基于DEM与知识的公路工程活断层识别研究

论文摘要

活断层灾害作为一种普遍存在的灾种,往往又是地震、火山、地裂缝、滑坡、和崩塌等各种地质灾害的诱因,活断层灾害严重影响着人民生命财产和工程建设的安全。我国西部地区现代地壳活动强烈,活断层十分发育,其强度和数量远远大于东部地区,作为西部大开发最重要的基础设施公路工程的建设面临着严重的活断层灾害威胁。无论是活断层粘滑带来的地震位错,还是活断层蠕滑带来的地表位移变形,都可能导致公路工程设施的毁坏。除直接损失外,其间接损失及社会影响可能更无法估计。查明和确定断层是研究断层的基础和前提,而要识别活断层就必须综合利用地形地貌的分析和区域结构的分析等多种方法才能得到可靠的结果。目前活动断裂的整个判别过程室外以实地探测为主,室内以手工操作为主,辅以个人经验。工作效率相对比较低下,且判别精度与判别方法和个人经验有较大关系。本文在研究国内外现状的基础上,提出利用GIS的DEM分析结合有关活断层的识识别活断层的方法。论文首先研究了活断层的地质构造成因、地貌分布特征及其表现方式;然后,研究不同DEM的数据组织方式和特点,对规则格网DEM数据的活断层地貌特征进行分析,得到活断层在DEM上的表现特点;并选定最能表现活断层特点的地形因子,提出基于DEM的活断层识别方法——坡度变率法和粗糙度法;最后选定研究区,分别应用这两种方法进行实验。为了消除识别误差,本文在知识判别的基础上应用GIS技术提取地质构造界线,并结合构造线上的地震数据,通过栅格运算得到活断层的位置,从而取得了比较好的结果。在西部交通科技项目——公路工程活断层与地裂缝灾害的精细探测、危害评价及防治技术研究的资助下,本项研究在理论研究的基础上开发了活断层识别系统,将活断层管理系统化,活断层识别方法具体化。综上所述,本文主要提出了基于DEM的活断层识别新方法,此方法简单可行,操作性强,是GIS技术应用于活断层识别的一次探索,为今后活断层研究提供了有益的指导。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 第二章 活断层的分类与识别方法
• 2.1 活断层的定义
• 2.2 活断层的划分原理
• 2.2.1 按力学性质分类
• 2.2.2 按活动时代分类
• 2.2.3 按滑动速率分类
• 2.2.4 按切穿深度分类
• 2.3 活断层的几何特征
• 2.4 活断层的识别方法
• 2.4.1 绘图法
• 2.4.2 趋势面法
• 2.4.3 遥感图像分析法
• 第三章 基于DEM 与知识的活断层识别方法
• 3.1 GIS 在地学特征线提取中的应用
• 3.2 DEM 与地面形态表达
• 3.2.1 数字高程模型（DEM）
• 3.2.2 DEM 数据的获取
• 3.2.3 DEM 的表示方法和结构模型
• 3.2.4 DEM 分辨率和原始数据尺度的匹配
• 3.3 基于DEM 与知识的活断层识别
• 3.3.1 活断层知识
• 3.3.2 坡度变率方法识别活断层
• 3.3.3 粗糙度方法识别活断层
• 第四章 基于DEM 海原活断层识别研究
• 4.1 研究区概况
• 4.2 研究区DEM 数据
• 4.3 基于DEM 的活断层识别结果
• 4.4 两种方法的比较
• 4.5 实验结果验证
• 第五章 西部地区公路工程活断层识别系统
• 5.1 系统开发的背景及意义
• 5.2 系统平台及开发环境
• 5.2.1 系统平台
• 5.2.2 开发环境
• 5.3 系统设计
• 5.3.1 设计依据和原则
• 5.3.2 系统技术路线
• 5.4 系统功能模块
• 5.5 活断层识别模块
• 5.5.1 模块功能
• 5.5.2 活断层识别过程
• 5.6 系统特点
• 结论与展望
• 1 结论
• 2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢