基于地理國情數據地質災害點危險性定量評價
——以鷹潭市為例

江麗，江媛媛，鄒瑜，郭松（.東華理工大學地球科學學院，江西南昌 33003； .江西應用技術職業學院，江西贛州 34000）

基于地理國情數據地質災害點危險性定量評價
——以鷹潭市為例

江麗1?，江媛媛1，鄒瑜2，郭松2
（1.東華理工大學地球科學學院，江西南昌 330013； 2.江西應用技術職業學院，江西贛州 341000）

地質災害是一種破壞性的地質事件，嚴重威脅人類的生命財產和生存環境，制約著人類的可持續發展。文章基于地統計學理論和地質災害群發性和區域性的特點，選取區域影響因子，采用層次分析法對鷹潭市內的地質災害點進行危險性分級研究，并利用GIS制圖技術制作危險性分級圖。研究結合地理國情普查數據和當地的地質災害資料，從致災和受災兩個方面進行分析，并引入了社會經濟要素作為評價因子。研究結果表明在：① 50 m～500 m高程段；②15°～25°坡度段；③道路 200 m內；④河流 100 m內；⑤植被覆蓋度低于0.65的區域內是地質災害高發的區域。其中“道路 200 m內”是代表人類工程活動，其余代表的是自然因素。文章還基于地理國情普查的社會經濟要素數據，分析了地質災害點威脅的數量和范圍，充分發揮地理數據在社會經濟建設中的作用。

地質災害；GIS；地理國情

1 引 言

地質災害是指受自然或人為因素影響，誘發對經濟和人員造成危害的地質活動。而且地質災害的發生不是孤立的，它是由多種因素綜合作用誘發的［1］。近年來，國家開展了地理國情普查工作，調查我國的地理現狀，包括自然和人文兩方面地理要素［2］。地質災害作為重要的地理國情信息，是不可或缺的調查對象。鷹潭市是江西地質災害多發區，多年來，對地區地質災害的研究成果斐然，同時也存在一些不足，主要表現在風險研究方面，主要考慮自然的影響，較少考慮經濟因素；在評價方式上，多數依賴于人的經驗，缺少合理的定性與定量研究方法；在防治區劃方面，可以量化每個地質災害點的危險性［3］。

本次研究將基于地理國情數據，結合地統計學和空間分析技術，研究地質災害與周邊環境的分布和威脅等問題，并將其關系量化，利用層次分析法構建基于地理國情普查的地質災害危險性評價模型，最終完成鷹潭市地質災害點危險性等級圖，為鷹潭市防災減災工作提供建設性的意見，并為江西省全省的地質災害研究提供經驗。

2 鷹潭市地質概況

鷹潭市位于江西省東北部，背靠龍虎山，處信江中下游，全市總面積 3 560 km2。鷹潭市屬亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候宜人，春暖、夏熱、秋干、冬寒，四季分明。年平均氣溫19℃，極端最高氣溫42℃，極端最低氣溫-15℃，年平均降水量 1 842 mm。

鷹潭市地處九嶺東西向隆起帶南緣與新華夏系懷玉山—武夷山復式隆起帶的復合部位，構造類型以東西向構造、華夏系構造及新華夏系構造為主，受東西向構造控制影響，中部形成信江凹陷帶。其邊緣地勢大致由南、北兩側逐漸向中間降低同時向西傾斜，地勢總體東南高，西北低。根據地貌地形特征和成因類型，區內地貌類型分為:侵蝕構造中低山、構造剝蝕丘陵、構造剝蝕崗地、侵蝕堆積河谷平原地貌［4］。研究區內露出的地層有:中元古界、震旦系、寒武系、石炭系、二迭系、侏羅系、白堊系和第四系。地層巖類以紅色碎屑巖、變質巖、松散巖類為主，一般碎屑巖次之，局部分布碳酸鹽巖類。區內巖漿巖分布較廣，約占全市總面積的20%，主要為燕山期花崗巖和加里東期花崗巖；余江零星分布喜山期輝長巖［5］。

鷹潭市內新構造運動受新華夏系構造控制，區內東南部和北部山區，“V”字型溝谷、凹形坡型、夷平臺階較為發育，表現為間歇性抬升，中部盆地接受堆積，信江河岸發育河漫灘、Ⅰ—Ⅲ級階地，表現為相對沉降?？刂浦猩鷶嘞菖璧乇睎|向斷裂，某些地段溫泉出露，如余江鄧埠溫泉，說明新構造運動繼承老構造復活。從鷹潭市的地質情況來看，其地質活動相對穩定。

? 收稿日期:2015—10—22

作者簡介:江麗（1988—），女，碩士研究生，主要從事地質學的相關研究。

通訊作者:鄒瑜（1990—），男，碩士研究生，主要研究方向地理信息工程。

3 數據來源及研究路線

3.1 數據來源

研究的數據主要來源于江西省第一次地理國情普查地質災害專題普查使用的數據，主要包括鷹潭市地理國情普查中的覆蓋數據和要素數據、鷹潭市高分辨率航空遙感影像、鷹潭市1∶5萬DEM數據和鷹潭市地質災害群測群防信息表。

3.2 研究路線

通過研究發現，地質災害危險性應包括兩方面的內容，一是災害的易發性；二是災害發生能造成的危害性［6］。文章從這兩方面出發，結合地理國情數據的特點，分析災害的發生規律，利用地統計學和層次分析法建立評價模型，最后制作地災點危險性分級圖，具體過程如圖1所示。

圖1　地質災害危險性分析流程圖

4 評價因子的選取與分析

鷹潭市地質災害“種類全、災害點多、分布面廣”。其地質災害的種類主要包括滑坡、崩塌、泥石流等。在此次地質災害專題中，結合“群測群防信息表”和影像數據，通過實地調查建立了地災點矢量數據庫，地災點分布如圖2所示。

圖2　鷹潭市地災點分布圖

從圖中可以看出地災點主要分布在北部和東南部，且分布相對集中?；?、崩塌和泥石流是主要的類型，同時誘發因素也相似，所以研究將三者統一進行分析，通過統計得出，鷹潭市地災點共有260個，根據實際情況剔除了4個無效點，所以本次研究的地災點數量為256個。

在研究歷年的資料基礎上，發現在地理國情數據的支持下，可以得到與以往對地災點評價不同的評價因子［7］。地理國情普查是新時期下社會發展對地理信息數據提出的新的要求，從而也決定了它與以往的數據是不同的，它最鮮明的特點是包含了社會經濟數據［8］，基于此，文章得到以下評價因子，即致災因子（高程、坡度、植被覆蓋度、河流、道路）和受災因子（學校、工礦企業、居民地、農田水利設施、鐵路、公路）。致災因子作為地質災害易發程度的主要因素，受災因子作為地質災害危害程度的主要因素，兩個方面的因素同樣重要，因為一個地災點的危險性是相對與社會來說的，一個不會威脅社會的地災點是沒有研究意義的。文章基于數據的特點，得出的評價因子是符合實際情況的［9］。

4.1 高程與地災點分布

以往的研究表明，地質災害分布與高程密切相關，主要分布在中低山、低山的地形中，平原由于地勢平坦，不具備形成災害的地形條件［10］。研究將區域的高程分為極低海拔（＜50 m）、中低海拔（50 m～100 m）、中海拔（100 m～500 m）、中高海拔（500 m～1 000 m）和高海拔（＞1 000 m）5個等級，并疊加地災點矢量數據，統計各高程帶地災點的分布，疊加結果如圖3。由于設置的關系，淺色部分比深色部分海拔高，再通過統計工具統計各高程帶地災點的個數和占比，統計結果如圖4所示。統計結果顯示，鷹潭市的地質災害主要發生在中低海拔和中海拔，其他海拔段只有少數的分布，高程對地質災害的影響是明顯的。

圖3　地災點高程分布圖

圖4　地災點與高程的關系

4.2 坡度與地災點分布

地質災害分布規律與坡度息息相關，坡度能夠改變應力分布特征，坡度變大，坡面附近應力帶范圍增大，坡腳應力集中帶最大應力值隨之增高，所以，坡度越大災害越容易發生。研究將區域坡度分為＜2°、2°～3°、3°～6°、6°～8°、8°～15°、15°～25°、＞25°，7個坡度帶，并采取與高程一樣的統計分析方法。根據統計的結果，鷹潭市的地質災害主要發生在坡度8°以上的區域，其中坡度15°～25°分段最多，但是當坡度到一定大小后，因其地質結構和巖體都趨于穩定，這些區域發生地質災害的情況反而有所減少，坡度對地災的影響也是非常明顯的。4.3 植被覆蓋與地災點分布

地表覆蓋與其地塊穩定性直接掛鉤，直接影響地質災害的發生。地表覆蓋可以通過植被茂密程度（植被覆蓋度）來表示對地質災害的影響程度［11］。文章基于遙感影像，利用歸一化植被指數計算出各個地災點的植被覆蓋度，從而量化地表覆蓋對地質災害的影響。一般而言，高植被覆蓋度區域產生地質災害的概率較小，而在地表裸露地區，地質災害產生的概率較大。歸一化植被指數（NDVI）是一種可以反映植被長勢和營養信息的重要參數，同樣可以反應地表植被覆蓋狀況，其計算方法如式。

式中NIR為近紅外波段是反射值，R為紅光波段的反射值

植被覆蓋度P主要是通過植被指數來估計，數理表達式為

式中NDVI表示植被指數，NDVIV和NDVIS分別表示完全植被覆蓋狀態和完全裸土狀態下像元的植被指數值，可以從影像中獲取。植被覆蓋度P反映了影像像元植被覆蓋情況，當P=1，表示該像元是一個茂密植被覆蓋的地區，看不見露的土壤表面；而當P=0，表示該像元是一個完全裸露的地區，沒有任何植被覆蓋。采用與高程一樣的統計分析方法，發現植被覆蓋度與地災點數量呈負相關的關系，即植被覆蓋度越低，地災點的數量越多。植被覆蓋度大于0.85的地區僅有12個地災點，而植被覆蓋度低于0.65的地區其地災點數量高達244個。

4.4 河流與地災點分布

河流對地質災害的影響不可忽視，眾多研究表明地質災害大多數發生在河流兩岸，可能是因為流水不斷侵蝕兩岸的斜坡，導致邊坡失穩。在研究過程中，分別制作0 m ～200 m、200 m ～400 m、400 m ～800 m、800 m～1 000 m的河流緩沖區，并疊加地災點，統計各地災點在各緩沖區的分布情況。從統計結果來看，地災點多數分布在河流200 m緩沖區范圍內，共有184個地災點，200 m～400 m緩沖區域有43個地災點，400 m ～800 m緩沖區域僅有25個地災點，800 m～1 000 m緩沖區域僅有3個地災點，而大于 1 000 m緩沖區域僅有1個地災點，很明顯地質災害點的分布與河流距離呈此消彼長的規律，地質災害點多位于河流附近，與河流距離越近，地質災害發生的可能性越高。

4.5 道路與地災點分布

道路也是影響地災點分布的一個重要因素，修筑道路免不了要開挖、劈切山體，而這種工程活動是最容易造成山體松動的，對地質災害有很大影響。研究依據道路數據，制作0 m～100 m、100 m ～200 m、200 m～400 m、＞400 m，4個等級的公路緩沖區，并將地災點與緩沖區疊加，并進行統計。從結果來看，地災點絕大多數分布在距公路 100 m的范圍內，總計有134個地質災害點，100 m～200 m緩沖區域有60個地質災害點，200 m～400 m緩沖區域僅有32個地質災害點，而 ＞400 m緩沖區域僅有30個地質災害點?？梢钥闯鲭S著緩沖區距離的加大，地災點的數量隨之在減少，該現象與河流的影響相似。數據表明，修筑公路與地質災害的發育密切相關，與公路距離越近，地質災害發生的可能性越高，說明人類活動對地災點的影響是明顯的。

4.6 社會經濟因素

在地理國情普查的數據中有許多與社會經濟有關的地物，這些地物在地質災害發生時會受影響，從普查數據中篩選了一些代表性地物，即學校、工礦企業、居民地、農田水利設施、鐵路、公路這些地物作為受災因子。量化關系的思路是通過疊加分析和緩沖區分析統計出地災點一定距離范圍內受災因子的類型和個數，然后歸一化得到因子的貢獻系數。對于緩沖區距離大小的選取，用多級緩沖區距離進行了試驗分析，又考慮到鷹潭市的地質災害主要是小型，其中滑坡大多是?。ǘ┬?，結合鷹潭市地質專家的意見，綜合討論后，最后選定緩沖區的大小為 150 m?；谲浖芸斓奶崛〕鏊枋転囊蜃拥奈恢煤蛯傩孕畔?，然后與地災點矢量圖疊加，做緩沖區分析，最后統計出地災點范圍內的受災因子個數，統計的數據作為因子量化的資料。

5 地質災害點危險性分級

5.1 層次分析模型理論

層次分析法是通過專家判斷并結合適當的數學模型進行運算來確定評價因子權重，其核心是將與決策有關的因素逐漸的分解成目標、指標、準則、方案等層次，并基于這個層次模型進行定性和定量分析［12］。層次分析法確定權重的步驟如下，①建立層次結構模型，②構造判斷矩陣，③權向量與一致性檢驗。對通過檢驗的矩陣，將每一列歸一化后就可以得到相應的權重值，再計算這n個列向量的算術平均值，就是要求的權重Wi，具體的公式為（3）。

5.2 評價因子權重計算

文章選取了13個因子，計算評價因子的權重的第一步是要根據選定的評價因子構建層次分析模型，建立層次模型要深入的分析地質災害實際情況，將問題簡單化和條理化，將問題分解成不同的層次，找出每個層次的影響因子并按照不同的屬性進行聚類組合，形成多層次結構，文章的層次模型如圖5所示。

圖5　地質災害危險等級層次模型圖

根據建立的層次模型構造判斷矩陣，判斷矩陣是對不同層次中各個要素的相對重要性的理解。矩陣的構建是基于重要性標度含義表，通過多次反復對比得出每一層的判斷矩陣，因子的權重是根據判斷矩陣來計算的，在計算權重之前還需要對判斷矩陣的合理性進行檢驗即一致性檢驗［13］。一致性檢驗的目的是為了說明判斷矩陣在邏輯上是合理科學的，也就說明了最后計算的權重是可信的。經過計算各層次矩陣的一致性比例CR＜0.1，說明判斷矩陣通過一致性檢驗。一致性檢驗后對具體影響因子進行層次總排序，即計算某一層次所有因素對最高層（目標層）相對重要性的權值，排序結果如表1所示。

影響因子權重總排序表 表1

5.3因子規范化處理

研究中采用極差規范化法進行因子歸一化處理［14］，將指標實際值轉換為不受量綱影響的理想值，且兩者之間的變化值是線性關系，這種關系簡單明了，容易實現。計算方法如下

對于正指標:對于負指標:

Y是指標規范化值，從公式也可以看出規范化處理后的值都介于0和1之間，也稱這個過程為指標歸一化，所以極差規范化模型也是歸一化模型。進行規范化處理后得到每個因子的歸一化值。

5.4 計算危險性指數

研究采用地質災害危險性評價的一般數學模型，計算方法如下

式中B即地質災害點的危險性指數；aj為各評價因子的權重，Nj為個指標的歸一化值。將上文研究得出的各項成果帶入數學模型計算即可得出各個地災點的危險性指數。

5.5 鷹潭市地質災害危險性專題圖

根據危險性指數計算結果與數據的分布情況，結合現有的危險性分類體系，文章將結果分為五個級別，分別為高風險、較高風險，中等風險、較低風險與低風險［15］。高風險和較高風險代表危險程度高的地災點，一旦發生降雨天氣，這些點是極易發生災害的點；其余三種代表危險程度較低，這些點只有發生暴雨等惡劣天氣時才會發生災害?；贏rcGIS制圖功能制作鷹潭市地質災害隱患點的危險性分級圖，如圖6所示。

通過分析，發現地質災害點分布較為密集，絕大多數的高風險與較高風險地質災害點均分布在貴溪市，余江縣高風險點較少，這與地質災害的發育環境以及影響周邊情況密切相關。貴溪市由于自然環境條件地質災害發育度較高，同時，分布也靠近人口稠密區域，成為地質災害危險性高的區域。危險性高的地質災害點主要分布在中低山丘陵區和切坡陡峭區，這些區域十分適合滑坡、崩塌和泥石流的發育。高程和坡度對地質災害危險性區劃的貢獻較大，地質災害危險性分區結果與地質災害點分布密度有較好的對應關系，評價結果基本反應了研究區地質災害的分布規律，符合區域評價的精度，同時也說明了文章所采用的評價體系和指標因子是可靠的。

圖6　鷹潭市地質災害點危險性分級圖

6 結 論

研究采用層次分析法對鷹潭市地質災害點的危險性進行評價，評價結果與實際調查情況基本一致。在研究中也發現一些可以改進的地方，但從結果來看，研究的技術和結果是令人滿意的。

（1）在研究的過程中，由于條件有限，文章還存在有待改進的地方，比如缺少相關的數據，在選取因子過程中沒有將地質構造、地質巖性、斷層等因子加入到評價體系中；高程、坡度的分級和緩沖區大小的選擇存在多種可能，受人為影響較大，在一定程度上影響客觀性；同時評價因子的重要性對比也依賴經驗。

（2）地理國情普查成果為地質災害的研究提供了充分的數據。地理國情普查成果信息全面、準確，能夠有效地應用于地質災害專題研究中。并且由于其數據與社會經濟密切相關，使得此次評價的地災點危險性更具有現實意義，為地質災害的研究提供翔實可靠的數據。

（3）地質災害危險性分析為地質災害防治提供了決策依據。通過研究表明地質災害的發生與其周邊環境聯系密切，多種因子綜合對地質災害的發生產生影響；而一旦地質災害發生，會對周邊社會經濟要素造成危害。文章研究結合致災因素與受災因素兩方面，成功的將地災點分為高風險、較高風險，中等風險、較低風險與低風險五個等級，該等級可以直觀反映地質災害危險性程度，可以為防災減災提供決策依據。

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Quantitative Risk Assessment of Geological Disaster Point Base
on Data of Geographical Conditions-Take Yingtan city as an example

Jiang Li1，Jiang Yuanyuan1，Zou Yu2，Guo Song2
（1.College of Earth Sciences，East China Institute of Technology，Nanchang 330013，China；2.Jiangxi College of Applied Technology，Ganzhou 341000，China）

Geological disaster is a kind of destructive geological event，Serious threat to human life and property and living environment and Restricting the sustainable development of human beings.This paper is based on the theory of statistics and the characteristic of Mass and regional with geologic hazard，Selection of regional influence factors，Risk classification of geological disasters in Yingtan City by AHP.Production risk classification map by GIS.Research combined with geographical conditions census data and local geological hazard data，Analysis from two aspects of Reason and result and the social economic factors were introduced as the evaluation factors.Research results show that，in this range ①50-500m Altitude，②15°～25°Slope，③200 meters around the road，④200 meters around the rivers，⑤NDVI below 0.65，is a high incidence of geological disasters.Among them the road is representative of human engineering activities，other is nature.The more important is this paper based on Social and economic factors data from the census of geographical conditions，analysis of the number and range of the threat of geological disasters，Make full use of geographical data in the social and economic development.

geologic hazard；GIS；geographical conditions

1672-8262（2016）02-151-06中圖分類號：P642.4，P208.1

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