基于时空分布特征的地质灾害气象预警模型研究

在地质灾害预警分析中，目标区域的气象条件往往是引发地质灾害的重要因素。因此，为提高预警的准确性，研究人员应采用建模分析等方式对目标区域的地质特征以及气象因素进行客观的分析研究，并根据时空分布特征构建灾害预警模型。同时，在灾害预警工作中，研究人员应对地质灾害与地质特征之间的关系进行深度分析，并通过各种科学分析方法的灵活运用建立风险预测模型，为地质灾害风险的科学评估奠定良好的基础。

一、地质灾害气象预警重要性分析

（一）减少经济损失

受地形地貌特征、地质条件以及气候特点等因素的影响，我国很多地区属于地质灾害高发区域，易发生塌陷、泥石流以及滑坡等多种地质灾害。特别是随着全球变暖，极端灾害性气象频发，进一步加大了地质灾害的发生几率。地质灾害一旦发生，往往会造成较大的经济损失。仅2023 年，我国因地质灾害所造成直接经济损失就达到了3500 亿元左右，严重影响了社会经济的正常发展。

（二）保护人民群众生命财产安全

滑坡、泥石流等地质灾害发生后，受灾区域的大量建筑物垮塌，农作物减产甚至绝收，使人民群众的生命财产安全受到严重的威胁。据不完全统计，我国仅2023 年就因地质灾害导致690 人失踪或死亡[1]。因此，必须高度重视地质灾害气象预警工作，为有效防控地质灾害、降低灾害损失奠定良好的基础。

二、模型构建策略分析

（一）准确掌握目标区域地质灾害时空分布特征

为准确构建地质灾害气象预警模型，研究人员应科学应用 GIS 等先进的信息化技术对目标区域地质灾害信息进行全面的收集，以准确把握其时空特征，为建模分析奠定良好的基础。

研究人员可基于目标区域历年统计的地质灾害数据和 GIS 图像数据进行分析，以准确掌握目前区域发生崩塌、滑坡、不稳定斜坡、泥石流以及地面坍塌等地质灾害的主要类型及占比，以准确判断发生灾害较多的地区，以充分了解地区灾害的空间分布特征。

通过研究发现，地质灾害点具有多集中在山区沟壑带以及交通干道沿线的空间分布特征。这主要是由于房屋以及道路工程建设会破坏山体结构的稳定性，导致此类地区地质灾害频发。同时，研究人员还应全面分析目标区域的空间地貌特征。高山中的低侵蚀地区、山地构造带以及部分高丘剥蚀地区是地质灾害高发地点，而垄丘谷地侵蚀区域的地质灾害发生几率则相对较低。

地质构造特点也是地质灾害气象预警中的关键要素之一。研究人员应对目标区域的断裂带位置、形式特点以及分布特征进行深入的研究，以详细了解其时间分布特征。此外，气候变化也是引发地质灾害的主要因素。随着全球气候变暖，极端性灾害天气不断增加，客观上导致地质灾害的发生更加频发。因此，研究人员应对目标区域不同月份的地质灾害发生的历史数据进行统计分析，以确定地质灾害发生最为频繁的月份，为分析强降雨等气候因素与地质灾害形成之间的关系提供可靠的参考依据。

研究人员还应通过 GIS 技术详细分析目标区域的用地类型情况。在人口稠密、矿业资源开采过度以及生态系统破坏较为严重的区域，易发生水土流失等现象，地质灾害的发生几率相对较高。地质灾害的时空特征分析还应充分利用卫星地图数据，以进一步提高特征分析的全面性以及精准度。

（二）客观分析地质灾害与地质特征的关系

在构建地质灾害气象预警模型时，研究人员还应深度分析地质特征与地质灾害的发生之间的关系，以准确掌握不同地形地貌区域的地质灾害特点。通过研究发现，中低山地构造以及侵蚀性地貌的地质结构会频繁发生地质灾害。高丘受到侵蚀且至剥蚀结构下的地区也是地质灾害高发区域，不仅灾害密度大，而且危害性较强。而地质灾害在位于低海拔地区的中低山地构造至侵蚀地貌地质结构中的发生几率则相对较低。但如果此类地区存在大规模人工活动或者矿物开采活动，也可能引发地质灾害。同时，坡型、坡度以及坡高也会对地质灾害分布特征也会产生较大的影响。凹型坡型更易发生滑坡灾害；凹型和凹凸坡型则以崩塌灾害为主。坡度在 25^o-45^o 之间的自然坡较容易发生滑坡现象。而崩塌灾害则多发生在边坡高度在6-15m 的地区，坡高在 20–50m 地区的地质灾害类型则多为滑坡或泥石流[2]。此外，气象因素也是引发地质灾害的的重要诱因。因此，研究人员应全面收集目标区域的风速、环境温湿度等数据信息，为建模分析提供可靠依据。

（三）科学构建灾害气象预警模型

研究人员应基于目标区域的时空分布特征构建地质灾害气象预警模型，并基于模型开展分析研究。在建模时，研究人员应基于时空分布特征确定地形地貌、地质构、气象条件以及人为活动等影响因子，在此基础上构建预警模型。同时，研究人员应建立科学完善的风险评价指标体系，以准确判断灾害程度和影响范围，从而为防灾减灾工作提供可靠的依据。在风险评价中，研究人员可结合实际情况科学运用AHP 评估法、模糊数学评估法或者综合指数评估法等方法。其中，AHP 法能够对地质灾害风险进行较为准确的定性以及定量评价，因此在预警模型构建时多采用AHP 法。在此基础上，研究人员还可综合应用粒子群算法，以便对模型主观性问题加以优化改进[3]。

此外，为合理确定指标权重，研究人员还可在模型构建过程中应用专家法，以专家及打分方式提高风险因子重要等级判断的准确性。为降低主观因素对评分客观性的影响，研究人员可在评分后应用PSO 算法进一步修正矩阵特征值，并采用加权法综合计算分析灾害风险，确保预警分析结果客观准确。

三、建模实践分析

某地质灾害气象预警项目的目标区域人类活动频繁，且近年来多次发生极端天气，地质灾害风险加大。为提高地质灾害防控能力，降低灾害损失，该项目基于时空分布特征构建地质灾害气象预警模型，以开展相关的灾害预测预报工作。

研究人员深度分析了目标区域地质结构时空分布特征，并在建模时采用 PSO 算法，将种群规模设置为 60，而交叉率以及变异率则分别设置为0.50 和0.001。同时，为提高评估矩阵参数设置的合理性，研究人员还利用python 编程平台进行了修正。在此基础上，基于AHP 构建了目标区域的地质灾害气象预警模型，建立了地质灾害评价体系，实现了地质灾害的多维度综合分析，提高了灾害预警能力，并为制定防灾减灾措施提供了科学的指导依据。

四、总结

我国是多地质灾害国家。特别是近年来全球气候变化加剧，极端天气频发，地质灾害发生频率呈现出上升特征。在此背景下，研究人员应全加强地质灾害气象预警，全面收集各地区历年地质灾害数据，准确掌握不同区域的地质时空分布特征，准确把握地质灾害与地质特征之间的关系，以构建客观准确的灾害预警模型。同时，研究人员应科学应用先进的分析方法，基于预警模型开展地质灾害风险预测，以及时发出预警信息，为降低灾害损失奠定良好的基础。

参考文献：

[1] 曹满,王洋,陈曦,等. 基于时空分布特征的地质灾害气象预警预报模型研究[J]. 计算机测量与控制,2024,32(11):278-286.

[2] 黄晓露,谭侨,焦阳. 关于中国地质灾害气象预警模型研究[J]. 中国房地产业,2017(22):30.

[3] 蔡佳君. 基于信息量法的地质灾害气象风险预警模型研究[J]. 科学技术创新,2021(29):41-43.