基于gis的滑坡災(zāi)害事故預(yù)報系統(tǒng)研究畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計 [論 文]</p><p>　　題目：基于GIS的滑坡災(zāi)害事故</p><p><b>　　預(yù)測系統(tǒng)研究</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　滑坡是組成山坡的部分巖土在一定的地質(zhì)條件下以及在環(huán)境因素不斷的變化和作用下，

2、以重力為主、沿向外緩傾的帶或面產(chǎn)生向臨空作整體或幾大塊向下、向前的移動現(xiàn)象。滑坡的發(fā)生給國家和人民帶來了巨大的災(zāi)難，隨著3S技術(shù)的飛速發(fā)展，RS、GIS被廣泛應(yīng)用于滑坡危險性區(qū)劃和預(yù)測研究。特別是GIS技術(shù)，由于其儲存圖層的多層次性、挖掘和計算地質(zhì)數(shù)據(jù)的快捷性以及空間形態(tài)模擬的超強能力，為滑坡災(zāi)害事故的預(yù)測提供了新的思路和方法。</p><p>　　本文以滑坡為對象研究在GIS基礎(chǔ)上的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)，首先建

3、立滑坡數(shù)據(jù)庫，再根據(jù)滑坡的特點提出了多種滑坡空間預(yù)測和時間預(yù)測的模型和方法，針對不同的情況將這些模型和方法進行對比，擇出最優(yōu)模型方法和數(shù)據(jù)結(jié)合起來以便能夠直觀的顯示和輸出滑坡預(yù)測預(yù)報結(jié)果，達到對滑坡災(zāi)害準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報。</p><p>　　關(guān)鍵詞：滑坡，地理信息系統(tǒng) ，空間預(yù)測，時間預(yù)測</p><p><b>　　Abstract</b></p><

4、;p>　　Landslide is part of the geotechnical slope in certain geological conditions and environment factors in the constant change and effect, give priority to gravity, along with the soft-hard interbedding or surfaces

5、deforming toward as a whole or large pieces of moving forward and downward phenomenon. The landslide happened to the country and brought the big disaster, with 3 S technology rapid development, RS, GIS are widely used in

6、 landslide risk division and prediction research. Especially the GIS</p><p>　　In this paper for the object in GIS landslide research on the basis of landslide disaster accident forecast system, we establishe

7、d the landslide database first, then according to the characteristics of the landslide put forward a variety of landslide forecast and the forecast of space time model and method, in view of the different situation will

8、be the model and method is compared, and choose the optimal model method and data together to be able to display and intuitive output the landslide for</p><p>　　Keywords: landslide, GIS, space prediction, ti

9、me prediction</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究意義1</p><p>　　1.2 研究目的3</p><p>　　1.3 國內(nèi)外的研究綜述3<

10、/p><p>　　1.4 研究范圍與技術(shù)路線5</p><p>　　2 開發(fā)工具概述6</p><p>　　2.1 ArcEngine概述6</p><p>　　2.1.1 ArcEngine介紹6</p><p>　　2.1.2 ArcEngine的主要特點7</p><p>　　2.1

11、.3 ArcEngine的主要功能：7</p><p>　　2.2 Visual Basic概述8</p><p>　　2.2.1 Visual Basic介紹：8</p><p>　　2.2.2 Visual Basic的主要特點:8</p><p>　　3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計10</p><p>　　3.1

12、 系統(tǒng)設(shè)計原則10</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的基本功能11</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)11</p><p>　　4 滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)13</p><p>　　4.1 數(shù)據(jù)管理模塊13</p><p>　　4.1.1 空間數(shù)據(jù)庫13</p><p>

13、　　4.1.2 屬性數(shù)據(jù)庫14</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理15</p><p>　　5 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計和實現(xiàn)方法17</p><p>　　5.1 空間預(yù)測預(yù)報模塊17</p><p>　　5.1.1基本原理17</p><p>　　5.1.2預(yù)測方法與模型17</p><p

14、>　　5.2 時間預(yù)測預(yù)報模塊19</p><p>　　5.2.1時間預(yù)測預(yù)報模塊綜合概述19</p><p>　　5.2.2中長期預(yù)報及模型方法20</p><p>　　5.2.3 短臨預(yù)報及模型方法23</p><p>　　5.3 災(zāi)情損失預(yù)測預(yù)報模塊27</p><p>　　5.4 結(jié)果顯示和輸出

15、模塊28</p><p><b>　　6 結(jié) 論29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><

16、;p><b>　　1.1 研究意義</b></p><p>　　我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害比較嚴(yán)重的國家之一，近年來隨著社會的發(fā)展，城市化進程日漸加快、西部大開發(fā)的開啟、水利水電工程的開發(fā)、切坡建房、公路開挖和植被破壞等人類活動的加劇，對地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造造成了嚴(yán)重破壞，為各種災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件。</p><p>　　滑坡是一個開放性的體系，是一個灰與白、確定性與隨機性、

17、漸變與突變、平衡與非平衡、有序與無序等對立統(tǒng)一的系統(tǒng)，滑坡以其發(fā)生頻繁、分布廣泛、所造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡巨大而被列為除地震外的地質(zhì)災(zāi)害之首。滑坡作用過程屬于一種自然地質(zhì)現(xiàn)象，但其造成的后果卻是一種社會和經(jīng)濟問題，具有災(zāi)害性，不僅給人類生命安全帶來威脅，而且對財產(chǎn)、環(huán)境、資源等造成破壞。</p><p>　　滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的

18、軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象，見圖1.1。</p><p>　　在發(fā)育時間上滑坡主要有同時性和滯后性兩個特點：對于同時性，有些滑坡受誘發(fā)因素如強烈地震、暴雨、海嘯、風(fēng)暴潮等自然活動和不合理的開挖、爆破等人類活動的作用后，立即活動。對于滯后性，有些滑坡發(fā)生時間稍晚于誘發(fā)作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風(fēng)暴潮及人類活動之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯，該類滑坡多發(fā)生在

19、暴雨、大雨和長時間的連續(xù)降雨之后，滯后時間的長短和滑坡體的巖性、結(jié)構(gòu)及降雨量的大小有關(guān)系。一般來說，滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大，則滯后時間越短。此外，人工開挖坡腳之后，堆載及水庫蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發(fā)的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強度大小及滑坡原先穩(wěn)定程度有關(guān)，人類活動強度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低，則滯后時間越短。</p><p>　　人們對滑坡災(zāi)害事故的發(fā)生不具有先

20、知性，因而造成的后果是無法想象的。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，僅在我國，包括崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟損失每年可達30～50億元左右。并且，在近幾年滑坡發(fā)生的次數(shù)和可能性有逐漸增加的趨勢。因此，對于滑坡災(zāi)害事故的預(yù)測預(yù)報具有十分重要的意義，它的研究對于減少人員傷亡和財產(chǎn)損失有著積極作用。</p><p><b>　　圖1.1 滑坡圖片</b></p><p>&l

21、t;b>　　1.2 研究目的</b></p><p>　　滑坡每年給我國帶來的災(zāi)難非常巨大，進行滑坡預(yù)測預(yù)報做到提前防災(zāi)減災(zāi)極其重要，但傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息管理規(guī)模化程度較低，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前工作的需要。而GIS具有強大數(shù)據(jù)處理和圖像可視化功能，將GIS的各種功能應(yīng)用于滑坡災(zāi)害當(dāng)中，通過系統(tǒng)對獲得的災(zāi)害信息加以處理和模擬，真正做到實時監(jiān)測滑坡災(zāi)害的發(fā)生，最大程度上減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。</p&

22、gt;<p>　　1.3 國內(nèi)外的研究綜述</p><p>　　自20世紀(jì)80年代末，隨著聯(lián)合國國際減災(zāi)十年（INDR）計劃的啟動，包括滑坡在內(nèi)的自然災(zāi)害引起了國際社會的空前重視，許多國際和區(qū)域性自然災(zāi)害合作研究計劃相繼實施，極大地推動了全球范圍內(nèi)包括降雨滑坡在內(nèi)的自然災(zāi)害預(yù)測預(yù)報研究，在國際減災(zāi)十年行動中期國際減災(zāi)十年秘書處成立了包括地質(zhì)災(zāi)害專家小組在內(nèi)的6個專家工作小組。1998年的《波茨坦宣言

23、》中強調(diào)：早期預(yù)警應(yīng)該是各國和全球21世紀(jì)減災(zāi)戰(zhàn)略中的關(guān)鍵措施之一。1999年聯(lián)合國成立了國際減災(zāi)戰(zhàn)略秘書處，該秘書處隨后成立了跨國際組織的特別工作小組，2000年該小組決定將推動災(zāi)害早期預(yù)警實踐，將早期預(yù)警作為減災(zāi)的主要對策之一。</p><p>　　目前，委內(nèi)瑞拉、美國、日本、香港等多個國家和地區(qū)都已經(jīng)開展了面向公眾的區(qū)域性降雨滑坡實時預(yù)報，預(yù)報精度可以達到以小時衡量。這些國家或地區(qū)的共同特點是：擁有長期、比

24、較完整的降雨資料，具有布置密度比較合理的降雨遙控監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和先進的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，完成了詳細(xì)的災(zāi)害調(diào)查和深入的災(zāi)害發(fā)育特征、災(zāi)害易發(fā)區(qū)或危險區(qū)分區(qū)研究評價。在這些國家和地區(qū)中，以美國和香港的預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展過程最具有代表性。</p><p>　　在滑坡災(zāi)害預(yù)警方面，主要體現(xiàn)在將GIS技術(shù)應(yīng)用于空間預(yù)測與時間理論的研究。從全世界的范圍來看，美國是世界上開展滑坡災(zāi)害預(yù)警最早的國家，先后于1985年、1992年、1993年、

25、1997年、2000年在舊金山海灣地區(qū)、夏威夷州、加勒比海的波多黎各、俄勒岡州和弗吉尼亞州建立了滑坡實時預(yù)報系統(tǒng)。在理論上，主要致力于滑坡災(zāi)害啟動臨界降雨強度與降雨持續(xù)時間關(guān)系的研究，針對不同滑坡區(qū)對氣候的敏感性程度不同，分別采用Cannon-Elleon模型和Wieczoin模型確定舊金山海灣地區(qū)一般敏感性滑坡區(qū)和非常敏感滑坡區(qū)滑坡啟動的臨界降雨判據(jù)。1985年，美國地質(zhì)調(diào)查局和美國國家氣象服務(wù)中心聯(lián)合建立了一套滑坡實時預(yù)報系統(tǒng)，該系

26、統(tǒng)基于1982年2月3～5日在該地區(qū)發(fā)生的一次特大暴雨所引發(fā)的滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)，建立了滑坡與降雨強度和持續(xù)時間的臨界關(guān)系曲線，該曲線作為后來滑坡實時預(yù)報的經(jīng)驗曲線。該系統(tǒng)于1986年2月12～21日在舊金山海灣地區(qū)的另一次特大暴雨災(zāi)害中應(yīng)用于滑坡預(yù)報，并得到檢驗。目前，美國地調(diào)局研究人員已經(jīng)或正在加勒比海其他國家，如委內(nèi)瑞拉、薩爾瓦多、洪都拉斯等國建立滑坡災(zāi)害實時預(yù)報系統(tǒng)。</p><p>　　在國內(nèi)，1999年云南

27、省各地國土資源管理部門與民政、氣象、水利等部門，共同構(gòu)建了省、地、縣、鄉(xiāng)、村五級地質(zhì)災(zāi)害群測群防體系，對轄區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點明確責(zé)任人，進行監(jiān)測預(yù)警。2003年，三峽庫區(qū)建立了專業(yè)隊伍與群測群防相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測體系，建成了庫區(qū)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。該監(jiān)測預(yù)警工程分為三個子系統(tǒng)，分別為基于綜合監(jiān)測獲取現(xiàn)場信息為核心的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)、基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析和管理為核心的地質(zhì)災(zāi)害信息系統(tǒng)和基于地理信息系統(tǒng)減災(zāi)防災(zāi)決策支持為核心的預(yù)警系統(tǒng)。</

28、p><p>　　2003～2005年期間，殷坤龍等在國內(nèi)開展了基于WEBGIS的地質(zhì)災(zāi)害實時預(yù)警預(yù)報研究。通過對浙江省地質(zhì)災(zāi)害與降雨量、降雨歷時、降雨強度等關(guān)系的研究，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害的特點和空間預(yù)測結(jié)果，建立了適用于浙江省的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報等級的科學(xué)劃分依據(jù)，開展了地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報模型的理論研究。研究結(jié)果經(jīng)過在示范縣的實際驗證，表明模型具有較好的實用性和可靠性。</p><p>　　200

29、3年4月7日，中國國土資源部和中國氣象局簽訂了《國土資源部和中國氣象局關(guān)于聯(lián)合開展地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)報預(yù)警工作協(xié)議》。該協(xié)議提出氣象預(yù)警的總體思路。根據(jù)斜坡巖體的含水量必須達到某一極限時才可能在一次降雨過程中產(chǎn)生崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的基本規(guī)律，基于地質(zhì)環(huán)境條件、氣象因素和人類活動因素，將全國劃分為7個大區(qū)28個預(yù)警區(qū)，根據(jù)全國地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫資料制作了各預(yù)警區(qū)的預(yù)報預(yù)警判斷圖，根據(jù)檢索到的研究資料建立了部分預(yù)警區(qū)的判據(jù)校正圖。據(jù)此，在

30、每天收到中國國家氣象中心發(fā)來的全國降雨預(yù)報數(shù)據(jù)半小時內(nèi)，對所預(yù)報的次日降雨過程是否誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、誘發(fā)災(zāi)害的空間范圍和危害強度進行預(yù)報預(yù)警。</p><p>　　在于存在氣象預(yù)報精度有待加強、雨量站點與地質(zhì)災(zāi)害點之間的距離存在誤差、地質(zhì)環(huán)境——氣象因素耦合機制的研究尚很薄弱以及人類活動方式、強度和斜坡破壞模式尚缺乏科學(xué)界定等因素，造成該研究的預(yù)警精度還有待提高。</p><p>　　盡管近年

31、來在滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報方面取得了長足的進展，但研究程度僅限于根據(jù)降雨情況預(yù)測災(zāi)害可能發(fā)生的區(qū)域，尚未和預(yù)報區(qū)域的風(fēng)險評價及區(qū)劃成果相結(jié)合，導(dǎo)致在制定減災(zāi)防災(zāi)預(yù)案時缺少針對性。因而，滑坡災(zāi)害預(yù)警預(yù)報研究的發(fā)展趨勢是滑坡等災(zāi)害預(yù)警預(yù)報同風(fēng)險評價模型間的有機結(jié)合，從而建立起具有減災(zāi)防災(zāi)決策功能的時空預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。據(jù)此，管理部門可以制定相應(yīng)的減災(zāi)防災(zāi)對策，部署實施減災(zāi)防災(zāi)措施，使減災(zāi)管理做到有的放矢。[1]</p><p>

32、;　　1.4 研究范圍與技術(shù)路線</p><p>　　本論文針對產(chǎn)生滑坡的各種因素和情況進行研究，收集研究區(qū)的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，同時利用各種數(shù)學(xué)模型和方法對研究區(qū)進行空間分析和時間分析，對災(zāi)區(qū)災(zāi)情損失進行統(tǒng)計和預(yù)測。</p><p>　　GIS系統(tǒng)開發(fā)的形式各異，主要有獨立開發(fā)、單純二次開發(fā)、集成二次開發(fā)三種形式。其中集成二次開發(fā)是指以通用編程軟件尤其是面向?qū)ο蟮目梢曢_發(fā)工具（如PB、V

33、isual C++、Visual Basic、Delphi等）為開發(fā)平臺，利用GIS工具軟件實現(xiàn)GIS基本功能。集成二次開發(fā)既可以充分利用可視化軟件開發(fā)工具的高效方便的編程功能，又可以充分利用GIS工具軟件完備的空間數(shù)據(jù)可視化分析處理功能，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用面向?qū)ο蟮目梢暬浖_發(fā)出來的應(yīng)用程序具有良好的外觀、完善的功能、可靠性好、便于維護等優(yōu)點，因此，本系統(tǒng)主要研究在Windows XP操作系統(tǒng)環(huán)

34、境下，基于ArcEngine組件和Visual Basic開發(fā)環(huán)境如何建立滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)。</p><p><b>　　2 開發(fā)工具概述</b></p><p>　　2.1 ArcEngine概述</p><p>　　2.1.1 ArcEngine介紹</p><p>　　ESRI公司推出的ArcEngine是一個

35、能夠提供應(yīng)用軟件所需的必要的空間分析功能，并允許軟件開發(fā)人員集中精力構(gòu)建軟件特定邏輯的GIS框架。它是為響應(yīng)ESRI用戶的請求而創(chuàng)建的，可以把豐富的ArcGIS技術(shù)按產(chǎn)品進行分類，并將其空間分析功能嵌入新的或已有的應(yīng)用軟件中。</p><p>　　ArcEngine同ArcGIS Desktop一樣都是由ArcObject（簡稱AO）搭建起來的。用ArcEngine開發(fā)出來的GIS程序的功能只能無限接近ArcGI

36、S Desktop。</p><p>　　ArcEngine不是一個終端用戶產(chǎn)品，而是軟件開發(fā)人員的工具包，包括一系列制圖組建。它使程序員能夠向現(xiàn)有應(yīng)用軟件中添加動態(tài)制圖和GIS功能，或者構(gòu)建自定義制圖與GIS解決方案。ESRI給它的定義是嵌入式GIS，其目的是很清楚的，就是要讓ArcEngine滲透到GIS的各個角落，構(gòu)建特定功能的GIS系統(tǒng)。</p><p>　　使用ArcEngine

37、開發(fā)工具包，編程人員在創(chuàng)建制圖與空間分析的用戶化界面時便擁有了空前的靈活性。可以將ArcEngine組件與其他軟件組件相結(jié)合，來利用地圖與用戶收集管理的信息的相互關(guān)系。ArcEngine的核心是AO組件。ArcEngine是一組完備的并且打包的嵌入式GIS組件庫和工具庫。用戶可以用來構(gòu)建自己的GIS和制圖應(yīng)用程序。并且這些對象是平臺獨立的，可以從不同的平臺來訪問。用戶可以擴展對象庫，并且完全控制應(yīng)用軟件用戶界面的外形和感覺。</p

38、><p>　　ArcEngine由開發(fā)工具包和運行時環(huán)境組成（圖2.1）：</p><p><b>　　·</b></p><p>　　ArcGIS Engine</p><p>　　圖2.1 ArcGIS Engine的組成部分</p><p>　　2.1.2 ArcEngine的主要特點

39、</p><p>　　ArcEngine作為一套強大的GIS開發(fā)組件，具有以下特征:</p><p>　　（1）標(biāo)準(zhǔn)的GIS框架：ArcEngine為開發(fā)GIS應(yīng)用軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)框架。ArcGIS Desktop就是由這套相同的軟件對象（ArcObject）構(gòu)建的。ArcEngine既耐用，又具有可擴展性，而且其強大的功能使得開發(fā)人員集中于解決特定的問題，而不是從頭開始構(gòu)建GIS功能。&l

40、t;/p><p>　?。?）成本適宜的配置: ArcEngine Runtime在每臺計算機上都可得到授權(quán)。這允許多個ArcGIS應(yīng)用軟件在同一臺計算機上運行，因此只需要一個單用戶運行時（Runtime）的授權(quán)成本。</p><p>　?。?）開發(fā)控制器：ArcEngine提供了一套公用的開發(fā)控制器，它允許開發(fā)人員輕松配置高性能的具有共同外形和感覺的應(yīng)用軟件。這可以使用戶在學(xué)習(xí)使用Engine

41、開發(fā)時少走彎路，進而可以迅速在開發(fā)應(yīng)用軟件時得到回報。</p><p>　?。?）跨平臺功能：ArcEngine及其所有相關(guān)對象與控制器可用于多種平臺，包括Windows、Linux和UNIX。自定義GIS應(yīng)用軟件將適用于標(biāo)準(zhǔn)計算環(huán)境，而不需要在目前的計算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中改變或添加運行環(huán)境。</p><p>　　（5）跨開發(fā)語言：ArcEngine支持多種開發(fā)語言，包括VB，.NET,Java以

42、及C++等。這就允許使用大量的工具對對象進行編程，而且編程人員不需要學(xué)習(xí)一門新的或?qū)Ｓ玫恼Z言。</p><p>　?。?）ArcGIS的擴展功能：ArcEngine開發(fā)工具包包括多種擴展功能，如更新和創(chuàng)建多用戶地理數(shù)據(jù)庫，還有ArcGIS 3D分析、ArcGIS空間分析以及ArcGIS StreetMap產(chǎn)品等。</p><p>　?。?）開發(fā)資源：連同對象模型圖和范例編碼，ArcEngi

43、ne開發(fā)工具包提供了一個幫助系統(tǒng)來幫助開發(fā)人員進行學(xué)習(xí)。此外，它還包含了多個開發(fā)工具和應(yīng)用工具來幫助開發(fā)。</p><p>　　2.1.3 ArcEngine的主要功能：</p><p>　?。?）對所有矢量和柵格數(shù)據(jù)源的讀權(quán)限。</p><p>　?。?）對Shapefile和pGDB的寫權(quán)限。</p><p>　?。?）數(shù)據(jù)的顯示和地圖瀏

44、覽。</p><p>　?。?）繪制來自于航空照片或衛(wèi)星影像的圖像。</p><p>　?。?）跟蹤和繪制要素（如點、線、圓以及多邊形）。</p><p>　　（6）繪制非GIS要素（如描述性文本、圖形元素）。</p><p>　　（7）地圖數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。</p><p>　?。?）搜索地圖上的要素或通過單擊來識別地

45、圖上的要素。</p><p>　?。?）多要素選擇方式：點選、框選、空間拓?fù)潢P(guān)系選擇和SQL屬性選擇。</p><p>　?。?0）顯示要素屬性字段的文本標(biāo)注。</p><p>　?。?1）TOC圖層管理，如顯示具有多個地圖圖層（如公路和邊界）的地圖。</p><p>　?。?2）要素符號化，使用主題方法為要素著色（如值映射圖和點密度圖）。&

46、lt;/p><p>　?。?3）要素數(shù)據(jù)庫的管理和更新。</p><p>　?。?4）專題圖制作（如值映射圖、分類圖和點密度圖）。</p><p>　　（15）跟蹤動態(tài)GPS要素。</p><p>　　（16）地理編碼功能。</p><p>　?。?7）3D顯示及其應(yīng)用。</p><p>　　（18

47、）數(shù)據(jù)管理和分析（創(chuàng)建緩沖區(qū)；計算差值；查找形狀的交集；聯(lián)合或反轉(zhuǎn)交集）。</p><p>　?。?9）交互操作個人地理數(shù)據(jù)庫與主地理數(shù)據(jù)庫。[2]</p><p>　　2.2 Visual Basic概述</p><p>　　2.2.1 Visual Basic介紹：</p><p>　　Visual Basic（VB）是在1991年由Mi

48、crosoft公司推出的，它以可視化工具進行界面設(shè)計，以結(jié)構(gòu)化BASIC語言為基礎(chǔ)，以事件驅(qū)動為運行機制。它的誕生標(biāo)志著軟件設(shè)計和軟件開發(fā)的一個新時代的開始。Visual Basic經(jīng)歷了從1991年的1.0版至1998年的6.0版的多次版本升級，其主要差別是：更高版本的Visual Basic能提供更多、功能更強的用戶控件；增強了多媒體、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)等功能，使得應(yīng)用范圍更廣。使用Visual Basic既可以開發(fā)個人或小組使用的小型軟

49、件，又可以開發(fā)多媒體軟件、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序等大型軟件，是國內(nèi)、外最流行的程序設(shè)計語言之一，也是學(xué)習(xí)開發(fā)Windows應(yīng)用程序首選的程序設(shè)計語言。</p><p>　　2.2.2 Visual Basic的主要特點:</p><p>　?。?）具有基于對象的可視化設(shè)計工具</p><p>　　在VB中，程序設(shè)計是基于對象的。對象是一個抽象的概念，是將程序和

50、數(shù)據(jù)封裝起來的一個軟件部件，是經(jīng)過調(diào)試可以直接使用的程序單位。許多對象都是可視的。程序員只需利用現(xiàn)有開發(fā)環(huán)境所提供的工具，根據(jù)設(shè)計要求，直接在屏幕上“畫”出窗口、菜單、命令按鈕等不同類型的對象，并為每個對象設(shè)置相應(yīng)的屬性值，就可實現(xiàn)界面?zhèn)€性化。這種“所見即所得”的方式極大地方便了程序員進行界面設(shè)計。</p><p>　?。?）事件驅(qū)動的編程機制</p><p>　　事件驅(qū)動是非常適合圖形用

51、戶界面的編程方式。傳統(tǒng)的編程方式是面向過程的，按程序事先設(shè)計的流程來運行的。但在圖形用戶界面的應(yīng)用程序中，用戶的動作（即事件）控制著程序的運行流向。每個事件都能驅(qū)動一段程序的運行，程序員只需要編寫響應(yīng)用戶動作的代碼，各個動作之間不一定存在關(guān)聯(lián)。這樣的應(yīng)用程序代碼長度較短，既易于編寫又易于維護，極大地提高了程序設(shè)計效率。</p><p>　?。?）提供易學(xué)易用的應(yīng)用程序集成開發(fā)環(huán)境</p><p

52、>　　在VB集成開發(fā)環(huán)境中，用戶可以設(shè)計界面，編輯代碼，調(diào)試程序，直接運行，以獲得結(jié)果；也可以把應(yīng)用程序制作在安裝盤上，以便在脫離VB系統(tǒng)的Windows環(huán)境中運行，為用戶提供了友好的開發(fā)環(huán)境。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言</p><p>　　Visual Basic是在BASIC語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它具有高級程序設(shè)計語言的優(yōu)點：豐富的數(shù)據(jù)類型，大量的內(nèi)部函數(shù)，

53、多種控制結(jié)構(gòu)，模塊化的程序結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)清晰，簡單易學(xué)。</p><p>　?。?）強大的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫、多媒體功能</p><p>　　利用VB系統(tǒng)提供的各類豐富的可視化控件和ActiveX技術(shù)，使程序員擺脫了特定語言的束縛，可以方便地使用其他應(yīng)用程序所提供的功能。使用VB能夠開發(fā)集成多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)于一體的應(yīng)用程序。</p><p>　?。?）完備的聯(lián)

54、機幫助功能</p><p>　　與Windows環(huán)境下的其他軟件一樣，在VB中，利用幫助菜單和F1鍵，用戶可以方便地得到所需的幫助信息；VB幫助窗口中顯示了有關(guān)的示例代碼，通過復(fù)制、粘貼操作可以獲取大量的示例代碼，為用戶的學(xué)習(xí)和使用提供了方便。[3]</p><p>　　3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)的總體設(shè)計是系統(tǒng)建設(shè)中最重要的指導(dǎo)文件，主要是根據(jù)

55、系統(tǒng)確定的應(yīng)用目標(biāo)來制定出系統(tǒng)的主要組成模塊?；贕IS的滑坡災(zāi)害預(yù)測系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)對發(fā)生災(zāi)害的因素和數(shù)據(jù)仔細(xì)分析，采取一系列的方法和模型來進行研究。建立完善的信息數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)匯總以及空間分析和時間分析，有效保障滑坡災(zāi)害發(fā)生的提前預(yù)測預(yù)報和災(zāi)情損失的預(yù)測預(yù)報。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計原則</p><p><b>　?。?）功能合理性</b></

56、p><p>　　一個系統(tǒng)的開發(fā)，其中的各個功能必須符合現(xiàn)實，真正能夠解決現(xiàn)實中的問題，而不是憑空任意想象。</p><p><b>　?。?）完備性</b></p><p>　　完備性主要是指系統(tǒng)功能的完備。常用的GIS應(yīng)用系統(tǒng)都應(yīng)該有地圖縮放、查詢分析、編輯、數(shù)據(jù)采集與管理、地圖輸出等常用功能。</p><p><b

57、>　?。?）標(biāo)準(zhǔn)化</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)化是指系統(tǒng)的設(shè)計要符合GIS的基本準(zhǔn)則和要求，同時所應(yīng)用的數(shù)據(jù)類型、編碼、圖示符號也應(yīng)該符合現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。</p><p><b>　　（4）兼容性</b></p><p>　　數(shù)據(jù)具有可交換性，選擇標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式和設(shè)計合適的數(shù)據(jù)格式變換軟件，實現(xiàn)與不同的GIS系

58、統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)共享。</p><p><b>　?。?）先進性</b></p><p>　　在技術(shù)上，采用當(dāng)前先進而且成熟的技術(shù)，使得設(shè)計更加合理、更為先進。選用的軟件平臺不僅是現(xiàn)階段成熟的先進產(chǎn)品，而且是同類產(chǎn)品的主流，符合今后的發(fā)展方向。在軟件開發(fā)思想上，嚴(yán)格按照軟件工程的標(biāo)準(zhǔn)和面向?qū)ο蟮睦碚搧碓O(shè)計、管理和開發(fā)，保證系統(tǒng)開發(fā)的高起點。</p>

59、<p><b>　?。?）可靠性</b></p><p>　　系統(tǒng)的安全可靠性是否有效是滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)之一。系統(tǒng)必須保證其信息的安全性，嚴(yán)格各種權(quán)限管理，充分考慮權(quán)限和數(shù)據(jù)保密等情況，防止不合法的使用所造成的數(shù)據(jù)泄露、修改和破壞，并能提供數(shù)據(jù)的備份功能。在考慮系統(tǒng)的組網(wǎng)時應(yīng)選用高可靠性的產(chǎn)品和技術(shù)，充分考慮現(xiàn)有業(yè)務(wù)的實際情況和系統(tǒng)可能出現(xiàn)的情況，提高整個系統(tǒng)的應(yīng)

60、變能力和容錯能力，確保整</p><p>　　個系統(tǒng)的安全和可靠。系統(tǒng)軟件要具有較強的容錯能力，使整個軟件系統(tǒng)不易崩潰和受破壞，并具有良好的備份和恢復(fù)能力。</p><p><b>　?。?）實用性</b></p><p>　　系統(tǒng)應(yīng)從用戶需求出發(fā)，在詳細(xì)的用戶需求分析的基礎(chǔ)上確保數(shù)據(jù)的完備性，以保證數(shù)據(jù)信息和功能模塊能滿足用戶的需要。系統(tǒng)操作

61、要求盡量簡單，采用友好的人機對話界面，方便用戶隨時調(diào)用。真正做到解決用戶所關(guān)心的問題，靈活組織數(shù)據(jù)，滿足不同的分析需求。</p><p><b>　　（8）高效性</b></p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和應(yīng)用時，應(yīng)從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)措施、軟硬件平臺、技術(shù)服務(wù)和維護相應(yīng)能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)較高的性能和較低的故障率。系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)過程中需要預(yù)留與上下級數(shù)據(jù)交換

62、標(biāo)準(zhǔn)與接口，對外發(fā)布系統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)與措施，提供方便、高效的數(shù)據(jù)及圖表導(dǎo)入導(dǎo)出等功能。</p><p>　?。?）易二次開發(fā)、易維護性原則</p><p>　　采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術(shù)文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術(shù)水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復(fù)雜的維護及一般性擴充。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的基本功能</p>

63、;<p>　　系統(tǒng)在總體設(shè)計時應(yīng)充分考慮用戶的需求，當(dāng)某地因降雨、地震、地質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等可能出現(xiàn)滑坡時，可以通過輸入這些數(shù)據(jù)并對這些數(shù)據(jù)進行處理進而對災(zāi)害區(qū)域進行時間預(yù)測和空間預(yù)測。對于災(zāi)害發(fā)生區(qū)可能造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失進行預(yù)測和估計。這些結(jié)果最終能夠以圖形圖像和報表的形式顯現(xiàn)出來。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)用戶的需求和系統(tǒng)功能

64、劃分的原則，本系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)管理，數(shù)據(jù)預(yù)處理，空間預(yù)測預(yù)報，時間預(yù)測預(yù)報，災(zāi)情損失預(yù)測預(yù)報，結(jié)果顯示和輸出等六個主要功能模塊，如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)總計結(jié)構(gòu)框架</p><p>　　4 滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)</p><p>　　數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，地理信息系統(tǒng)的一切功能都依賴著數(shù)據(jù)，有效的數(shù)據(jù)組織將很大程度上提高

65、系統(tǒng)的運行效率。數(shù)據(jù)是通過數(shù)字化或記錄下來可以被鑒別的符號，不僅數(shù)字是數(shù)據(jù)，而且文字、符號和圖像也是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)本身并沒有意義，只有經(jīng)過處理并且經(jīng)過解釋后的數(shù)據(jù)才有意義。而數(shù)據(jù)庫是存儲和管理數(shù)據(jù)的主要介質(zhì)，GIS數(shù)據(jù)庫存儲和管理著空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和空間拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)，是重中之重。所以在設(shè)計GIS數(shù)據(jù)庫時，就是選取并設(shè)計一個合理、規(guī)范、科學(xué)的數(shù)據(jù)庫，并對數(shù)據(jù)進行有效的組織、管理，從而滿足用戶的各種應(yīng)用需求。</p><p

66、>　　4.1 數(shù)據(jù)管理模塊</p><p>　　構(gòu)建滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是開發(fā)該系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，是進行數(shù)據(jù)管理和各種查詢分析工作的前提。GIS條件下的滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括：空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，分別存儲與滑坡信息有關(guān)的空間信息和屬性信息。GIS具有規(guī)范的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和變長結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的組織、管理能力?？臻g數(shù)據(jù)存儲、管理和分析是GIS與一般商用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相區(qū)別的主要特征，采用RDBMS屬性表達

67、方式對大量屬性數(shù)據(jù)進行管理是GIS與一般制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別。</p><p>　　4.1.1 空間數(shù)據(jù)庫</p><p>　　在本系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)采用GeoDatabase來進行管理。GeoDatabase是基于ArcSDE(空間數(shù)據(jù)引擎)應(yīng)用服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫，以全關(guān)系方式存儲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的管理比文件管理更方便有效，并且可用標(biāo)準(zhǔn)的SQL語言對數(shù)據(jù)庫進行查詢，對大范圍的數(shù)據(jù)也不必分塊進行管理

68、。</p><p>　　由于在GeoDatabase中，同一圖層只能存儲幾何類型（點、線、面）相同的實體，因此，系統(tǒng)中將空間數(shù)據(jù)庫分為以下幾個圖層（Featherclasses）：</p><p>　?。?）點狀要素：表示數(shù)據(jù)的單一位置，如坡地的起終點、線路交點等。</p><p>　?。?）線狀要素：覆蓋給定距離的開放對象，包括直線、折線和圓弧，如河流、路線、鐵路

69、線等。</p><p>　?。?）面狀要素：覆蓋給定面積的封閉對象，包括多邊形、橢圓和矩形，如村莊、農(nóng)田等。</p><p>　　對這些數(shù)據(jù)庫表的各個空間要素通過規(guī)范的編碼方法進行分類整理入庫，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有效組織和存儲。</p><p>　　4.1.2 屬性數(shù)據(jù)庫</p><p>　　屬性數(shù)據(jù)亦稱為統(tǒng)計數(shù)據(jù)或者專題數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)是對目標(biāo)空間

70、特征以外的屬性特征的詳細(xì)描述，它包含了對目標(biāo)類型的描述和目標(biāo)的具體說明與描述。目標(biāo)類型是每一個空間目標(biāo)所必須的，所以有些GIS軟件直接將該項紀(jì)錄記錄到空間數(shù)據(jù)中，以便于進行符號化和分層顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)的輸入方式主要有兩種：一種是對照圖形直接輸入一些簡單的屬性信息；另外一種是預(yù)先建立屬性表輸入屬性，或從其他統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入屬性，然后根據(jù)關(guān)鍵字與圖形數(shù)據(jù)自動連接。考慮到本系統(tǒng)的特點，決定采用

71、關(guān)系型的小型桌面數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)Access2003,它相對來說結(jié)構(gòu)簡單、數(shù)據(jù)修改和更新較為方便、易于維護、使用方便。</p><p>　　數(shù)據(jù)庫中存儲的表主要包括以下幾個部分：用戶信息數(shù)據(jù)表、坡地信息數(shù)據(jù)表、坡地周圍數(shù)據(jù)表、歷史滑坡數(shù)據(jù)表等。[4]</p><p>　　系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表，如下表4.1所示：</p><p><b>　　表4.1用戶信息表<

72、;/b></p><p>　　坡地信息數(shù)據(jù)表，如下表4.2所示：</p><p><b>　　表4.2坡地信息表</b></p><p>　　坡地周圍數(shù)據(jù)表，如下表4.3所示：</p><p>　　表4.3 坡地周圍信息表</p><p>　?。?）歷史滑坡數(shù)據(jù)表，如下表4.4所示：<

73、/p><p>　　表4.4 歷史滑坡信息表</p><p>　　4.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測項目的不同，監(jiān)測數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)劃分為6個子庫，它們分別是：</p><p>　?。?）水平孔多點位移監(jiān)測子庫</p><p>　?。?）裂縫及平硐位移監(jiān)測子庫</p><p>　　（3

74、）巖體表面絕對位移監(jiān)測子庫</p><p>　　（4）錨索預(yù)應(yīng)力監(jiān)測子庫</p><p>　?。?）鉆孔傾斜儀監(jiān)測子庫</p><p><b>　　（6）應(yīng)力監(jiān)測子庫</b></p><p>　　該模塊具有對以上監(jiān)測子庫的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行標(biāo)定、插值、剔除、濾波和曲線擬合等功能。數(shù)據(jù)預(yù)處理方法的選擇，必須建立在監(jiān)測量化信息與滑

75、坡機制耦合的基礎(chǔ)上，同時考慮預(yù)報方法對數(shù)據(jù)的要求。</p><p>　　數(shù)據(jù)光滑濾波處理是指對數(shù)據(jù)序列平均化，以壓縮隨機干擾，改善監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量，消除監(jiān)測儀器或人為地影響，提高數(shù)據(jù)處理的精度。本系統(tǒng)擬采用如下方法：多階正交多項式平滑濾波、二次移動平滑、三次指數(shù)平滑、三次樣條函數(shù)平滑和一階、三階平微求速度。</p><p>　　數(shù)據(jù)插補和剔除是為了克服由于各種客觀或人為因素而引起的數(shù)據(jù)缺失或

76、出現(xiàn)異常值等現(xiàn)象而進行的數(shù)據(jù)補充和異常值的剔除處理。本系統(tǒng)擬選擇如下方法進行插補計算：線性插值、拉格朗日插值和三次樣條函數(shù)插值。前兩種方法可以多組數(shù)據(jù)進行插值，特點是計算速度快；后一種指對一組監(jiān)測數(shù)據(jù)插補，特點是計算精度高。數(shù)據(jù)的提出選用格拉布斯法。</p><p>　　數(shù)據(jù)標(biāo)定是指對采集的數(shù)據(jù)進行頻率-溫度標(biāo)定、頻率-位移標(biāo)定、頻率-壓力標(biāo)定和量測計算。</p><p>　　數(shù)據(jù)曲線擬合

77、用于數(shù)據(jù)序列趨勢項的提取，擬采用如下方法:線性或一般多項式（分段）曲線擬合、最佳逼近正交多項式擬合和對數(shù)函數(shù)、指數(shù)擬合、冪數(shù)函數(shù)擬合。[5]</p><p>　　5 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計和實現(xiàn)方法</p><p>　　5.1 空間預(yù)測預(yù)報模塊</p><p><b>　　5.1.1基本原理</b></p><p>　　滑坡災(zāi)

78、害空間預(yù)測能夠為人類工程活動選擇穩(wěn)定性較好的地段，保障生命和財產(chǎn)盡可能免招滑坡之襲擊，對土地合理使用具有重要的指導(dǎo)作用?；聻?zāi)害的頻頻發(fā)生除自然因素的作用外，重要的是人為因素的參與，兩者聯(lián)合作用的結(jié)果急速加劇了自然斜坡和已有滑坡的演化過程。據(jù)報道，地球上約有70%的滑坡災(zāi)害與現(xiàn)代人類活動有關(guān)，其中大部分是在自然存在滑坡隱患的情況下，由于人類工程活動的作用，加速或觸發(fā)了滑坡災(zāi)害的發(fā)生，如水庫區(qū)的庫岸滑坡、道路兩側(cè)開挖邊坡的失穩(wěn)等。有的則完

79、全由人類工程活動所導(dǎo)致，如礦山邊坡失穩(wěn)、城市高層建筑開挖基坑邊坡破壞等。所以，從減災(zāi)的目的出發(fā)，空間預(yù)測是更有效果的。研究范圍的大小決定了滑坡預(yù)測的方法及其結(jié)果的可靠程度。按研究范圍的大小，可以將滑坡災(zāi)害空間預(yù)測劃分為發(fā)生地點預(yù)測和危害范圍預(yù)測。</p><p>　　空間預(yù)報預(yù)測還要對研究區(qū)進行空間分析，通過運用VisualBasic與ArcEngine的集成開發(fā)進行圖層處理。采用VisualBasic開發(fā)前臺可

80、執(zhí)行應(yīng)用程序和GIS工具軟件ArcEngine在后臺執(zhí)行。通過這些經(jīng)過處理的圖層來進行研究區(qū)空間預(yù)測預(yù)報。</p><p>　　5.1.2預(yù)測方法與模型</p><p>　　1）滑坡災(zāi)害空間預(yù)測經(jīng)歷了從定性-半定量預(yù)測往定量預(yù)測方法的發(fā)展。單體滑坡災(zāi)害空間預(yù)測是以滑坡工程地質(zhì)測繪、勘探、GIS和RS為基礎(chǔ)，采用穩(wěn)定性計算方法預(yù)測滑坡災(zāi)害可能發(fā)生的空間規(guī)模和潛在滑動面的位置。</p&g

81、t;<p>　　滑坡災(zāi)害空間預(yù)測的基礎(chǔ)是工程地質(zhì)類比法，類似的工程地質(zhì)環(huán)境可能發(fā)生類似的滑坡作用，對工程地質(zhì)環(huán)境進行定量化的科學(xué)描述與建模則是基于對滑坡災(zāi)害靜態(tài)和動態(tài)規(guī)律的研究及預(yù)測方法的合理選定。需要注意的是，不同的靜態(tài)因素與動態(tài)因素組合會產(chǎn)生不同的滑坡作用效果，因此，開展滑坡災(zāi)害空間預(yù)測要注重滑坡靜態(tài)與動態(tài)因素組合的研究，在此基礎(chǔ)上建立滑坡災(zāi)害空間預(yù)測的模型。歸納起來，主要的預(yù)測模型方法如下：</p>&

82、lt;p><b>　　a.信息模型法。</b></p><p>　　信息模型的理論基礎(chǔ)是信息論，采用滑坡災(zāi)害發(fā)生過程中熵的減少來表征滑坡災(zāi)害事件發(fā)生的可能性，因素組合對某滑坡災(zāi)害事件的確定所帶來的不肯定性程度的平均減少量等于該滑坡災(zāi)害系統(tǒng)熵值的變化。信息模型認(rèn)為滑坡災(zāi)害的產(chǎn)生與預(yù)測過程中所獲取的信息的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)，是用信息量來衡量的。信息量越大，表明產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的可能性越大。<

83、/p><p><b>　　b.統(tǒng)計模型法。</b></p><p>　　該類模型方法是通過統(tǒng)計現(xiàn)有滑坡災(zāi)害及類似不穩(wěn)定現(xiàn)象與所在的地質(zhì)地貌環(huán)境因素和觸發(fā)因素之間的規(guī)律，建立滑坡災(zāi)害與各因素之間的相關(guān)關(guān)系或各種滑坡災(zāi)害因素之間的組合關(guān)系，從而建立相應(yīng)的預(yù)測模型，如回歸預(yù)測模型、判別分析模型、聚類分析模型等?；貧w模型預(yù)測法是建立滑坡災(zāi)害的結(jié)果與各因素之間的相關(guān)關(guān)系，某因素的回

84、歸系數(shù)越大，一般表示該因素對滑坡的作用越顯著；判別分析方法則是通過建立滑坡預(yù)測的判別函數(shù)來達到預(yù)測的目的，各因素作用程度的大小是通過判別系數(shù)的大小來反映；聚類分析則不是直接建立滑坡與各因素的關(guān)系，而是通過對滑坡作用因素的定量分析，研究因素之間的組合規(guī)律，將之劃分為不同的因素組合，并進一步與不同的滑坡災(zāi)害類型或滑坡災(zāi)害的地質(zhì)地貌環(huán)境相比較，從而達到預(yù)測的目的。</p><p>　　c.傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測法。[6]&

85、lt;/p><p>　　a：當(dāng)Fs<1.0時，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；</p><p>　　b：當(dāng)Fs=1.0時，邊坡處于臨界狀態(tài)；</p><p>　　c：當(dāng)Fs>1.0時，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p><b>　　d.灰色系統(tǒng)模型。</b></p><p>　　此類模型以灰色系統(tǒng)理論

86、為基礎(chǔ)，可采用灰色關(guān)聯(lián)分析評價滑坡災(zāi)害各因素的影響程度，然后對多個影響因素進行綜合分析，以確定多因素作用時滑坡災(zāi)害危險性大?。灰部赏ㄟ^灰色聚類中的灰類白化權(quán)函數(shù)進行聚類，以滑坡作用因素的聚類組合狀態(tài)，結(jié)合已有滑坡災(zāi)害的分布與這些聚類組合因素的關(guān)系，預(yù)測不同研究單元產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的危險性程度。</p><p>　　e.模糊綜合評判法。</p><p>　　邊坡的穩(wěn)定性受諸多因素的影響，很難用一

87、個確定的結(jié)論來表述其穩(wěn)定還是不穩(wěn)定，往往用模糊概念來表達，如把邊坡的穩(wěn)定等級分為“危險區(qū)”、“不穩(wěn)定區(qū)”、“較不穩(wěn)定區(qū)”、“穩(wěn)定區(qū)”等。模糊綜合評判方法就是對邊坡穩(wěn)定性等級進行分類，并通過專家評分或構(gòu)造隸屬函數(shù)確定對同一等級各因素以及某一因素在不同等級中對邊坡穩(wěn)定性的影響程度（隸屬度），建立模糊評判矩陣，確定邊坡的穩(wěn)定性對各等級的隸屬程度，最后按擇優(yōu)原則預(yù)測邊坡的穩(wěn)定性。該方法的最終結(jié)果是否可靠，受單因素的選擇和隸屬度的確定影響較大。&

88、lt;/p><p><b>　　f.非線性模型。</b></p><p>　　由于滑坡災(zāi)害系統(tǒng)是一個復(fù)雜的開放式系統(tǒng)，很難用簡單的線性模型來表達，從而使非線性預(yù)測模型的預(yù)測應(yīng)用研究得到迅速發(fā)展。如分形理論是從幾何角度探討系統(tǒng)內(nèi)各個層次間的自相似性，通過分形理論研究滑坡災(zāi)害系統(tǒng)的自相似性和滑坡災(zāi)害的規(guī)律性；運用自組織理論可以研究滑坡災(zāi)害復(fù)雜系統(tǒng)如何從無序進化到有序的組織過程

89、，可用來描述滑坡災(zāi)害發(fā)生的過程達到預(yù)測預(yù)報的目的。[7]</p><p>　　2）空間預(yù)測預(yù)報模型比較多，比較常用的主要有以上六種，針對這六種模型方法再做一下對比：</p><p>　　信息模型中滑坡的預(yù)測主要是用信息量來衡量的，而信息收集是一個復(fù)雜的環(huán)節(jié)，很難在預(yù)測過程中將信息收集全面，這樣對滑坡發(fā)生的可能性就不能得到很好的準(zhǔn)確預(yù)測。</p><p>　　在傳統(tǒng)的

90、穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測法中也存在著很多不足，如抗滑力和下滑力處于一個動態(tài)變化之中，很難做到時刻監(jiān)測研究區(qū)域的抗滑力和下滑力。</p><p>　　在灰色系統(tǒng)模型中要將研究區(qū)劃分為不同研究單元，而每個單元之間諸多導(dǎo)致滑坡災(zāi)害發(fā)生的因素又有不同的值，要做到每個單元的準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)報實屬不易。</p><p>　　而模糊綜合評判法本身就是用一個模糊的概念來表達邊坡的穩(wěn)定性。單因素的選擇和隸屬度的確定不當(dāng)都不能

91、保證最終結(jié)果的可靠性。</p><p>　　在非線性模型中，非線性一直都是一個復(fù)雜繁瑣的問題，也就是說非線性中牽涉到很多導(dǎo)致線性成為非線性的因素，在實例中很難保證充分考慮到各個方面的因素，這樣預(yù)測結(jié)果也便無法得到保證。</p><p>　　而在統(tǒng)計模型法中是通過統(tǒng)計各種觸發(fā)因素之間的規(guī)律，得到災(zāi)害與因素之間的關(guān)系和因素與因素之間的關(guān)系。然后再針對每一種關(guān)系建立相應(yīng)這種關(guān)系的預(yù)測模型，能做到

92、具體問題具體分析，而不至于出現(xiàn)模型和信息不符。這樣的話滑坡預(yù)測的結(jié)果就能得到很大的保證。 </p><p>　　綜上，在滑坡空間預(yù)測預(yù)報模塊中采用統(tǒng)計模型法是相對比較好的一種方法。</p><p>　　5.2 時間預(yù)測預(yù)報模塊</p><p>　　5.2.1時間預(yù)測預(yù)報模塊綜合概述</p><p>　　在任何災(zāi)害發(fā)生前，如果人們知道了災(zāi)害將要

93、發(fā)生的時間，這樣人們便可以做好提前應(yīng)對災(zāi)害發(fā)生的準(zhǔn)備，以至于災(zāi)害真的發(fā)生時能夠最大程度上減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，做好時間預(yù)測預(yù)報是滑坡災(zāi)害事故預(yù)測系統(tǒng)至關(guān)重要的一步。</p><p>　　按照時間預(yù)測的類型可以將時間預(yù)測預(yù)報分為兩部分：中長期預(yù)報和短臨預(yù)報。</p><p>　　5.2.2中長期預(yù)報及模型方法</p><p>　　滑坡中長期預(yù)報是指對滑坡未來的

94、穩(wěn)定性演化趨勢做出預(yù)測。</p><p>　　1) 滑坡中長期預(yù)測預(yù)報主要采用的方法如下：</p><p><b>　　指數(shù)平滑法</b></p><p>　　中長期預(yù)報 </p><p><b>　　灰色災(zāi)變預(yù)測模型</b></p><p><b>　　

95、a.指數(shù)平滑法</b></p><p>　　指數(shù)平滑法（Exponential Smoothing，ES）是布朗(Robert G..Brown)所提出，布朗認(rèn)為時間序列的態(tài)勢具有穩(wěn)定性或規(guī)則性，所以時間序列可被合理地順勢推延；他認(rèn)為最近的過去態(tài)勢，在某種程度上會持續(xù)到未來，所以將較大的權(quán)數(shù)放在最近的資料。如圖5.1</p><p>　　圖5.1 指數(shù)平滑圖</p>

96、<p>　　指數(shù)平滑法是中長期預(yù)測中常用的一種方法，所有預(yù)測方法中，指數(shù)平滑法是用的最多的一種。簡單的全期平均法是對時間數(shù)列的過去數(shù)據(jù)一個不漏地全部加以同等利用；移動平均法則不考慮較遠(yuǎn)期的數(shù)據(jù)，并在加權(quán)移動平均法中給予近期資料更大的權(quán)重；而指數(shù)平滑法則兼顧了全期平均和移動平均所長，不舍棄過去的數(shù)據(jù)，但是僅給予逐漸減弱的影響程度，即隨著數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)離，賦予逐漸收斂為零的權(quán)數(shù)。</p><p>　　也就是說

97、指數(shù)平滑法是在移動平均法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種時間序列分析預(yù)測法，它是通過計算指數(shù)平滑值，配合一定的時間序列預(yù)測模型對現(xiàn)象的未來進行預(yù)測。其原理是任一期的指數(shù)平滑值都是本期實際觀察值與前一期指數(shù)平滑值的加權(quán)平均。</p><p>　　指數(shù)平滑法的基本公式是：</p><p>　　式中， --時間t的平滑值； </p><p>　　--時間t的實際值； </p&g

98、t;<p>　　--時間t-1的平滑值； </p><p>　　a--平滑常數(shù)，其取值范圍為[0,1]；</p><p>　　根據(jù)平滑次數(shù)不同，指數(shù)平滑法可分為:一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法和三次指數(shù)平滑法: </p><p>　　（1）一次指數(shù)平滑預(yù)測　　</p><p>　　當(dāng)時間數(shù)列無明顯的趨勢變化，可用一次指數(shù)平滑預(yù)

99、測。 </p><p>　　其預(yù)測公式為： 式中，</p><p>　　--t+1期的預(yù)測值，即本期（t期）的平滑值；</p><p>　　--t期的實際值； </p><p>　　--t期的預(yù)測值，即上期的平滑值 。 </p><p>　　該公式又可以寫作：?？梢?，下期預(yù)測值又是本期預(yù)測值與以a為折扣的本期實際值與預(yù)

100、測值誤差之和。 </p><p>　　（2）二次指數(shù)平滑預(yù)測</p><p>　　二次指數(shù)平滑是對一次指數(shù)平滑的再平滑。它適用于具線性趨勢的時間數(shù)列。 其預(yù)測公式為： </p><p>　　式中， 顯然，二次指數(shù)平滑是一直線方程，其截距為：，斜率為：,自變量為預(yù)測天數(shù)。</p><p>　　二次指數(shù)平滑基本公式</p><

101、p>　　式中，--第t期的一次指數(shù)平滑值--第t期的二次指數(shù)平滑值 --平滑系數(shù)--第期預(yù)測值 T--由t期向后推移期數(shù) </p><p>　　（3）三次指數(shù)平滑預(yù)測</p><p>　　三次指數(shù)平滑預(yù)測是二次平滑基礎(chǔ)上的再平滑。 其預(yù)測公式為:</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　它們

102、的基本思想都是：預(yù)測值是以前觀測值的加權(quán)和，且對不同的數(shù)據(jù)給予不同的權(quán)，新數(shù)據(jù)給較大的權(quán)，舊數(shù)據(jù)給較小的權(quán)。[8]</p><p>　　b.灰色災(zāi)變預(yù)測模型</p><p>　　滑坡災(zāi)害中長期時間預(yù)測主要是根據(jù)歷史滑坡活動資料，以及與降雨、地震等外部有規(guī)律性（周期性）變化的因素的相關(guān)分析，推測未來外部因素異常時滑坡活動的相應(yīng)時期。目前可以借助的基于概率統(tǒng)計學(xué)理論的各種周期分析方法的一個重要

103、前提是要有足夠長的歷史資料。如果歷史資料長度小于周期本身長度，則這種周期性是無法反映出來的。然而，滑坡活動的長期歷史資料獲取的主要途徑是查詢?yōu)暮κ录挠涊d（地方志等），這種記載資料往往是災(zāi)害性的點記載（災(zāi)害時間），在時間軸上是間斷的。因此，根據(jù)這種歷史資料的災(zāi)變性點記載特點，運用灰色模型中的災(zāi)變預(yù)測模型是合適的。災(zāi)變預(yù)測不是對數(shù)據(jù)本身的大小進行預(yù)測，而是預(yù)測災(zāi)害性事件出現(xiàn)的時刻，從而達到滑坡災(zāi)害的中長期時間預(yù)測的目的。</p>

104、;<p>　　假如某地區(qū)在 [,]時間間隔內(nèi)，共記載有p次滑坡災(zāi)害事件，其對應(yīng)的時間序號為：</p><p>　　災(zāi)變預(yù)測模型按p個數(shù)據(jù)點建立GM（1,1），即對作AGO，再經(jīng)過GM（1,1）建模過程得到微分方程解：</p><p>　　再對作IAGO,便得到待預(yù)測的下一個滑坡災(zāi)害事件所對應(yīng)的時間。</p><p>　　隨著時間的發(fā)展，新的信息數(shù)據(jù)不斷

105、增多，而老的數(shù)據(jù)對今后預(yù)測的意義不再重要時，所建立的災(zāi)變預(yù)測模型需要更新，因而要對原災(zāi)變模型所用的原數(shù)列作新陳代謝處理，即刪去那些歷史過分久遠(yuǎn)的災(zāi)變點，而增加的新獲得的災(zāi)變數(shù)據(jù)。[7]</p><p>　　刪除 增加</p><p>　　2）在滑坡時間預(yù)報的中長期預(yù)報中主要采用指數(shù)平滑法和灰色災(zāi)變預(yù)測模型。指數(shù)平滑法兼顧了全期平均法和移動平均法，它同多計算出的指數(shù)

106、平滑值再結(jié)合一定的時間序列模型對現(xiàn)象的未來進行預(yù)測。它在使用中可以根據(jù)平滑次數(shù)的不同來分為一次，二次和三次指數(shù)平滑法。一次和二次指數(shù)平滑法是分別針對時間數(shù)列無明顯的變化趨勢、具有線性趨勢的時間數(shù)列，三次指數(shù)平滑法則是在二次平滑基礎(chǔ)上再平滑。這種方法能夠?qū)Σ煌臅r間數(shù)列進行預(yù)測。</p><p>　　灰色災(zāi)變預(yù)測模型只能對于具有比較長期的歷史資料，且這些資料在時間軸上是間斷的。</p><p&g

107、t;　　兩者相比之下指數(shù)平滑法更能準(zhǔn)確方便的對中長期滑坡災(zāi)害事故進行時間預(yù)預(yù)報預(yù)測。</p><p>　　5.2.3 短臨預(yù)報及模型方法</p><p>　　當(dāng)滑坡已經(jīng)進入加速變形階段的時候，中長期預(yù)報已經(jīng)不能用來進行災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報，此時應(yīng)進行短臨預(yù)報。預(yù)報人員將根據(jù)滑坡所處的階段，在主菜單中任意選擇子菜單，以選取預(yù)測預(yù)報的方法，并通過人機對話輸入有關(guān)的預(yù)報參數(shù)，即可獲得滑坡實際的預(yù)測預(yù)報

108、結(jié)果，并及時獲取最新監(jiān)測信息。通過數(shù)據(jù)庫模塊及數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊進行數(shù)據(jù)追加及預(yù)處理，使得預(yù)報時間逐漸逼近滑坡的實際發(fā)生時間。</p><p>　　1）滑坡短臨預(yù)測預(yù)報主要采用的方法如下：</p><p><b>　　齋藤迪孝模型</b></p><p>　　灰色理論的Verhulst模型</p><p>　　短臨預(yù)測預(yù)報

109、 非線性動力學(xué)模型</p><p><b>　　多參數(shù)預(yù)報法</b></p><p><b>　　黃金分割法</b></p><p><b>　　a：齋藤迪孝模型</b></p><p>　　由日本學(xué)者齋藤迪孝于1968年提出來的，其指導(dǎo)思想的核心是破壞三階段理論。如圖5.

110、2</p><p>　　巖土體蠕變（流變）理論：</p><p>　　第1蠕變階段——減速蠕變階段：減速發(fā)展，斜率逐漸減小</p><p>　　第2蠕變階段——穩(wěn)定蠕變階段: 等速發(fā)展，斜率大體不變</p><p>　　第3蠕變階段——加速蠕變階段： </p><p>　　CD段：變形迅速增大，但巖土體尚未破壞<

111、/p><p>　　DE段：巖土體變形速率劇增，巖土體很快破壞</p><p>　　圖5.2 蠕變?nèi)A段圖</p><p>　　均質(zhì)土坡的滑坡時間與蠕變速率之間有如下經(jīng)驗公式：</p><p>　　當(dāng)坡體進入加速蠕變階段，可根據(jù)位移-時間曲線作預(yù)報。取 曲線上三個點t1、t2、t3使其t1-t2和t2-t3兩段之間位移量相等，所發(fā)生破壞時