基于MapGIS的仙游縣地質災害區劃研究

陳麗金

(福建東辰綜合勘察院,福建 福州 350001)

1 引言

福建省仙游縣地質環境復雜，地質災害頻發，是地質災害易發區之一。每年7—9月汛期季節，區內滑坡、崩塌和泥石流發育，分布廣泛且規模較大，給當地人民生命和財產造成重大損失，嚴重阻礙了當地經濟的可持續發展。因此，仙游縣地質災害區劃成為該縣地質災害防治工作中迫切需要解決的問題。

近十幾年來，國內許多學者對地質災害開展了相關的研究和實踐。他們把混沌(分形)論、耗散結構論、協同論、突變論等學科理論引入到地質災害研究中，在地質災害預報方面取得了一定成果。向喜瓊、黃潤秋提出了基于GIS的地質災害風險評價、管理的總體思路和具體步驟[1]；潘耀忠、史培軍提出了應用GIS技術劃分不同空間尺度下基本單元，解決了區域自然災害研究中以自然單元為基礎的數據與以行政單元數據相匹配的問題[2]；武強、陳佩佩等將GIS與人工神經網絡結合，對山西榆次地區地裂縫災害進行了研究，并建立了地裂縫危險性評價系統[3]。前人研究側重于單體地質災害分析，對區域地質災害研究較少。

2 MapGIS軟件

MapGIS是有效表達、處理以及分析與地理分布有關的專業數據的軟件,具有強大的圖像、圖形、地質、測繪、遙感等數據處理功能，它為人們提供了一種快速展示有關地理信息和分析信息的新手段和平臺[4]。MapGIS軟件平臺包含圖形處理、數據庫管理、空間分析、圖像分析、投影變換和誤差校正等功能[5]。近年來,MapGIS廣泛應用于地質災害中。在各縣、市開展的地質災害調查工作中，利用MapGIS軟件系統建立地質災害管理信息系統，便于開展地質災害評價[6]。

本文以MapGIS為平臺，通過MapGIS空間分析功能，完成對仙游縣地質災害的區劃，為該縣城市規劃、重大工程建設和地質災害防治提供科學依據。

3 研究區概況

仙游縣地處福建東部沿海，地形起伏，位于戴云山脈東坡，地勢總體自西北向東南傾斜，呈向東南開口的馬蹄形。地貌類型較多，境內以丘陵為主，盆地、河谷錯雜其間。各地海拔差別很大，是福建省地質災害易發區之一。

通過本次詳細調查(截至2013年12月)，仙游縣共有地質災害(隱患)點276處，其中滑坡186處，崩塌51處，泥石流3處，潛在滑坡23處，潛在崩塌13處。

4 實現過程

在仙游縣地質災害詳細調查成果基礎上，綜合考慮該縣地質災害的主要控制因素，選取工程活動、地災發育度、地形地貌、巖土體類型、大氣降雨和植被覆蓋率6個影響因素，采用層次分析法確定各因子權重，并利用MapGIS空間分析功能，繪制出該縣的地質災害易發性分區圖。

4.1 權重的確定

(1)構造評判矩陣。根據層次分析法原理[7]，可以求出研究區評價因子重要性數值[8]，見表1、表2。

表1 滑塌評價因子重要性數值表

表2 泥石流評價因子重要性數值表

根據表1,表2，可以構造評判矩陣T，滑塌的判斷矩陣為：

泥石流的判斷矩陣為:

(2)根據上述矩陣，采用方根法計算權重：

滑塌評價因子:

泥石流評價因子:

滑塌評價因子向量:

A1=(0.080 0.182 0.061 0.415 0.262)

泥石流評價因子:

A2=(0.243 0.382 0.244 0.131)

以上即為滑塌和泥石流評價因子的權重值。

滑塌評價因子最大特征值λmax=10.588，一致性指標CI=0.0653;

泥石流評價因子最大特征值λmax=9.675，一致性指標CI=0.0813。

(3)一致性檢驗。平均隨機一致性指標RI的取值見表3，根據公式：

表3 隨機一致性指標RI取值

CR= CI/RI

(1)

滑塌一致性比率CR1= CI/RI=0.0653/1.12=0.058<0.10；泥石流CR2=CI/RI=0.0813/0.89=0.09<0.10，均具有滿意的一致性。

因為“權重”是一個隨機模糊數，它的分配不是唯一的，允許評價因子權重在一定范圍內波動。

4.2 因子分值的確定

為了反映區域各因子對地質災害評價的影響程度，必須進行因子量化分級。根據仙游縣地質災害各因子的專題工作成果，參照《巖土工程勘察規范》[9]、《工程地質手冊》[10]等相關文獻及一些專家意見，給出評分標準，將6個評價因子各分為4級，分值由高向低分別為40，30，20，10，見表4。通過對區域現場調查和收集的資料分析，可以得到區域各評價因子的定性描述，對照表4標準，可得到各評價因子的分值。

表4 評價因子量化評分表

4.3 評價模型

地質災害評價模型采用定量法，公式如下：

(2)

式中：E為綜合指標；bi、ki分別為第i因子的權重和分值。

根據上述因子權重、分值和公式，可以建立以下評價模型：

(1)滑塌區劃模型

ES=0.080×K1(工程活動) +0.182×K2(滑塌發育度) +0.061×K3(地形地貌)+0.415×K4(巖土體結構) +0.262×K5(大氣降雨)

(2)泥石流區劃模型

Em=0.243×K3(地形地貌)+0.382×K4(巖土體結構)+0.244×K5(大氣降雨)+0.131×K6(植被覆蓋率)

(3)地質災害綜合區劃模型

仙游縣地質災害區劃理論模型運用MapGIS空間分析功能的區與區的相交分析進行多圖層疊加分析，其評價因子為滑塌和泥石流。為減少滑塌和泥石流兩因子人為量化過程中帶給區劃的影響，實際分區時，是在滑塌和泥石流分區基礎上，綜合兩者成果圖，實現地質災害綜合區劃圖。

4.4 地質災害區劃評價

依據以上建立的災害評價模型，以MapGIS軟件為平臺，運用柵格數據處理方法，每個單元面積為1 km×1 km，全縣共劃分出1 815個單元格，每個單元根據詳查資料賦以評價因子分值。將區域內滑塌、泥石流進行分區和仙游縣地質災害綜合分區，劃分為4個區：極高易發區(A)：35<綜合指標(E)；高易發區(B)：20

根據上述評價模型，可求得仙游縣境內的滑塌、泥石流評價指標值和地質災害綜合指標值，從而完成滑塌、泥石流和仙游縣地質災害綜合分區。

4.5 地質災害綜合評價

福建省仙游縣地質災害綜合區劃圖見圖1，全縣分為極高易發區、高易發區、中易發區和低易發等4個區域。

(1)極高易發區。綜合指標為39，分布在仙游中部及中北部，具體分布在度尾鎮、書峰鄉、菜溪鄉和石蒼鄉四鄉鎮大部分及大濟鎮北部、社硎鄉南部和西苑鄉南部，面積約363 km2，占全縣總面積20%。區內滑塌極高易發，泥石流高易發。

(2)高易發區。綜合指標為31，分布在仙游東北部，覆蓋整個游洋鎮，面積約256 km2，約占全縣總面積的15%。區內滑塌較強烈發育，泥石流中等發育。

(3)中易發區。綜合指標為15，分布在仙游西北部和東南部，包括西苑鄉、蓋尾鎮、楓亭鎮和效尾鎮，面積約760 km2，占全縣總面積40%。區內滑塌中易發，泥石流低易發。

(4)低易發區。綜合指標為8，分布在仙游中部和西南大部分地區，包括城關、鯉南鎮、賴店鎮、榜頭鎮、鐘山鎮和龍華鎮6個鄉鎮，面積約453 km2，占全縣總面積25%。本區滑塌低易發，泥石流低易發。

5 結束語

本文以仙游縣地質災害區劃為研究對象，選取工程活動、地災發育度、地形地貌、巖土體類型、大氣降雨和植被覆蓋率6個影響因素，采用層次分析法確定各因子權重，并利用MapGIS空間分析功能，繪制出該縣的地質災害易發性分區圖，全縣分為極高易發區、高易發區、中易發區和低易發區4個區域。對地質災害綜合區劃進行了相應的評價，其最終評價結果與實際調查基本一致，說明此方法的科學性和可信性，其結果能很好地為仙游縣地質災害防治部門提供依據，并對其他區域的地質災害防治研究具有一定的參考價值。