岳區(qū)大汶口東武地區(qū)；新泰市果都鎮(zhèn)、宮里鎮(zhèn)、禹村鎮(zhèn)以及翟鎮(zhèn)王家寨村；寧陽縣伏山鎮(zhèn)；肥城市湖屯鎮(zhèn)；東平縣大羊鄉(xiāng)西部。地裂縫大多伴隨地面塌陷產(chǎn)生，主要分布在地面塌陷區(qū)[2]。如果缺少科學(xué)的、準(zhǔn)確的預(yù)警預(yù)報體系，會造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失[3]。如何對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警預(yù)報，減輕地質(zhì)災(zāi)害給人民所帶來的損失，已成為地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域急需解決的一個重大問題[4]。

1 總體設(shè)計思路

系統(tǒng)是在泰安市1：5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的基礎(chǔ)上，將調(diào)查成果進(jìn)行計算機數(shù)字化處理，充分利用GIS強大的空間分析功能以及采用泰安市地理信息公共平臺的數(shù)據(jù)共享服務(wù)技術(shù)，將各種致災(zāi)因素疊加到泰安市地理信息平臺上，建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報信息平臺，利用平臺制作并發(fā)布預(yù)警預(yù)報產(chǎn)品，適時應(yīng)急指揮[5]。

1.1 技術(shù)路線

根據(jù)大量研究資料表明，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生一般由內(nèi)部因素和外部因素共同作用引起的，其中內(nèi)部因素是災(zāi)害發(fā)生地的地質(zhì)環(huán)境條件，外因和觸發(fā)機制則是災(zāi)害發(fā)生地的氣象條件。所以，在開發(fā)泰安市地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)時，必須詳細(xì)掌握泰安市的地質(zhì)環(huán)境信息以及氣象信息，然后通過對泰安地區(qū)歷史上發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，借助GIS的空間分析功能，將相關(guān)的外部因素和內(nèi)部因素進(jìn)行某種函數(shù)疊加運算，通過計算的結(jié)果評估地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的危險性大小，自動生成并發(fā)布地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報預(yù)警預(yù)報圖及預(yù)報詞。通過以防為主、防治結(jié)合、多措施并舉的綜合治理方針，以達(dá)到防治地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展和防災(zāi)、減災(zāi)的目的[6]。

1.2 總體設(shè)計框架

泰安市地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警系統(tǒng)通過對市國土資源局提供的泰安市1：5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)整理和分析，提取需要的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)，同時結(jié)合泰安市氣象局提供的過去24小時實況雨量與未來24小時的預(yù)報雨量數(shù)據(jù)，以MapGIS開發(fā)平臺為基礎(chǔ)運行支撐平臺，根據(jù)符合泰安市的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報分析模型，建設(shè)包括可實現(xiàn)氣象監(jiān)測信息的導(dǎo)入導(dǎo)出管理查詢分析、地質(zhì)災(zāi)害點的綜合管理分析查詢、氣象地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、預(yù)報產(chǎn)品發(fā)布、群測群防人員管理、地理信息數(shù)據(jù)管理等功能的系統(tǒng)。能很好地滿足地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù)需求，提高了地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報精度。

1.3 系統(tǒng)開發(fā)模式

C/S架構(gòu)即Client/Server（客戶機/服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，C/S結(jié)構(gòu)模式中，可以充分利用客戶端PC的處理能力，能夠給服務(wù)器減輕壓力，同時，C/S系統(tǒng)一般面向相對固定的用戶，在安全性方面具有很高的控制力。C/S結(jié)構(gòu)的運行速度很快，適合處理大量的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求，進(jìn)行個性化定制。

2 主要功能模塊

系統(tǒng)功能涵蓋氣象監(jiān)測信息管理與分析、地質(zhì)災(zāi)害點管理、氣象地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警分析、預(yù)警信息會商、預(yù)警信息發(fā)布與地理信息數(shù)據(jù)綜合業(yè)務(wù)管理等地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警業(yè)務(wù)分析的各個方面，可實現(xiàn)信息的共享和服務(wù)。系統(tǒng)主要包含預(yù)警分析、預(yù)警發(fā)布、應(yīng)急分析、應(yīng)急管理、氣象信息管理、地理信息管理、應(yīng)急資源管理、地質(zhì)災(zāi)害點管理、態(tài)勢標(biāo)繪等功能。（見圖1系統(tǒng)主界面，圖2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖）。

2.1 預(yù)警分析模塊

主要功能為制作地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報產(chǎn)品并發(fā)布。系統(tǒng)把每個地質(zhì)災(zāi)害點致災(zāi)因素（主要地形地貌、地層巖性、巖層傾角、地形坡角、地應(yīng)力、第四系厚度、地下水動力、人為等因素分別賦予一個數(shù)值，然后疊加分析，根據(jù)理論分析與實踐結(jié)合綜合確定每個地質(zhì)災(zāi)害點發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的臨界降雨量，然后把從氣象局獲得的實況雨量與預(yù)報雨量導(dǎo)入系統(tǒng)。系統(tǒng)根據(jù)預(yù)警模型，利用空間平面分析功能，運算追蹤生成預(yù)警等級分區(qū)圖[7]，然后根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果與專家會商結(jié)果最終確定發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，制作預(yù)警預(yù)報產(chǎn)品[8]。（見圖3地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報產(chǎn)品）。

2.2 應(yīng)急管理模塊

應(yīng)急管理模塊包括應(yīng)急分析、應(yīng)急管理、應(yīng)急歷史三個子模塊。應(yīng)急分析和應(yīng)急管理子模塊主要是針對已發(fā)生或?qū)l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害做出科學(xué)的分析并提供出應(yīng)急方案?？蓪崿F(xiàn)災(zāi)害點的位置定位，并且分析出災(zāi)區(qū)影響范圍，系統(tǒng)可智能分析受災(zāi)范圍內(nèi)的地理信息要素，能大大提高對于突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害事件的應(yīng)急處理能力。應(yīng)急歷史可以查詢已發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)文件，包括地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生位置、類型、時間、應(yīng)急文檔等信息。

2.3 態(tài)勢標(biāo)繪模塊

主要功能是對地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行動態(tài)展示，當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生或即將發(fā)生時，系統(tǒng)可模擬應(yīng)急路線與應(yīng)急救援小組。

2.4 災(zāi)點管理模塊

災(zāi)點管理就是把泰安市289個地質(zhì)災(zāi)害點的詳細(xì)信息全部輸入系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以隨便查詢每個地質(zhì)災(zāi)害點坐標(biāo)、地理位置、災(zāi)種、威脅對象、以往發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的情況、群測群防的監(jiān)測人、責(zé)任人、分管領(lǐng)導(dǎo)等詳細(xì)信息。

2.5 氣象信息模塊

主要利用模塊下的實況雨量與預(yù)報雨量兩個子模塊。系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)是泰安市氣象局提供的雨量站數(shù)據(jù)。每天下午16：00以前，通過泰安市國土局與泰安市氣象局之間的專線每天自動傳到預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)的電腦上，人工再手動導(dǎo)入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)我們提前設(shè)置的參數(shù)，就可制作預(yù)報產(chǎn)品。

系統(tǒng)利用的實況雨量指截止到發(fā)布產(chǎn)品前15天的累積降雨量；預(yù)報雨量指的是未來24小時的降雨量。能生成降雨量及預(yù)報雨量等值線專題圖和地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警專題圖，便于直觀查看降雨量大小和地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級的區(qū)域分布，利于整體把握行政區(qū)的降雨狀況和地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)情況?？梢詫⒉樵兘Y(jié)果導(dǎo)出為Exel表格進(jìn)行下載，能以直方圖的形式展示某個雨量站點連續(xù)幾天來的雨量大小。

2.6 地理信息模塊

該模塊主要是指地質(zhì)災(zāi)害點周圍的一些村莊、醫(yī)院、避難路線、避難場所等，可以進(jìn)行查詢與分析。將來某個地質(zhì)災(zāi)害點一旦發(fā)生災(zāi)害，就可以很快的獲知災(zāi)害點附近的相關(guān)地理信息，為物資調(diào)撥，人員安排以及救災(zāi)工作提供及時的應(yīng)急管理指導(dǎo)。

3 預(yù)警預(yù)報功能實現(xiàn)

根據(jù)預(yù)警模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警分析計算，生成地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域風(fēng)險性預(yù)警圖層。根據(jù)實際需要可進(jìn)行預(yù)警分析結(jié)果的調(diào)整和修改。主要通過以下三個步驟實現(xiàn)該功能。

（1）預(yù)警分析：系統(tǒng)獲取實況雨量數(shù)據(jù)和預(yù)報雨量數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)警模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警分析計算，計算出每個區(qū)域的致災(zāi)營力值，根據(jù)營力值對應(yīng)的顏色，系統(tǒng)自動在圖上顯示出可能會發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域。

（2）生成預(yù)報產(chǎn)品：系統(tǒng)經(jīng)過預(yù)警分析步驟之后，生成地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域區(qū)域風(fēng)險性預(yù)警圖層，添加相應(yīng)的預(yù)報等級，根據(jù)實際需要可進(jìn)行預(yù)警分析結(jié)果的調(diào)整和修改，人工在地圖上繪制出預(yù)警區(qū)域，系統(tǒng)自動分析所繪區(qū)域的行政區(qū)劃并自動生成預(yù)報產(chǎn)品。

（3）預(yù)報產(chǎn)品發(fā)布：預(yù)報產(chǎn)品制作好之后，通過領(lǐng)導(dǎo)審核及專家會商后，可進(jìn)行預(yù)警信息發(fā)布。目前，泰安市地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)生成的預(yù)報產(chǎn)品主要通過泰安市國土資源局網(wǎng)站發(fā)布與短信發(fā)布兩種方式。網(wǎng)站發(fā)布的信息包含地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警分布圖、預(yù)警預(yù)報詞。通過短信平臺向地質(zhì)災(zāi)害防治相關(guān)責(zé)任人發(fā)布所負(fù)責(zé)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警信息，短信發(fā)送方式能及時傳遞地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警消息，便于提前做好災(zāi)害防治、避讓和應(yīng)急準(zhǔn)備。

4 應(yīng)急管理功能實現(xiàn)

應(yīng)急管理功能可以及時的分析出災(zāi)點位置、影響范圍等相關(guān)信息，一旦某地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)急管理功能可以統(tǒng)計出災(zāi)點影響范圍內(nèi)的詳細(xì)情況，制作出動態(tài)預(yù)案并生成應(yīng)急文檔，以輔助相關(guān)部門的災(zāi)害救助和應(yīng)急指揮決策。

（1）災(zāi)害點定位：根據(jù)掌握的已有的信息，可以對災(zāi)害點通過區(qū)域名稱或者經(jīng)緯度的方式在地圖上進(jìn)行災(zāi)區(qū)定位，查詢時支持模糊查找，查詢結(jié)果可以在地圖上進(jìn)行高亮度閃爍顯示。

（2）災(zāi)區(qū)地理信息分析：災(zāi)害點定位之后，通過設(shè)置相應(yīng)災(zāi)區(qū)影響范圍，系統(tǒng)可自動分析出災(zāi)區(qū)影響范圍內(nèi)的醫(yī)院、學(xué)校、村莊、應(yīng)急避難所、救援單位、政府機關(guān)單位等地理信息?？梢詫⒉樵兘Y(jié)果導(dǎo)出為Exel表格進(jìn)行下載，為各級政府開展救災(zāi)工作提供信息支持。

（3）應(yīng)急管理：在地圖上進(jìn)行點、線、面、注記文本等信息的標(biāo)繪，可以查詢管理動態(tài)應(yīng)急預(yù)案，同時可以對歷史應(yīng)急文檔進(jìn)行查詢，方便快捷的獲取應(yīng)急方案，直觀展示應(yīng)急工作態(tài)勢，提高政府面對突發(fā)狀況的應(yīng)急指揮能力。

（4）路徑分析：開展救援工作時，系統(tǒng)可以分析出從救援隊伍到地質(zhì)災(zāi)害點之間的最短路徑，方便救援隊伍選取最佳路線，節(jié)省救援時間，使救災(zāi)人員及時迅速抵達(dá)災(zāi)害發(fā)生所在地。

5 結(jié)語

泰安市地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報與指揮系統(tǒng)集地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警、應(yīng)急指揮管理等功能于一體。通過地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警模型與先進(jìn)GIS技術(shù)的結(jié)合，生成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性區(qū)域預(yù)警圖，直觀展示行政區(qū)的各預(yù)警等級區(qū)域分布，并提供各預(yù)警等級的行政區(qū)統(tǒng)計、災(zāi)害點統(tǒng)計，災(zāi)害發(fā)生時可在第一時間對受災(zāi)區(qū)進(jìn)行應(yīng)急救援與指揮，為各地方政府進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供科學(xué)指導(dǎo)，能夠很好地滿足地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù)需求?？梢?，泰安市地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報與指揮系統(tǒng)可以為各級政府提供防災(zāi)救災(zāi)的科學(xué)依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘憊，李鐵鋒.災(zāi)害地質(zhì)學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2002.

[2]王鵬.重點防范突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害[N].齊魯晚報，2012-06-13（B06）.

[3]焦星東，羅勇平，孫忠強.基于Mapgis技術(shù)的地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警系統(tǒng)研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2010，06（04）：103-108.

[4]馮杭建，李偉，麻土華.地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報信息發(fā)布系統(tǒng)：基于ANN和GIS的新一代發(fā)布系統(tǒng)[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2009，18（01）：187-193.

[5]卓寶熙.關(guān)于建立實用的工程地質(zhì)災(zāi)害立體防治系統(tǒng)的設(shè)想[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1994，5（Supplement）：295-299.

[6]石寶玉，胡慧萍.山東省主要地質(zhì)災(zāi)害及防治對策[J].山東國土資源，1998（02）.

[7]胡紅文.山東省地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警等級分區(qū)追蹤[J].山東國土資源，2005（10）.

[8]胡玉祿，魏嘉，任翠愛，等.致災(zāi)營力當(dāng)量預(yù)報預(yù)警方法探討：以山東省地質(zhì)災(zāi)害-氣象預(yù)報預(yù)警為例[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2006，17（02）：119-122.

[責(zé)任編輯：湯靜]