基于GIS 技術的滑坡災害易發性評價
——以奉節縣為例

羅偉強 LUO Wei-qiang；魯琪 LU Qi

（①中煤西安設計工程有限責任公司，西安 710054；②陜西煤田地質勘查研究院有限公司，西安 710021）

0 引言

近年來，基于地理信息系統GIS 的信息量模型、證據權重法等模型被應用于滑坡地質災害危險性評價研究中，并取得了豐富研究成果。其中，信息量模型具有物理意義明確、操作簡單、可信度高及研究成果豐富等優點，因此，本文以信息量模型為基礎，建立了綜合權重信息量新模型，綜合考慮了各評價因子對滑坡災害發生所作“貢獻”的差異性。此外，根據各評價因子綜合權重信息量分布曲線與滑坡災害頻率曲線的突變點位置，再結合野外調查論證的劃分標準，確定了各評價因子的最優分級區間，建立了奉節縣滑坡災害易發性評價指標體系。該模型摒棄了評價因子分級依靠經驗判斷的傳統，提高了模型計算的準確性。最后將評價結果與實際情況進行對比，論證綜合權重信息量模型和該易發性評價指標體系的合理性。

1 綜合權重信息量基本原理

1.1 綜合權重確定

目前，災害易發性研究中評價因子權重的確定方法眾多。本文采用了層次分析（APH）-灰色關聯相結合的方法，將主、客觀權重結合起來，從而提高了權重的準確性。

根據各評價因子的層次分析法（APH）權重值hj與灰色關聯法的權重值nj，計算綜合權重值，其公式如下：

1.2 信息量模型

信息量的值越大，表明發生滑坡的幾率越高，其危險性也越大。利用公式（2）計算評價因子各分類區間的信息量。

式中：Si—評價因子x 第i 等級中滑坡面積之和；

Ai—評價因子x 第i 等級中總面積；

S—研究區滑坡面積之和；

A—研究區總面積。

將綜合權重值wj，代入公式（2）中，即可得到評價因子綜合加權信息量計算公式。一般情況下，評價體系是由多評價因子組成，因此，須對單因子綜合加權信息量進行疊加，其公式如下：

式中：I—綜合加權信息量；

wj—第j 個評價因子x 的綜合權重。

2 應用實例

2.1 研究區域概況

重慶市奉節縣地處長江三峽中部，地理坐標為東經109°1′17″～109°45′58″，北緯30°29′19″～31°22′23″。該區域屬于中亞熱帶暖濕氣候。總體地貌類型為構造～侵蝕、剝蝕低中山河谷地貌。境內出露的地層以侏羅系、三疊系紫紅色泥巖砂巖為主，局部出露二疊系灰巖白云巖夾粉砂巖，第四系地層呈零星分布。長江貫穿整個奉節縣，將研究區劃分為南北兩岸，與全區水系構成豐富的地表徑流網。見圖1。

圖1 研究區概況

據中科院地理科學與資源研究所統計，近些年來奉節縣發育的地質災害類型主要以滑坡、崩塌、泥石流為主，其中滑坡災害高達900 多處，占總數的82%。

2.2 研究區域評價單元劃分

在研究區域內選取近10 年內發生的694 個滑坡作為樣本數據。以柵格單元作為滑坡易發性評價的基本單元，依據研究區域的實際情況，確定柵格單元分辨率為25m×25m，將研究區域劃分為3803 行×2810 列。

2.3 評價因子及最優分級區間確定（如圖2 所示）

圖2 滑坡易發性評價因子分類

在滑坡災害易發性評價體系建立過程中，針對評價因子中連續性變量，如坡高、坡度等，進行區間分級時，須利用ArcGIS 空間分析功能，將評價因子柵格數據與滑坡災害點矢量數據進行疊加分析，統計出不同小區間內分級滑坡災害點數據，計算出不同小區間內的滑坡災害發生頻率和綜合權重信息量，再根據區間對應關系，繪制出頻率和綜合權重信息量曲線。其中，滑坡分布頻率可從數量上反映滑坡災害分布規律，而綜合權重信息量可衡量災害發生概率的大小，結合二者曲線的變化規律，利用突變點位置來劃分差異性較大的評價因子區間，從而確定評價因子最優區間。該方法摒棄了評價因子分級依靠經驗判斷的傳統，也提高了模型計算的準確性。現以評價因子連續性變量坡高、坡度為例，進行劃分，具體見圖3。

圖3 滑坡與評價因子頻率及綜合權重信息

此外，對評價因子中非連續變量，如地層，按照野外調查論證的劃分標準，可依據地層的形成年代，將該研究區的地層分為7 大類。分別是侏羅系遂寧組（J3s）、沙溪廟組（J2s）、珍珠沖組/自流井組（J1z），三疊系須家河組（T3xj）、巴東組（T2b）、嘉陵江組/大冶組（T1j-d），二疊系長興組/大隆組（P2c）。為了便于制圖及統計，規定地層從新至老依次對應數字1-7，每個數字代表一類地層。

根據評價體系對研究區域的9 個評價因子進行等級劃分，最終劃分結果詳見表1 分類列。

表1 評價因子最優分級區間及綜合權重信息量值

3 滑坡災害易發性評價結果

利用ArcGIS 軟件的柵格重分類功能對評價因子各分類等級重新賦予綜合權重信息量值，得到評價因子綜合信息量柵格數據，在此基礎上進行柵格數據代數“加”運算，得到研究區域滑坡災害易發性評價圖。按照自然斷點法（Jenks）將易發性結果劃分為高、中、低3 個等級（見圖4，表2）。

表2 柵格統計表

圖4 滑坡易發性評價圖

4 結論

基于GIS 技術的綜合權重信息量模型對奉節縣滑坡易發性進行評價。根據評價結果可得中、高易發區的滑坡柵格占比91.6%，可見本研究評價精度高達91.6%，與實際滑坡災害發育情況基本相符，論證了綜合權重信息量模型及易發性評價指標體系的合理性。

研究區內易發性較高地區主要集中在地形坡度在11°-50°、坡高在201-600m、坡向為南坡、西坡、植被覆蓋率＜20%的溝谷地帶；距河流、主干道及地質構造復雜地帶越近，滑坡災害易發性相對越高；T1j、T1d、T2b、J2s 地層屬于易滑坡地層；此外，滑坡災害易發性與滑坡密度呈正相關關系。