GIS在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上GIS在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System），經(jīng)過了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且得到了極廣泛的應(yīng)用。尤其是近些年，GIS更以其強(qiáng)大的地理信息空間分析功能，在GPS及路徑優(yōu)化中發(fā)揮著越來越重要的作用。GIS地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計算機(jī)軟硬件的支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供管理、決策等所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。簡單的說，地理信息系統(tǒng)就是綜合處理和分析地理空間數(shù)據(jù)的一種技術(shù)系統(tǒng)。GIS作為一問新發(fā)展起來的科學(xué)在地質(zhì)上也有

2、很多方面的應(yīng)用，解決了地質(zhì)學(xué)的很多難題，下面我將GIS在地質(zhì)學(xué)的一些應(yīng)用論述以下幾個方面一、GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用GIS正處于急劇變化與發(fā)展之中。目前，國內(nèi)外利用地理信息系統(tǒng)，主要用于國土和城市規(guī)劃，地籍測量，農(nóng)作物估產(chǎn)，森林動態(tài)監(jiān)測，水土流失，地下水資源管理和礦產(chǎn)資源勘測，潛力分析及開發(fā)等眾多領(lǐng)域。而GIS在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)在其在地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)用主要表現(xiàn)在這幾方面：1、地質(zhì)災(zāi)害評價和管理2、地質(zhì)災(zāi)害的危險性分區(qū)評價3、GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用GIS與專家系統(tǒng)的集成應(yīng)用中, GIS所起的作用主要是管理時空數(shù)據(jù), 進(jìn)行空間分析; 專家系統(tǒng)所起的主要作用是利用專家知識和空間目標(biāo)的事實

3、推理判定災(zāi)害的危險程度。二者的結(jié)合將使專家經(jīng)驗得到推廣, 減少野外和室內(nèi)手工作業(yè)工作量, 使區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的動態(tài)管理成為可能。1、GIS在地震上的應(yīng)用GIS在地震中的應(yīng)用表現(xiàn)在，地震分析、預(yù)報、預(yù)報、抗震、減災(zāi)、救災(zāi)、災(zāi)后評估。最主要表現(xiàn)在預(yù)報，災(zāi)害評估和減災(zāi)。1>、地震的預(yù)報地震是眾多自然災(zāi)害中對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定危害最為嚴(yán)重的一種災(zāi)害。至今地震預(yù)報仍然是一個世界性難題。目前,進(jìn)行地震預(yù)報的主要依據(jù)還是各種地震前兆, 專家們根據(jù)發(fā)生的各種現(xiàn)象及經(jīng)驗進(jìn)行地震預(yù)報。由計算機(jī)來進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動采集、異常的自動判別,然后再根據(jù)地理信息系統(tǒng)提供的豐富信息進(jìn)行地震預(yù)測,可以更客觀、更系統(tǒng)地進(jìn)行推理和智

4、能決策。如：地震預(yù)報智能決策支持系統(tǒng)。2>、地震災(zāi)害的損失評估 這是GIS在地震災(zāi)害中的最主要的應(yīng)用。一次破壞性地震所造成的災(zāi)害評估主要是由房屋建筑破壞情況、人員傷亡情況和經(jīng)濟(jì)損失預(yù)估等決定的。而這些評估又要依賴于對各類建筑物的調(diào)查和相應(yīng)的人口分布情況。對建筑物的調(diào)查要特別注重它的結(jié)構(gòu)類型、建筑質(zhì)量、設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)等 ,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)的易損性分析。GIS為大區(qū)域的地震破壞和損失研究的實施提供了理想的平臺 ,在 GIS下以方便地評估大震發(fā)生導(dǎo)致的社會經(jīng)濟(jì)影響。3>、地震后的減災(zāi) 在地震后快速做出的決策是減少地震損失的很重要的途徑，利用GIS提供的，最短路徑等空間分析，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供

5、客觀直接的意見。利用GIS做出的應(yīng)急決策主要表現(xiàn)在這幾方面：救災(zāi)方案;人員避震疏散;各危險品貯存點的危險程度警告及防保措施;地震火災(zāi)輔助決策等等?？梢哉f ,在震后數(shù)小時內(nèi) ,這幾個方面是與人們的生命安全密切相關(guān)的。2、GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用GIS在崩塌、滑坡中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在災(zāi)前的風(fēng)險評估。一般地質(zhì)災(zāi)害可以分為災(zāi)前孕育階段一一災(zāi)害活動階段一一災(zāi)后恢復(fù)階段。對于突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害，如崩塌、滑坡，其災(zāi)害活動階段往往非常短暫。這類災(zāi)害的評估主要是災(zāi)前的風(fēng)險評估與災(zāi)后損失評估，從防災(zāi)減災(zāi)工作角度，為了爭取主動，防范于未然，災(zāi)前風(fēng)險評估尤為重要，是我們工作和研究的重點。1>、崩塌、滑坡的災(zāi)前風(fēng)險

6、評估將GIS引入崩塌、滑坡災(zāi)害危險性評價，主要是考慮到GIS的空間數(shù)據(jù)管理能力和其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)分析能力，將其作為地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的分析工具，來加速崩塌、滑坡危險性評價的過程，提高危險性評價的精度。同時由于GIS獨特的空間分析功能，和超強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析能力使得在崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價過程中又衍生出一些只有GIS才能完成的評價方法，而且，這種充分利用GIS功能的危險性評價方法還在不斷的產(chǎn)生。GIS支持下的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的目的是區(qū)分出不同危險性等級區(qū)域，并通過危險性制圖來反映。 利用GIS進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險性評價，需要充分利用GIS的空間疊加分析功能將每個影響崩塌、滑坡的因素用一張

7、專題地圖來表示?；谑噶康目臻g疊加分析中，多個專題圖層相互疊加產(chǎn)生了新的多邊形并且附帶了原來多個專題圖的屬性;基于柵格的空間疊加分析中，每一個圖層對應(yīng)的柵格之間作相應(yīng)的四則運算或者是函數(shù)運算，得到一張新的柵格專題圖，為各因素層運算之后的結(jié)果。基于GIS的崩塌、滑坡危險性評價方法，實質(zhì)上是針對輸入的各評價因素層所做的某種函數(shù)云疊加運算，疊加運算的結(jié)果即是危險性評價的結(jié)果。本質(zhì)上可以將這種危險性評價表示為多個圖層的函數(shù)。3、GIS在泥石流中的應(yīng)用 GIS在泥石流的應(yīng)用主要在泥石流的危險性評價和泥石流預(yù)警。全國有災(zāi)害性泥石流溝1 萬多條, 滑坡數(shù)萬處, 它們嚴(yán)重影響著廣大山區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 。為了減

8、輕滑坡和泥石流災(zāi)害的影響, 需要制定災(zāi)害管理的整體戰(zhàn)略 。這樣的戰(zhàn)略涉及三個方面: 災(zāi)害預(yù)防、災(zāi)害預(yù)警和災(zāi)害減輕。不過，在泥石流方面，一般RS和GIS結(jié)合應(yīng)用于泥石流，這樣才能有很好的效果。1>、泥石流的危險性評價對地質(zhì)圖進(jìn)行數(shù)字化處理可以獲得巖性分布圖和斷層分布圖, 進(jìn)而量算每一種巖石的分布面積和百分比以及斷層的長度; 通過航片解譯或野外調(diào)查, 計算崩塌區(qū)的面積。通過對地形圖進(jìn)行數(shù)字化或者通過航片或衛(wèi)片的處理, 可以獲得數(shù)字高程模型, 從 可以提取小流域坡度、面積、溝谷坡降等因子, 并計算泥石流區(qū)形狀因子的值。植被因子用正規(guī)化植被因子表示 , 可以通過衛(wèi)星影象的處理得到。選擇影響泥石流

9、發(fā)生的因子; 通過遙感獲取數(shù)據(jù), 利用 對每個因子進(jìn)行處理, 建立包含各因子的數(shù)據(jù)庫; 用統(tǒng)計方法確定個因子對泥石流形成的貢獻(xiàn), 建立泥石流危險度評價模型, 計算泥石流危險度的值并進(jìn)行評價，從而做出泥石流的危險性評價。2>、泥石流預(yù)警正確和有效的泥石流預(yù)警可以極大地減少生命和財產(chǎn)的損失。正確和有效的泥石流預(yù)警可以極大地減少生命和財產(chǎn)的損失。但泥石流監(jiān)測預(yù)報還存在著預(yù)報的非確定性、預(yù)報模式難以推廣、預(yù)報沒有涉及災(zāi)害損失以及沒有成分利用氣象資源等問題 。利用 和 技術(shù), 可以幫助我們建立更加精確的泥石流預(yù)報模式, 并對泥石流的災(zāi)害損失進(jìn)行有效的預(yù)報。利用GIS可以建立泥石流空間數(shù)據(jù)倉庫, 通

10、過空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對泥石流的激發(fā)因素、爆發(fā)時間和規(guī)模與環(huán)境背景條件的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行定量分析, 以幫助我們更加深入地研究泥石流的形成機(jī)理, 建立相對精確的泥石流預(yù)報模式。在泥石流形成機(jī)理、泥石流預(yù)報模式研究的基礎(chǔ)上, 可以建立泥石流預(yù)警的知識庫, 最終建立泥石流預(yù)警專家系統(tǒng), 達(dá)到泥石流預(yù)警的智能化和自動化。4、GIS在地面沉降中的應(yīng)用GIS在地面沉降的應(yīng)用主要表現(xiàn)在地面沉降的預(yù)測。地面沉降成為制約城市發(fā)展的一個重要的因素。嚴(yán)重的地面沉降可造成地表和地下排水不暢、建筑地基下陷等災(zāi)害，對人類工程活動和生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生極大的危害。GIS提供了一種認(rèn)識和理解地學(xué)的新方式，其強(qiáng)大的空間分析功能和數(shù)據(jù)庫管理能力

11、為城市地面沉降的研究提供了一個卓有成效的途徑。GIS可以從空間和時間的角度對地面沉降進(jìn)行預(yù)測。利用GIS技術(shù)作為平臺，結(jié)合地面沉降模擬和預(yù)測方法，充分利用GPS和遙感數(shù)據(jù)，建立一個沉降動態(tài)監(jiān)測和預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)，并利用GIS實現(xiàn)地面沉降的可視化。5、GIS在水土流失中的應(yīng)用GIS在水土流失的應(yīng)用主要表現(xiàn)在水土流失的危險性評價。水土流失作為一門多學(xué)科的交叉科學(xué) ,是一個十分復(fù)雜的地學(xué)問題 ,涉及的影響因子眾多 ,與空間數(shù)據(jù)的聯(lián)系十分密切。GIS的空間分析能力、建模能力和空間數(shù)據(jù)管理能力為水土流失的分析提供了技術(shù)。GIS具有對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計的功能 空間疊加/屬性分析 ,通過宏觀分析水

12、土流失的各個影響因子 ,可以實現(xiàn)對各水土流失因子信息的自動提取;在屬性分析的基礎(chǔ)上 ,建立起水土流失評價的定量統(tǒng)計模型。一般是將影響水土流失的各因素的專題圖分別輸入 GIS并建立起完整的數(shù)據(jù)庫 ,然后通過 GIS的疊加分析Overlay 、拓?fù)浞治龅炔僮?,并配以一些特定的算法程序 ,可以進(jìn)行水土流失強(qiáng)度、水土流失危險性及各侵蝕因子的制圖操作。利用 GIS,通過將各影響因子專題圖進(jìn)行疊加 ,實現(xiàn)了小流域的水土流失危險性評價制圖。二：G IS 在環(huán)境地質(zhì)研究中的應(yīng)用隨著一系列嚴(yán)重的環(huán)境問題對生產(chǎn)、 生活的影響越來越突出, 美國、 英國、 德國等世界發(fā)達(dá)國家都不同程度地加強(qiáng)了對環(huán)境地質(zhì)的研究。同時

13、, 環(huán)境地質(zhì)工作內(nèi)容逐步擴(kuò)大到水、土污染調(diào)查評價, 城市廢棄物危害的調(diào)查評價, 以及相關(guān)地質(zhì)資源潛力和開發(fā)利用的勘查評價, 用于獲取和處理的地質(zhì)、 地理、 地形和水資源數(shù)字化信息系統(tǒng)也相繼建立。同時其工作重點、 研究方法、 技術(shù)手段也都發(fā)生了巨大的變化。表現(xiàn)在世界各國開始重視城市經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的綜合研究、 重視地質(zhì)指標(biāo)體系的研究、 重視城市環(huán)境地質(zhì)工作超前服務(wù)戰(zhàn)略的研究。在工作中特別關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險性評估、 水土污染風(fēng)險識別、 地下水資源可持續(xù)利用和城市脆弱性評價等; 在技術(shù)方法上強(qiáng)調(diào)多學(xué)科、 多種方法的配合, 尤其注重利用GIS、 RS、 GPS 技術(shù)進(jìn)行環(huán)境地質(zhì)調(diào)查、 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、 建立

14、GIS 平臺的地學(xué)信息空間數(shù)據(jù)庫和自然災(zāi)害風(fēng)險評估決策支持系統(tǒng)建設(shè)等。2010年我國把環(huán)境地質(zhì)研究資源調(diào)查與與地球化學(xué)、 地球物理相結(jié)合, 重視城市環(huán)境地質(zhì)的安全性研究; 以城市群、 城市密集區(qū)為單元, 從區(qū)域環(huán)境地質(zhì)角度、 從地質(zhì)基礎(chǔ)條件、 地質(zhì)資源潛力條件、 地質(zhì)環(huán)境條件等方面宏觀評價城市區(qū)域布局的合理性、 適宜性, 為重大工程建設(shè)及時提供需求信息。GIS在環(huán)境地質(zhì)方面的應(yīng)用主要包括以下兩個方面。1）地質(zhì)圖編制及數(shù)據(jù)庫建設(shè)1996 年, 國家計委將 “中華人民共和國1: 50 萬數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫” 編制列入 “九五科技攻關(guān)計劃” 。該項目以M apGIS510 軟件為平臺, 應(yīng)用GIS 技

15、術(shù), 采用計算機(jī)軟件制圖的方法, 編制建立覆蓋全國的地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫于1999年完成，同期, 我國研制了一系列的數(shù)字地質(zhì)圖標(biāo)準(zhǔn), 如 數(shù)字化地質(zhì)圖圖層及屬性文件格式(DZö T 01971997)、 區(qū)域地質(zhì)圖圖例(1: 50000) (GB95899)、 地質(zhì)圖用色標(biāo)準(zhǔn)及用色原則 (DZö T 01791997)和 地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)工作指南(210 版) 等。目前我國開發(fā)的基于GIS 技術(shù)的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要有中國地質(zhì)科學(xué)院成礦遠(yuǎn)景區(qū)劃室基于空間GIS 在A rc Info 軟件平臺上完成的中國地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫、 1: 500 萬中國礦產(chǎn)資源找礦信息庫的系列建設(shè); 中國地質(zhì)科

16、學(xué)院礦床地質(zhì)研究所以美國Cali per 公司Map titude WebGIS 產(chǎn)品為平臺, 利用ASP (Act ive Server Pages)技術(shù), 開發(fā)出因特網(wǎng) “中國礦產(chǎn)資源數(shù)據(jù)庫” , 實現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)共享。系統(tǒng)論述了數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)建模理論、 技術(shù)和方法, 為我國地學(xué)空間信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和地質(zhì)圖信息化、工程化提供了新思路。2）資源評價與環(huán)境管理應(yīng)用GIS 的空間分析功能對各種各樣的不同比例尺的地質(zhì)信息、地質(zhì)找礦信息、地質(zhì)工程信息等進(jìn)行組合、匹配、 疊加、篩選、融合以達(dá)到對“5P”地段的圈定。研究利用GIS 技術(shù)對長江三角洲地區(qū)的土地資源、 長江岸線資源和灘涂資源以及太湖水環(huán)境

17、進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和穩(wěn)定性進(jìn)行評價; 黃潤秋等對應(yīng)用GIS 技術(shù)實現(xiàn)區(qū)域生態(tài)地質(zhì)環(huán)境評價的方法和流程等方面做出了指導(dǎo)性的論述。已有研究顯示, 我國GIS 礦產(chǎn)資源評價的思路正由以資源技術(shù)評價為主, 逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橘Y源環(huán)境評價、 技術(shù)評價和經(jīng)濟(jì)評價為一體的綜合評價。三：GIS在地質(zhì)剖面繪圖的應(yīng)用地質(zhì)剖面圖是地質(zhì)層在垂直向上最直觀最有效的表達(dá)方式。它主要用于配合地形地質(zhì)圖了解礦區(qū)地質(zhì)全貌, 是礦山總體設(shè)計依據(jù)之一。通過剖面圖可以更清楚地了解區(qū)內(nèi)巖層 ( 或礦體) 在地下深處的延展、 分布情況和構(gòu)造特點, 對于認(rèn)識各種地質(zhì)體和礦床賦存的地質(zhì)條件和時空分布規(guī)律, 指導(dǎo)礦產(chǎn)資源和工程地質(zhì)勘探, 都具有重要的意義。

18、GIS 的出現(xiàn)為地質(zhì)工作者帶來新的契機(jī)。 GIS是一種融計算機(jī)圖形與數(shù)據(jù)庫于一體、 用于存儲和處理空間信息的現(xiàn)代高新技術(shù), 它能將地質(zhì)體地理位置與相關(guān)地質(zhì)屬性有機(jī)結(jié)合起來, 按照各種實際需要準(zhǔn)確真實、 圖文并茂地把它們輸出給用戶, 同時借助其獨有的空間分析功能和圖示化表達(dá)能力, 幫助地質(zhì)工作者進(jìn)行各種地質(zhì)輔助決策分析, 是一種可以超越傳統(tǒng)方法解決地質(zhì)問題的先進(jìn)手段。3.1 剖面數(shù)據(jù)分析 由于自動生成地質(zhì)剖面圖是根據(jù)某一方向一定數(shù)量的控制性地質(zhì)鉆孔繪制而成, 因此, 精確描述這些鉆孔的位置信息就顯得特別重要。根據(jù)通用 GIS 軟件的設(shè)計思想, 只要獲知所有控制性地質(zhì)鉆孔的地理坐標(biāo), 便可在地圖上確定其位置。3.2 柱狀圖的繪制 剖面圖的繪制是以鉆孔柱狀圖為基礎(chǔ)的, 因此繪制鉆孔柱狀圖是實現(xiàn)剖面繪制的前提。鉆孔柱狀圖生成的主要過程是: 從數(shù)據(jù)庫中提取相應(yīng)的鉆孔數(shù)據(jù)和巖性數(shù)據(jù), 通過 EasyMap 已有的自動生成柱狀圖功能生成柱狀圖。2.3 剖面圖的繪制一是剖面線的連接; 二是巖性符號的填充。四：三維GI