基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析图文.docx
《基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析图文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析图文.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析图文
基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析-图文
毕业设计（论文）任务书
题目：
基于GIS的地质灾害与坡度和相对高差相关性分析学生姓名：
班级：
学号：
题目类型：
应用型指导教师：
一、设计参数
1、地质灾害与GIS的相关知识
2、基于GIS的地形坡度、相对高差的提取3、相关系数知识
二、设计（论文）任务及要求
1、熟悉arcgi软件；
2、图像纠正、灾害数据数字化，基于DEM的坡度、相对高差的提取；3、地质灾害与坡度、相对高差的叠加与计算；4、灾点在相对高差与坡度上位置相关性计算；5、相关性分析。
三、各阶段时间安排
设计内容查阅文献（10篇，其中要求有1-2篇英文文献）撰写文献综述总结拟定本课题的设计方案、技术路线熟悉arcgi软件周数4周2周1周2周图像纠正、灾害数据数字化，基于DEM的坡度、相对高差提3周取，相关性计算与分析
毕业论文撰写毕业答辩
3周1黎立张黎建地质灾害风险评估中GIS技术的应用分析中国新技术新产品2022no.07
2卢全中彭建兵地质灾害风险评估研究综述长安大学灾害学200312第18卷第4期
3姚明波孔志刚戴家胜GIS技术在地质灾害研究中的应用中国水运200612第4卷第12期
4吴京何必李海涛地理信息系统应用教程清华大学出版社15-16页5郭芳芳扬农孟辉张岳桥叶莹莹地形起伏度和坡度分析在区域滑坡灾害评价中的应用南京大学中国地质20222第35卷第1期6池建地理信息系统清华大学出版社13-31页
7王小东基于GIS的地质灾害数据库设计河南大学学报20076第26卷第3期
第一章研究方向.................................................................................................................1
1.1引言........................................................................................................................11.2研究的意义............................................................................................................21.3研究的内容............................................................................................................2第二章地质灾害与GIS......................................................................................................3
2.1地质灾害................................................................................................................32.2地理信息系统（GIS）...............................................................................................3
2.2.1GIS的简介..................................................................................................32.2.2GIS的特征..................................................................................................32.2.3GIS的功能..................................................................................................42.2.4ArcGIS平台.................................................................................................42.3相对高差、坡度与地质灾害................................................................................4第三章基于GIS的坡度、相对高差计算方法.................................................................5
3.1相对高差和坡度简介............................................................................................53.2坡度........................................................................................................................53.3相对高差................................................................................................................73.4灾害数据................................................................................................................7第四章研究数据的获取.....................................................................................................8
4.1灾害数据获取........................................................................................................8
4.1.1图像纠正.....................................................................................................84.1.2灾害数据数字化.......................................................................................104.2灾害数据数字化成果图......................................................................................124.3基于DEM的坡度提取.......................................................................................17
4.3.1坡度的提取和生成坡度图.......................................................................174.3.2灾害点坡度的提取...................................................................................194.3.3灾害点坡度的提取结果图.......................................................................234.4基于DEM的相对高差的提取...........................................................................25
4.4.1高程（DEM）提取..................................................................................254.4.2相对高差的提取与相对高差图的生成...................................................25
4.4.3灾害点相对高差的提取...........................................................................274.4.4灾害点相对高差的提取结果图...............................................................30
第五章灾害数据处理与分析...........................................................................................32
5.1数据格式转换.......................................................................................................32
5.1.1栅格数据向矢量数据的转换...................................................................325.1.2矢量数据向栅格数据的转换...................................................................335.2地质灾害与坡度、相对高差的叠加计算..........................................................335.3灾害点坡度、相对高差值的分类......................................................................34
5.3.1灾害点坡度、相对高差值的分类方法...................................................345.3.2各灾害点坡度、相对高差值的分类结果属性表...................................395.4平均坡度的计算与分析......................................................................................415.5属性表的导出......................................................................................................42
5.5.1导出步骤...................................................................................................425.5.2表格中灾害个数的计算与统计步骤.......................................................435.6灾害的统计结果与分析......................................................................................44
5.6.1崩塌灾害与坡度、相对高差关系统计结果与分析................................445.6.2滑坡灾害与坡度、相对高差关系统计结果与分析................................455.6.3泥石流灾害与坡度、相对高差关系统计结果与分析............................465.7地质灾害与相对高差和坡度的相关性分析.......................................................47
5.7.1相关系数的计算方法................................................................................475.7.2相关系数的计算与统计结果....................................................................485.7.3相关性的分析............................................................................................495.8结果分析..............................................................................................................50
5.8.1得出结论....................................................................................................505.8.2成果分析....................................................................................................50
第六章结束语...................................................................................................................51参考文献.............................................................................................................................52致谢.....................................................................................................................................54外文翻译.............................................................................................................................56
第一章研究方向
1.1引言
今年来,各种地质灾害对我国危害程度日益加重,地质灾害造成的损失逐年增加,造成巨大的经济损失所谓地质灾害,指由于地质因素的存在和变化能够对各类建筑和工程造成破坏并招致显著的经济损失,对人民生命和生产安全构成威胁,对城乡和区域环境产生危害的各类地质作用和现象而且随着社会的进步,政府部门及基层广大群众提高了对地质灾害的重视程度.对政府而言,它需要了解辖区内的地质灾害发育规律,以便采取相应的防治措施;对群众而言,则关系到他们的切身利益,他们需要知道灾害会不会发生,需不需要搬迁等信息.。
通过对相对高差和坡度地貌学中描述地貌形态的两个重要参数的研究，确定相对高差和坡度对地质灾害的影响作用和预测灾害的发生，帮助政府对地质灾害做出科学预报和有效防治，降低和减少地质灾害对国家建设和人民生活的影响。
而地理信息系统（GIS）是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据的一种技术，它为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台。
从20世80年代以来，GIS在灾害管理中得到逐步深入的应用：
从简单的灾害数据管理、多源数据集数字化输入和绘图输出，到DTM和DEM模型的建立和使用；从GIS结合灾害评价模型的扩展分析；到GIS与决策支持系统的集成。
GIS的核心是空间数据管理子系统，由空间数据处理和空间数据分析构成。
运用GIS所具有的数据采集和提取、转换与编辑、数据集成、数据的重构与转换、查询与检索、空间操作与分析、空间显示和成果输出及数据更新等功能，我们可以根据地质灾害评估的需要，建立以GIS技术为基础的、用于地质灾害评价的空间分析模型，评价结果可以图层的形式显示或者报表、表格形式输出，为专业部门或决策部门提供灾害管理和决策依据。
本文主要简述利用ArcGIS软件由矢量地形图生成TIN,进而得到坡度图、及高程图的方法,分析地质灾害与相对高差和坡度之间的关系从而帮助政府人员合理科学的预防地质灾害和管理规划地质灾害区的建设与
开发。
1.2研究的意义
在面对各种地质灾害频发的今天,确定灾害发生的时间、地点、规模显得尤为重要。
因为地质灾害的强大破坏力和对经济的巨大影响使得人们要对它做到足够的认识和预报。
而且地质灾害对人民生命和生产安全构成严重威胁，政府部门及基层广大群众更是提高了对地质灾害的重视程度.所以无论从政府方面出发还是从人民方面出发，如何有效的治理和预防地质灾害的发生已经成了人们必须思考的问题。
政府急需了解辖区内的地质灾害发育规律,以便防治。
群众需要知道灾害会不会发生如何应急。
本文就是致力于研究地质灾害与坡度、相对高差之间的关系来确定灾害发生的时间、地点、规模等问题，为政府宏观决策人民如何防灾减灾做出科学依据。
通过研究灾害地区灾害数据，得到统计直方图以及分析结果来帮助政府对地质灾害做出科学预报和有效防治，降低和减少地质灾害对国家建设和人民生活的影响。
达到人们对地质灾害的科学认识和合理预防。
1.3研究的内容
在地质灾害高发的今天，研究地质灾害的方法越来越成熟，工具也越来越多。
而地理信息系统（GIS）就是一种研究地质灾害理想工具，它有着不可替代的优势与功能。
它不仅可以有效的表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据，也可以为人们提供一种快速展示有关地理信息和分析信息的新的手段和平台。
本文就是基于GIS利用ArcGIS软件平台研究灾害地区（甘肃甘谷地区）的各种灾害的发生与坡度、相对高差之间的关系。
提取出坡度图、相对高差图,统计得到坡度、相对高差与各种灾害（滑坡、泥石流、崩塌、不稳定斜坡）之间的关系直方图并加以分析，确定地质灾害与相对高差和坡度之间的关系。
再在此基础上计算得到灾害与坡度、相对高差之间的相关系数与统计图，对灾害与坡度、相对高差之间的相关性加以分析研究。
确定它们之间的相关性大小。
从而确定各种灾害的发生与坡度、相对高差之间的具体关系，帮助政府人员合理科学的预防地质灾害和管理规划地质灾害区的建设与开发。
帮助人民防灾减灾。
第二章地质灾害与GIS
2.1地质灾害
地质灾害是包括自然因素或人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体滑
坡、崩塌、泥石流、地裂缝等与地质作用有关的灾害。
我国是世界上自然灾害最多、
损失最严重的国家之一,灾害种类多,分布地域广,造成损失大。
应对自然灾害是人类生存与可持续发展不可回避的问题之一,与风险共存,始终做到居安思危、防患于未然,是减灾和灾害管理的基本点和出发点。
2.2地理信息系统（GIS）
2.2.1GIS的简介
地理信息系统（GIS）是一门集计算机，信息学，地理学等多门学科为一体的学科。
它是在计算机软件和硬件支持下，应用系统工程和信息工程的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
[2]GIS通常也被认为是一种决策支持系统。
它是有信息系统的一般特点。
GIS可以通过、分析、通讯进行复杂图案识别以及空间建模和数据挖掘。
一个GIS系统一般由5部分组成硬件、软件、数据、人员、方法。
所以GIS既是一门学科又是一个技术系统。
2.2.2GIS的特征
（1）具有采集，管理，分析和输出多种地理空间信息的功能，具有空间性和动态性。
（2）以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析，多要素综合分析，多要素综合分析和动态预测的能力。
（3）由计算机系统支持进行空间地理数据管理。
[3]
2.2.3GIS的功能
（1）数据的提取，转换和编辑
（2）数据的集成
（3）数据结构的重构和数据转换（4）空间数据的查询和检索（5）空间操作和分析（6）空间显示和成果输出
2.2.4ArcGIS平台
ArcGIS是美国环境系统研究所ESRI（EnvironmentSytemReearchIntitute）开发的GIS软件，该软件功能强大，易学易用。
是世界上应用最广泛的GIS软件之一，也是我国GIS领域常用的商业软件之一。
[4]随着用户的需要的不断增长和应用领域的不断拓展，ArcGIS软件业不断的升级完善。
主要有ArcGIS9.0ArcGIS9.2ArcGIS9.3等。
本篇论文运用的是ArcGIS9.3版本。
ArcGIS9.3是优秀的地理信息系统软件，不仅功能强大而且界面友好。
基本上可以满足不同层次的用户需要。
ArcGIS9.3有四部分组成，分别是桌面GIS、嵌入式GIS、移动GIS和服务器GIS。
而桌面GIS软件ArcGISDektop是开发、设计地理信息系统的主要应用程序。
是一系列整合的应用程序总称。
主要包括ArcMAP、ArcCatalog、ArcToolbo某除此之外，还包括若干可选的扩展模块，如3DAnalyt、SpatialAnalyt
2.3相对高差、坡度与地质灾害
坡度对地形分析的影响是多方面的,从选择、确定灾害发生地以及城市景观的组织无一不受地形的影响,形影响因素主要有:
高程、坡度、坡向等。
且坡的发育受控于很多因素,如地形（相对高差）、地层岩性层、地质构造等，这些主控因素成为地质灾害危险度区划的基础。
然而,只有深入研究每一个主控因素与灾害发育之间的关系,才能最终建立科学的灾害评价系统,提供客观的灾害发生的区域空间预测模型。
在灾害形成的地形控制因素分析中,坡度和相对高差受到了重视,尤其在单体滑
第三章基于GIS的坡度、相对高差计算方法
3.1相对高差和坡度简介
3.2坡度
格网模型中地表基本单元的坡度等于其法向量ni,j与z轴之夹角（图3-2-1中的lopei,j），而两向量的夹角余弦等于两向量的数量积与模的乘积之商，即：
图3-2-1地表基本单元坡度、坡向示意图图3-2-2格网点配置示意图
Slopei,j=arco（znij）znij=arco（2某y/（（y（zi,j1zi,jzi1,j1zi1,j））2（3-2-2）
+（某（zi,j1zi1,j1zi1,jzi,j））4某y）2）
根据（3-2-2）式计算格网模型的坡度的过程较为复杂。
一般情况下，如果格网为正方形，那么可以采用下面介绍的简化公式（参见图3-4）进行计算。
假设zazbzczd为地表基本单元四个
升级会员 