地理信息系統在自然災害的應用

導語：地理信息系統在自然災害的應用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、概述

近年來，隨著氣候變化和人類活動對自然的影響越來越大，自然災害的發生率逐漸提高。我國幅員遼闊，地形地貌復雜，人口眾多，是世界上受自然災害危害最嚴重的國家之一，洪澇、泥石流、山體滑坡、地震等自然災害對人民的生命和財產造成了不可估量的損失。而大部分自然災害通常都具有突發性，不容易預測，因此盡快提升對自然災害的監測預警能力至關重要。地理信息系統（geographicinformationsystem，簡稱GIS）是重要的空間信息系統，是在計算機硬件和軟件的支持下，對自然資源中的地理要素數據進行采集、儲存，進而對空間信息數據進行分析和處理，同時能夠對其特征進行可視化顯示和科學描述的技術系統[1]。近年來，隨著技術的愈發成熟，地理信息系統已經被廣泛應用于各個領域，如社會服務和基礎建設等方面；其在自然資源領域的應用也很廣泛，包括自然資源管理、土地規劃、生態環境管理、林業資源調查等。由于地理信息系統擁有極強的空間綜合分析和動態預測能力，可以高效地作出最符合地理要素的空間決策，其在自然災害預警中的作用被逐漸重視。本文探討地理信息系統在自然災害預警中的應用。

二、GIS在自然災害預警中的應用

地理信息系統通過采集和存儲地理空間要素數據對數據進行可視化展示。一個地理信息系統在應用上可分為輸入層和輸出層。輸入層指對氣候、地理信息、地理要素等數據的收集、分類和存儲，存儲好的數據可按需求進行分析處理，為數據的有效輸出作準備。輸出層則是將處理好的數據進行描述，實現數據的可視化展示和統計分析圖表功能，同時依托于對數據的有效分析進行災害預警，具體如圖1所示。1.輸入層：數據收集、分類和存儲數據是地理信息系統的核心，輸出層的數據展示、統計圖表以及數據分析都建立在準確的數據上，所以數據的收集和存儲是地理信息系統能夠良好運作的前提。數據的有效存儲依托于設計合理規范的數據庫，因此按照需求設計數據庫結構和歸納表中字段屬性是非常必要的。數據的來源多種多樣，一部分來自歷年的災害統計和氣候、水文等數據，另一部分則來自于災害隱患點的實時監測數據。通過在隱患點附近設置監視網絡，依靠外置的監測設備，如攝像頭和感應儀器等，實時將監測數據傳輸回數據庫，針對自然災害發生的必要條件進行監控，從而實現對此類數據的動態獲取和全天候監測[2]。地理信息系統把地理分析功能與數據庫操作結合在一起，實現地理空間數據的規范存儲和查詢。但是，通過多種類的數據收集方式收集的數據量有時太過于龐大，一定程度上也造成了數據的冗余。因此在存儲前需要對數據進行挖掘和分類，需要技術人員從專業角度剖析自然災害發生的原因，結合當地區域特點，篩選有效數據，保證入庫數據精煉、合理。2.輸出層：數據展示、輔助災害預警通過輸入層，收集的數據已被存入結構合理、內容精煉的數據庫，方便輸出層的使用。對于數據的應用不僅僅體現在可視化展示，更重要的是要通過對數據的統計和分析，得出輔助災害預警的有效信息。數據的輸出層主要包括三個方面功能：一是數據的可視化表現，如災害隱患點的區域地圖、水流區域圖、山地地形圖等，還可將區域行政圖與隱患點結合在一起形成災害隱患點專題地圖；二是對數據篩選后進行統計圖表展示，包括數據的統計圖、對比圖以及變化趨勢圖；三是通過對數據的深層次分析來輔助災害預警工作。通過對數據的深層次分析來輔助災害預警工作，具體有以下幾方面。制定預警標準。通過制定直觀的預警標準可以進行簡單的災害預警判斷。例如，通過地表滑行位移監測山體滑坡、短期降雨量變化監測山洪或內澇、土壤含水量變化監測泥石流等。但此類方法的有效預警是建立在準確的預警標準基礎上的，因此需要尋求有關地質部門或氣象部門來協助標準的制定。另外，還可以通過綜合分析歷年災害數據以及當地地形、氣候特點，總結出災害發生的高頻時間段，更好地為預警標準制定提供依據。建立災害模型。地理信息系統能為建立災害模型和區域災害風險預估提供有力支持。結合分析災害發生的高頻時間段、發生氣候和地質條件以及災害歷史數據，通過數學建模，可以得出災害風險值算法和災害模擬模型，進而將各個區域的地形特征、流域水量、氣候等數值套入算法和模型，計算出未來某一時間段內災害發生的概率。通過套用成熟的災害模擬模型，預警中心可以對有關區域加大監控和巡查力度，進而在災害發生前及時聯系當地有關部門進行群眾疏散或加固防御工事，有針對性地對高風險區域進行災害風險預估，力爭從源頭上阻止或減少自然災害的形成。輔助巡查人員實地巡護。地理信息系統也可以配合區域巡查員進行巡護。例如在高風險區域和發生災害的高頻期加大巡護頻率，并依托于巡查員手持GPS等移動終端，通過接口將系統遠程與其對接，實現實時數據傳輸，進而監測巡查員的巡查范圍，形成巡查地圖，提供巡點，排查巡查盲點，提高巡查效率；同時，由于可以對接移動終端設備，系統還可以向其發送預警信息，并接收設備上傳的巡查現場數據和圖片，從而輔助預警中心遠程分析和判斷，為災害預警方案和決策的形成提供有效支撐。3.與其他技術結合地理信息系統與其他技術結合可以發揮更優質的作用。在目前的應用中，結合較多的技術是遙感技術和大數據技術。遙感技術是利用傳感器對遠距離目標進行無接觸探測，已被廣泛應用于地理數據獲取。目前，對于遙感在自然災害預警和災后輔助救援中的作用已有很多研究，如無人機遙感與GIS結合監測泥石流[3]，遙感監測輔助水災的災后救援[4]，遙感和地理信息技術結合在地質災害防治中的作用研究[5]等。遙感技術不受地面惡劣條件限制，能夠遠程迅速準確地獲取圖形信息，更好地發揮地理信息系統的作用。大數據技術近些年方興未艾，大數據的應用提高了整個社會的數據獲取、處理的能力和智能程度。大數據在自然災害預警和應急響應中的應用研究也有不少，如基于山洪災害調查評價大數據成果對全國山洪災害風險的分區研究[6]，依托于水文氣象大數據的網絡洪澇災害預警平臺探討[7]，大數據在提升災難信息管理水平中的作用[8]等。通過與大數據技術的結合應用，地理信息系統能夠更高效地獲取和處理大批量、復雜的數據，提升數據的多樣性，更好地提升地理信息系統的預警功能。

三、結語

地理信息系統在自然災害預警中的應用意義重大。一方面，立足于系統數據庫，依托于系統的信息分析和處理能力，地理信息系統有助于地理空間數據和氣候、災害數據的聯合應用，提高了數據的使用效率；另一方面，通過對數據進行分析形成的風險評估算法和災害模擬模型，為自然災害的預警提供準確和科學的支撐，有效提升了自然災害的科學預警水平，減輕預警壓力和難度，提高預警效率和成果。地理信息系統在自然災害預警中能夠發揮持續有效的作用，為有關部門的決策人員提供強有力的科學支撐。在今后的防災減災工作中，技術人員可以充分挖掘地理信息系統的功能，使其能夠被更廣泛更深入地應用于自然災害預警中，并依托大數據和遙感技術、全球定位技術、云計算等技術，提高我國自然災害預警的綜合能力和科學水平。

參考文獻

[1]寧津生,陳俊勇,李德仁,等.測繪學概論[M].武漢:武漢大學出版社,2016．

[2]李蘇東,賈華峰,魏巍.基于地理信息技術的自然災害應急管理系統建設探討[J].智能城市,2020,6(21):50-51.

[3]禹信.基于無人機遙感與GIS技術的泥石流災害監測[J].河南建材,2019(6):307-308.

[4]楊博錦.自然災害研究中遙感與地理信息系統的應用[J].科技傳播,2019,11(7):171-172.

[5]何莉莉,劉芳,賀長安,等.遙感和地理信息技術在災害防治中的應用[J].科學中國人,2017(14):26.

[6]張曉蕾,李昌志,孫東亞,等.基于調查評價大數據的全國山洪災害風險分區研究[J].中國防汛抗旱,2020,30(Z1):61-63.

[7]王璐.水文氣象大數據分析與網絡洪澇災害預警平臺探討[J].信息記錄材料,2019,20(9):190-191.

[8]李濤,周綺鳳,鄭理,等.大數據提升災難信息管理水平[J].大數據,2015,1(3):124-129.

作者：張民榮 薛誠 單位：蕪湖市灣沚區自然資源和規劃局