基于GIS的公路地质灾害防治管理体系的设计与开发

【摘 要】本论文是基于GIS对河北省公路地质灾害防治管理体系进行的设计与开发,论文结合省内公路地质灾害防治的工作现状、地质灾害防治管理工作中存在的问题和公路地质灾害防治管理体系的建设方案,进而对公路地质灾害防治管理体系进行的设计与开发,采用Mapinfo+MapBasic的开发模式建立网络运营系统,实现省内公路地质灾害防治信息管理.

【关 键 词】公路地质灾害；防治信息管理体系；网络运营系统

前言

河北省地质环境而言,东临渤海,西依太行,南接黄河,北靠燕山,地质环境复杂,公路地质灾害也时常发生,如滑坡、泥石流等.公路地质灾害的不断增多,建立公路地质灾害防治信息管理体系的必要性日益凸显,通过该体系的建立,从而减少由公路地质灾害引起经济损失和人员伤亡.

1.开发与实现的技术路线

公路地质灾害防治管理体系在开发建设采用Mapinfo+MapBasic的开发模式,开发建设过程中要涉及到计算机技术、数据库技术、Mapinfo技术、Mapbasic程序设计以及网络技术等,从长远、整体、可持续发展的角度看,系统应尽量采用最先进的IT技术保证系统的先进性、可发展性、系统的资源共享和开放.

本系统的开发采用的此种开发模式,结合GIS软件和可视化语言的二次开发方式,也是当今GIS进行二次开发的主流方向.其优点显著,既能充分利用GIS工具软件对空间数据库进行管理、分析,也可以充分发挥可视化开发语言的方便、高效等优点.集合二者的优点,不仅提高了开发效率,而且开发出来的应用程序外观美观、操作性高,且可靠性好、易于移植、便于维护.

2.开发原则与目标

2.1体系开发的原则

可靠性：该体系的设计与开发首先应遵循可靠性,在数据库设计方面筛选清晰、科学、可靠性高的数据,保证体系的科学性和可靠性.

可操作性：数据库的建立和体系的开发可以满足地质灾害及相关决策部门对信息的查询,用户可以自己操作,具有很好的实用性,可操作性.

规范性：体系的设计开发应规范相应的系统符号、信息编码、精度和坐标系统等.

可维护性：防治管理体系开发建立完成以后,应可以对其数据库进行更新和维护,当出现新的地质灾害时,应尽早更新数据库,从而保证其科学性.

2.2体系开发的目标

其设计目标为：应用于公路地质灾害信息的防治管理,可以实现公路地质灾害信息的录入、查询、分析、统计和输出等功能.利用开发平台（GIS）特点、计算机技术和Inter网络实现体系的统一管理和信息共享.为政府决策部门及时提供相关公路地质灾害信息,将灾害损失降至最低.

3.设计与开发

结合省内在建和运营中的公路的一些重点地质灾害突发路段的工程实际情况,利用GIS的空间分析能力和图像处理能力,以重点发生公路地质灾害路段的地形、地貌、天然降水量、地下水径流等数据的变化情况为计算分析基础,以解决公路地质灾害信息处理的相关问题,该防治体系从数据信息的获取、存储、查询和处理入手,提供地质灾害的动态查询和实时分析.

3.1数据库模块的设计与开发

公路地质灾害数据内容涉及信息量大,内容冗杂,且来源不同,可称之为多源化数据,按其数据类型可大致分为：图像、图形和文字数据信息.这就决定我们设计开发的数据库为广义的数据库类型,公路地质灾害数据库模块分为空间数据库和属性数据库两部分,空间数据库记录的是数据的空间信息和图元的基本属性,属性数据库记录的是文本、数值及对象.

3.2公路地质灾害评估模块的设计与开发

公路地质灾害危险性评估理论很多,包括：灰色理论、模糊综合评判法、稳定性模型综合评判等.但没有哪一种理论能够适应所有的工程和地质情况.鉴于此,本研究使用一种综合评估预报理论.此模块的设计与开发主要依托于以下三个方面的内容：

3.2.1公路地质灾害评估模型设计

公路地质灾害评估模型主要分为公路地质灾害危险性评估模型和公路地质灾害危害性评估模型；

公路地质灾害危险性评估模型的设计主要考虑地质灾害现有的发育程度及地质灾害的发展趋势.对已经存在的公路地质灾害进行分析,对存在时间较长的地质灾害应重点考虑其历史重复性,根据分析结果,给出公路地质灾害发育强度的评价结论.对已经发生且发生历史较短的地质灾害,和潜在的公路地质灾害主要分析其灾害的发展趋势的影响,对其发展趋势进行预测,生成发展趋势的预测成果.

公路地质灾害危害性评估模型的评价结果主要为评估已存在的公路地质灾害对自然、社会和人民已经造成的影响,主要包括直接、间接经济损失和社会影响等.该模型的评估主要依托于灾害对经济财产造成的损失,适当考虑其对社会的进一步影响.主要以公路地质灾害的危害程度和规模为依据,属于公路地质灾害现状的评价.

3.2.2评估模块的框架结构

参与评估的地质灾害评估的只包括常见的公路地质灾害类型：崩塌、滑坡、泥石流和地裂缝等.评估模块框架见图3-1所示.

3.2.3评估模块的基本算法

不同的模型采用的具体运算方法虽然有所不同,但是基本思路相同,均采用有限单元法.每一个单元是模型评价的一个基本单位,而数据模型运算的基础是单元数据,数据预处理就是将模型所需要的各种灾害按模型的具体要求进行单元化,网格化.

3.3防治管理体系主体的设计与开发

3.3.1程序设计与开发的思路

程序设计与开发的基本思路就是选择适合于该公路地质灾害防治管理体系的硬件平台和软件平台

硬件环境的选择主要以中高端微型计算机为核心,外部其他设备（扫描仪、打印机、磁盘、绘图仪等）灵活选择,支持多种输入输出管理方案,为该体系的进一步完善打好基础.

软件环境的选择以Mapinfo软件为开发平台,利用该平台提供的函数库,开发语言库,结合VisualBasic语言,确定该软件开发环境为：

WindowsXP+Mapinfo开发平台+VisualBasic、Mapbasic开发语言.

3.3.2体系主界面的设计

该体系的基本界面是一个地质灾害信息系统多文档界面窗口,自动启动多文档窗口见图3—2,它包括边框、标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、灾害工程集管理区域和数据窗口显示区域.该窗口为本系统的主控窗口.系统所提供的功能,均在该窗口下完成.

边框、标题栏、菜单栏、工具栏和状态栏都具有和windowsXP一样的属性.

3.3.3体系的数据管理

公路地质灾害防治管理体系的数据管理主要涉及图形数据管理和属性数据管理两个方面；数据的管理是对其相应的图形和属性进行输入、编辑、查询和维护等,其中属性数据也是对其图形数据的有力补充和完善.

4.结语

本文旨在结合河北省公路地质灾害频发的情况,利用地理信息系统（GIS）的相关功能设计开发公路地质灾害防治管理体系,对省内公路地质灾害信息进行管理,为地质灾害管理决策部门及相关部门提供控制和防治公路地质灾害的依据,从而减少公路地质灾害造成的经济财产损失和社会影响.