3S技术在自然灾害学中的应用.docx

3S技术在自然灾难学中的应用摘要：自然灾难学作为一门综合性的穿插学科，对其相识和探讨离不开众多理论以及科学技术的支撑。3S技术集成了GIS、RS以及GPS三者的优点，依靠其高效的对地观测和数据采集的实力，并结合其功能强大的数据处理、分析及建模实力，使得其在自然灾难中的应用越来越广泛，如在救援保障、灾难评估分析、灾难监测、灾难建模等领域都起到手:要作用。3S技术的广泛应用使得对自然灾难的相识和探讨变得更加的深化，包括其形成机理、孕灾环境以及致灾因子等，有助于区域的风险脆弱性评估和分析，也有助于完善应对灾难的防护措施，并为灾难救援供应了保障，在肯定程度上降低了人员伤亡以及财产损失。本文着重从灾前、灾中以及灾后三个不同时间段进展阐述，说明3S技术在自然灾难学中的重要应用和作用。关键词：3S；GPS；地理信息系统：遥感；自然灾难；应用1引言自然灾难是指对人类生存带来威逼或者损害人类生活环境的一些自然现象，其内涵是由自然事务或力气为主因造成的生命伤亡和人类社会财产损失的事务，例如地震、洪涝、干旱、台风、泥石流、沙尘暴、风暴潮以及草原和森林火灾等。自然灾难的发生会给人们的生产生活带来不同程度的影响，会对区域的社会、经济、自然环境等方面造成不同程度的破坏，甚至会危及人们的生命。但作为自然现象，大局部自然灾难又是不行防止的，且其发生具有广泛性、区域性、频繁性以及不确定性等特点国。但随着人们对自然环境的探讨渐渐加深以及科学技术的飞速开展，使得人们对自然灾难的探讨和相识更加深刻，也渐渐驾驭了其发生的机理以及应对方法，特殊是随着对自然灾难的观测或模拟手段的不断丰富、救援保障实力的不断提升，使得自然灾难变得不再那么生疏和可怕，其对人类的影响与过去相比也得到了肯定程度的减轻。3S技术是地理信息系统(Geogr叩hieInformationSystem)、遥感(RemoteSensing)全球定位系统(GIobaIPoSitiOningSyStem)三者的简称。遥感(简称RS)主要用于大范围快速、精准、实时、重复性的获得地球外表及其之上大气层的空间、光谱及气象信息；全球定位系统(简称GPS)主要用于全球性或区域性的全天候、实时、高精度的空间定位及导航效劳，如美国的GPS.俄罗斯的G1.ONASS以及中国的“北斗等；地理信息系统(简称GIS)那么主要用于空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等12，叫3S技术最先应用与地理学和空间科学，主要用于对地观测与采集数据，并可以对数据进展管理、处理、分析和建模等，以此从中开掘新的学问和经验。而自然灾难正是发生于或表现于地球表层及其上下肯定空间范围，并使得地表发生了肯定程度的改变，此外导致自然灾难的孕灾环境、致灾因子等也与地表自然地理环境以及人文要素等亲密相关，而这些自然灾难相关要素都可以通过3S技术将其采集或者抽象的表达出来，并能对其进展处理和分析，这也正满意了当前自然灾难学探讨的要求，就是能更加直观、真实、高效、精确的模拟和分析灾难。因此，3S技术的优点使得其在自然灾难学中的应用越来越广泛，下面就3S技术在自然灾难学中的应用分为灾前、灾中以及灾后三个时间段来阐述。2 3S技术在灾前的应用2.1 历史自然灾难统计分析主要是对历史自然灾难数据的统计、建库及分析。对历史自然灾难的探讨，一是有助于更好的相识不同灾种自然灾难的发朝气理、孕灾环境以及其对区域自然和社会经济等方面的影响；二是有助于从中吸取经验和教训，以史为鉴，防止将来灾难再次驾临时产生不必要的损失。GlS对空间数据有着很好的获得、管理、处理、分析以及显示实力，特殊是诸如Geodatabase等功能强大的关系型数据库在GIS中的应用，使得GIS能够对困难的空间数据及其属性数据进展管理和处理，而GIS的根本内涵在于可以将现实世界中的各种事物或过程及其之间的空间关系抽象成点、线、面之间的空间拓扑关系，因此可以将历史自然灾难的孕灾环境、致灾因子、承灾体以及区域自然、社会、经济、人文等要素抽象成空间数据以及属性数据录入到GIS数据库中，在GIS中对其进展再现和相应的处理分析。此外强大的空间分析功能也是GIS区分与其它信息系统的一个重要方面，诸如最常用的空间查询与量算、地统计分析、空间插值、趋势分析、缓冲区分析以及路径分析等，通过对历史自然灾难数据运用这些空间分析，可以从中获得深层次的经验和学问，并可以更加定量化的相识这些自然灾难。同时GlS也拥有很好的三维分析实力，通过对发生自然灾难的区域进展三维建模，并结合各项属性数据，可以将历史自然灾难更加直观生动的呈现出来已叫2.2 建立灾难预料模型3S技术在这方面的主要应用就是利用已有灾难数据建立相应的自然灾难模型并预料将来可能会发生自然灾难的区域或者几率。随着对地观测技术的开展，现如今对一局部自然灾难已经可以进展提前预知和监测了，譬如台风、沙尘暴、洪涝等自然灾难，这些都可以通过卫星影像在其形成时便可进展实时的观测，其未知性及不确定性较小。但对于其余的自然灾难提前预知较为困难，并不能有效的对其进展提前预知和观测，往往其发生时便已造成了巨大的破坏，如地震、泥石流等。但这并不是说对这些自然灾难的发生完全不能预料，因为它们发生的不确定性中也伴随着许多的确定性，如孕灾环境、致灾因子、自然及社会环境等,当区域的这些确定性因素到达肯定条件或者临界值时，相应的自然灾难便有很大的发生概率口。叫。因此，完全可以利用这些确定性因素作为参数来建立灾难预料模型，以此来对可能会发生自然灾难的区域或者几率进展预料，起到提前预防的作用。2.3 风险脆弱性评估3S技术在风险脆弱性评估中的应用，主要是通过实地调查和收集数据，对区域的自然、社会、经济以及人口等环境因素进展评估，推断其发生自然灾难的风险如何，以及其面对自然灾难时的脆弱性程度，以此来发觉区域在面对自然灾难时的薄弱环节并刚好稳固加强【以。通过RS以及GPS来获得区域地质、地貌以及环境等信息，结合实地调查数据，综合分析区域在面对自然灾难时的风险脆弱性，以此来为政府决策供应看法和支持。特殊是对于泥石流、洪涝、山体滑坡、地震等自然灾难来说，事先对区域进展风险脆弱性评估尤为重要，因为这些自然灾难的孕灾环境或者说在什么样的环境中具有很强的破坏力等都是较为清楚的，譬如区域地质地貌、土壤类型、山体坡度、植被覆盖状况、建筑物质量、人员分布、排水系统等等，对包括这些因素的区域各方面环境进展彻底的评估排查，并利用GIS来制作区域自然灾难风险脆弱性专题图，可以为区域规划建立供应重要参考，防止灾难驾临时造成重大人员伤亡及财产损失口3叫2.4 对地监测前面已经提到，通过RS等对地观测技术，可以对某些自然灾难进展提前预警以及实时监测，从而大大削减其对人们生命财产等的威逼，譬如台风、沙尘暴、森林及草原火灾等【网。现在的气象卫星以及其它遥感卫星可以实现对地的全天候、实时、可重复性的观测，特殊是对于像台风、森林草原火灾等易于观测且造成危害之前有肯定时间段的自然灾难来说，这一应用可以刚好发觉灾情并疏散人员，极大的降低了灾难驾临时的人员伤亡及财产损失口7叫此外也有一些应用是将传感器与GIS和GPS相结合来监测自然灾难的发生，如在森林中布置热传感器和GPS定位装置，将其与GIS相连接，那么一旦发生险情时，管理人员可以在第一时间通过GIS获知发生险情的位置等信息，为应对供应了宝贵的时间。3 3S技术在灾中的应用3.1 应急指挥与救援保障当诸如地震、泥石流、洪涝等自然灾难发生时，可能在很短的时间里便造成了很大的破坏，如房屋倒塌、道路损毁、通信和电力中断等，这给疏散和救援造成了诸多不便，特殊当其破坏或影响的范围很大时尤为如此。而基于3S技术建立的灾区应急保障救援指挥系统那么可以为灾区的应急指挥和救援供应强有力的保障。这是一个综合性的系统，该系统可以通过RS或者航拍等获得灾区实时灾情影像，通过其推断灾情开展、受灾程度以及重灾区的位置，结合城镇及人口分布图、区域地质地貌环境等，快速制定救援路途和方案31.GPS可以用来定位空间位置，特殊是对于国产“北斗”导航卫星来说，其供应了短报文效劳，这对于深化灾区的救援人员来说，可以利用GPS刚好的汇报灾情、呼叫救援、发送位置等。利用GlS结合实测灾情数据或者预先建立的灾难评估预料模型，可以对灾区的灾情开展、受灾分布、灾难实时评估、次生灾难预料等进展分析和推断，为下一步的救援决策供应支持Ri1.此外，该系统还可以发挥灾情发布、物资调度等作用，总之，利用这样一种基于3S的综合应急指挥和救援保障系统，充分发挥3S技术各自的优点，可以在灾难发生时对受灾区的灾情进展全面的相识和分析，并供应刚好的救援保障和决策方案，尽量削减了人员伤亡和财产损失。3.2 收集和管理灾情数据收集灾难发生时的灾情数据有助于灾后评估之用，为后续的灾难探讨供应真实牢靠的数据。而灾难发生时的破坏性往往导致人员进出灾区会比拟困难，且伴有很大的危急性，所以人工收集灾情数据并不便利，这就要依靠RS和GPS技术等来实时获得大范围的灾情数据，并将其传回地面，通过GlS处理后存储在GIS数据库中，为灾后评估和探讨供应原始资料。4 3S技术在灾后的应用4.1 灾后救援灾中救援主要是受灾人员的紧急转移安置，而灾后救援主要是深化灾区发觉并抢救来不及转移的受伤及失踪人员。特殊是对于破坏程度较大的自然灾难来说，其对灾区的道路、电力、通信、建筑等可能会造成严峻破坏，阻碍了救援人员刚好精确的深化灾区内部，这使得灾区中的受灾人员得不到刚好的医疗救援以及物资补给，错过了救援的黄金时期，增加了人员的伤亡。而利用3S技术那么可以在肯定程度上提高灾后救援的时效性和精确性，利用遥感RS可以获得灾区实时影像，结合受灾之前的影像以及城镇、人口分布状况，快速确定重灾区、次生灾难区以及高风险区等，合理支配救援人员、次序以及方式，同时可以结合GIS确定相宜的救灾路径，GPS可用于为深化灾区的救援人员导航以及呼叫救济冲刈。总之，综合3S技术的优点，可以为制定灾后整体救援方案供应参考，提高了灾后救援的刚好性、有效性和平安性等，为灾后救援供应了有力的保障。4.2 灾后评估在灾难发生后，须要刚好的对灾难的各方面影响做一个全面的评估，如人员伤亡、受灾面积、经济损失、生态环境损失、区域地质地貌改变等，更重要的是须要评估受灾区在灾后的风险脆弱性、自然和生态环境改变以及发生其它次生灾难的可能性磔）。这里就可以借助RS和GPS等工具收集的灾区影像数据以及其它灾情数据，利用GIS对空间及属性数据强大的处理、分析和显示实力，绘制灾情开展图、受灾等级图、灾难损失图、区域风险图、次生灾难图等专题地图，用于对灾难进展评估并作为后续决策的参考，同时依据数据利用3S技术分析灾区的生态自然环境以及地质地貌受破坏状况,推断其将来重建或复原的可能性及难度匹2叫灾后评估是一项浩大的作业，且灾区困难的环境使得人工作业并不志向，而3S技术对大范围区域的空间和属性数据的采集、处理、分析等实力却显得更加快速、精确。4.3 灾后规划与重建灾区的灾后重建是一个须要倍加严谨的课题，因为要考虑到诸方面的因素以及可行性，如须要考虑灾区的地质构造改变、生态环境改变、发生次生灾难的风险、地貌改变、再次面对灾难时的脆弱性程度、受灾人员的心理和情感等因素，综合各方面考虑后才能确定灾后重建的可行性M1.然后再确定是原地重建？还是移址再建？如何选址？重建方案等，而对于像地质构造、生态环境改变等因素来说，利用3S技术在灾后评估阶段就可以完成了，这里要做的是利用GIS技术依据这些评估得到的数据和结论，综合起来分析灾区重建的可行性、确定相宜的重建地址并规划合理的重建方案13。万叽5结语自然灾难作为一种自然现象是无可防止的，且其发生时往往会造成巨大的破坏，特殊是对于像地震、泥石流、台风等灾难可能瞬间就会带来很大的人员伤亡和财产损失，同时也会对区域自然生态环境、社会经济等造成重要影响。而对自然灾难的探讨有助于我们深化了解其形成机理、致灾因子、孕灾环境等，从而可以比照现实世界中的状况并刚好发觉灾难易发区以防止不必要的损失，也有助于我们了解如何防范这些自然灾难或者实行怎样的措施来降低灾难所带来的损失。随着科学技术的开展，现如今对自然灾难的预料、监测、防治、分析、建模等方法和技术不断提高，人们对自然灾难的相识也越来越透彻,如何应对自然灾难的方法也越来越完善。譬如对于像台风、雷电、沙尘暴、森林草原火灾等自然灾难，已经可以通过空间观测技术如遥感(RS)等对其从产生的那一刻起便进展实时的监测，甚至能对其运行的路途、强度、影响范围等做出预料，为人员转移和财产安置赢得了宝贵的时间，而建模方法和技术那么可用于对区域灾难风险的评估以及灾难预料。可以说科学技术的进步让自然灾难学的探讨变得更加高效、快捷、精准，最关键的是降低了自然灾难所带来的人员伤亡以及财产损失。3S技术在现代自然灾难学探讨中有着广泛而不行或缺的应用，正如前文所提到的，无论是在灾前、灾中还是灾后3S技术都发挥了其重要作用，促进了自然灾难学的开展和进步,加深了人们对自然灾难的相识，提高了人们对自然灾难的观测、模拟以及应变实力，在肯定程度上帮助人们减轻了自然灾难的影响。因此可以说，现代自然灾难学的开展离不开3S技术的推动，3S技术的进步也离不开自然灾难学的应用，二者有着联系严密。当然，自然灾难学涉及的学科和领域颇多，3S技术也仅仅是其所采纳的一种探讨方法和手段，但不行否认的是，3S技术在当前及将来自然灾难学探讨中的作用是不能无视的。参考文献:(1黄崇福.自然灾难根本定义的探讨J)自然灾难学报，2021,05:41-50.(2赵英时.遥感应用分析原理与方法MJ.北京：科学出版社，2003.(3黄杏元，马劲松.地理信息系统概论MJ.北京：高等教化出版社，2021.(4J徐榕培，徐士进，董少春.基于GIS的历史自然灾难数据库设计与实现J).测绘科学，2021,01:85-88.(5周琼.云南历史灾难及其记录特点U1.云南师范高校学报(哲学社会科学版)，2021,06:17-30.6楼少甫，查甫生，崔可锐.基于GIS的霍山县滑坡地质灾难统计分析A.2021年全国工程地质学术大会论文集CJ,2021:5.(7吴宏，董金义，李瑞冬，张华伟，尚海龙，曾建军.三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用几冰川冻土，2021,02:383-388.(8焦道振，谢荣安，杨贤伟.三维GI5平台的地面沉降地质灾难信息系统探讨J.测绘通报，2021,11:120122.(9消凤伟，杨永国，邓世赞，陈翔宇.洪水灾难模拟及评估J.地理空间信息，2021,04:122-124.(10张桂荣.基于WEBGIS的滑坡灾难预料预报与风险管理DJ.中国地质高校，2006.(11周伟，袁春，李江风.基于GIS的地质灾难预料一一以清江流域为例JJ.中国地质灾难与防治学报，2002,04:79-84.12刘斌涛，陶和平，刘邵权，于慧.川滇黔接壤地区自然灾难危急度评价J地理探讨，202302:225-236.(13邵步粉，蒋滔，姚林塔，吴启树.基于GlS的福建省高温灾难风险区划探讨A第31届中国气象学会年会S4极端气候事务和灾难风险管理。.气候改变与低碳开展委员会、国家气候中心:2021:7.14蒋庆丰，游珍.基于GIS的南通市自然灾难风险区划J.灾难学，2005,02:110-114.15王莺，沙莎，王素萍，王劲松，姚玉璧.中国南方干旱灾难风险评估A.第31届中国气象学会年会S5干早灾难风险评估与防控C.中国气象学会:2021:13.(16乌云德吉.基于GI5的草原火遥感监测与火险评估D内蒙古师范高校，2021.17陈育峰，何建邦.遥感与地理信息系统体化技术在重大自然灾难监测与评估中的应用J).自然灾难学报，1995,04:16-22.18王让会，卢新民.干旱区自然灾难监测预警系统的般模式一一以塔里木盆地为例几千旱区资源与环境，2002,04:64-68.(19李水旺，田才智.基于GIS的马路自然灾难的预警预报系统探讨J测绘科学，2021,03:155-158.20王建勋.GIS地震应急决策系统分析探讨J.防灾减灾学报，2021,03:59-61.21蒲柯.GIS在综合应急指挥系统中的应用D.电子科技高校，2021.22杨斌，蒋晓君.WebGIS技术在地震应急指挥信息系统中的应用J.内陆地震，2021,01:48-54.23高杰，冯启民，吴允涛，贾姑.地震应急响应系统探讨J.自然灾难学报，2007,06:180-186.(24李珊.地震灾难救援协同平台构建及关键技术探讨D.成都理工高校，2021.(25李.RS和GlS支持下地宸灾区的生态平安评价D.成都理工高校，2021.(26张京红，刘少军，田光线，蔡大鑫,许向春，谢瑞红.基于GlS的海南台风灾难评估业务系统研发与应用气象探讨与应用，2021,S2:116-117(27丁明涛，庙成.基于GIS的芦山地震灾区滑坡灾难风险评价JJ.自然灾难学报，2021,04:81-90.(28张海峰，白永平，刘峰贵.基于GIS的青南高原自然灾难综合区划探讨JJ.干旱区资源与环境，2021,07:99-104.29铁永波.强震区城镇泥石流灾难风险评价方法与体系探讨DJ.成都理工高校，2021.30徐玖平，王鹤.自然灾难灾后重建技术及实践的探讨进展J.灾难学，2021,01:98-111.(31吴宏，董金义，李瑞冬，张华伟，尚海龙，曾建军.三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用冰川冻土,2021.02:383-388.