城鎮地質災害風險調查評價斜坡單元劃分方法研究

中圖分類號：P642 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）19-0144-05

Abstract：Throughtheivestigationofslopeunitdivisionmethodsandaplication，wecolecteddataonthequalityandeicincyof slopeunitdivisionfrom15projectgroups，andanalyedthatthemainreasonsforthepoorqualityandloweficiencyofslopeunitdivision are DEM data accuracy，division method，and threshold setting.Aiming at the above reasons： ① 5，8，and 12.5 m precision DEM data are used respectively; ② Global Mapper software optimizes the slope unit division method; ③ Compare the countermeasures for dividing the 1000，2000，Oo4，O00，ndotresldvluesinhsmearea.nalltatisticalalysisasedoutby comparingtheareadistributionof slopeunits，perimetersquareandarearatio.Atthesametime，therationalityandtimeconsumptionof 15projectgroups todivideslopeunitswerecounted.Theresultsshowthattheimprovementofslopenitdivisionmethodissimpleand easytooperate，andhasgoodqualityandeconomicbenefits.Itcanmettherequirementsofurbangeologicaldisasterisksurveyand evaluationprojectsfurterimproveteaccuracyofevaluatiosultsndbeerprovidesupportforgologicaldisasterskautio.

Keywords：slope unit; geological disaster;ArcGIS；Global Mapper;risk investigation and evaluation

城鎮地質災害風險調查評價通常為選取某種評價單元，對某一特定區域，在某種特定條件下發生地質災害時造成的人員、經濟等損失的可能性預測。評價單元指地質災害風險性評價過程中，基于評價方法和評價目的的需要，將研究區劃分為規則或不規則、有限的、確定范圍的評價單元，評價單元的劃分對地質災害風險性具有一定的影響。常用的地質災害風險性評價單元劃分主要有：網格單元、獨特條件單元、斜坡單元和地域單元。大多數項目均選取斜坡單元為地質災害風險性評價的基礎單元，斜坡是滑坡、崩塌、泥石流等地質災害孕育的最基本單元。斜坡單元劃分主要依靠人機交互共同完善，在項目開展過程中斜坡單元劃分質量、效率較低。近年來陜西省下發數個城鎮地質災害風險調查評價項目，由于陜西省不同地區地形地貌復雜，自然斜坡的邊界變化較大，目前的方法主要為人機交互方法和人工勾畫，存在的問題主要為斜坡單元劃分精度差、效率低，難以滿足同時開展項目的時間要求和城鎮風險調查評價工作的質量要求。

本次以陜西省15個項目為研究對象，通過篩選DEM數據精度、優化劃分方法、調整閾值設置3個方面進行研究，以提升城鎮地質災害風險調查評價項目斜坡單元劃分質量及效率。

1斜坡單元劃分方法及應用情況

斜坡單元劃分是指對自然地形中的斜坡進行分段處理，以便進行斜坡風險評價。常見的劃分方法主要包括地形分界法、網格劃分法、接縫線劃分法和人工圈定等。常規方法依賴于水系提取和流域分割，基于DEM數據子流域界定提取山脊線，反轉DEM同樣方式操作提取山谷線，通過山脊線與山谷線相交劃分斜坡單元（圖1）。后續結合遙感影像、DEM數據、野外驗證對斜坡單元劃分進行校核，該方法效率低下。

對15個項目組劃分斜坡單元方法進行調查訪問，均為上述常規方法，目視檢查斜坡單元與地形圖契合度，現狀斜坡單元劃分質量參差不齊，野外校核數量占斜坡單元總數平均值為 51.78% ，給野外調查過程增加了較大的工作量（圖2）。統計各項目組斜坡單元劃分、校核消耗時間，每個項目平均耗時為 13.03d 平均每個斜坡單元耗時為 0.14h （圖3、圖4）。

2 原因分析

收集上述斜坡單元劃分數據，斜坡單元劃分不合 理主要表現為坡體中部不合理切割（圖5（a））同一坡 面切割過于碎片化（圖5（b））斜坡單元周界混亂（圖 5（c））。

對現狀3個問題進行了逐項原因分析（圖6），共查找原因8條，并根據每條原因分別對應人、機、料、法和環集中類型進行歸類分析，其中斜坡單元劃分方法復雜對應5條原因，斜坡單元劃分與地形吻合度低對應7條原因，斜坡單元劃分效率低對應5條原因。

綜上所述，影響斜坡單元劃分地形吻合度、效率的主要原因有數據源精度、斜坡單元劃分方法、水系匯水閾值設置3個方面，本次分別對不同DEM高程數據、斜坡單元劃分方法、集水面積閾值設置進行試驗對比分析。

3 制定對策

針對上述原因，分別對比： ① 收集不同精度DEM

數據； ② 劃分方法調整； ③ 對比相同數據精度不同閾值結果，對斜坡單元劃分結果進行驗證校核（圖7）。

第一，提高DEM數據精度，分別收集 12.8，8.5m 精度高程數據。

第二，引入Global Mapper軟件優化斜坡單元劃分方法。

第三，對比同一地區 1000、2000、3000、4000 5000、7000、10000閾值劃分結果。

4實施對策

第一，分別截取研究區相同區域不同DEM劃分斜坡單元進行對比分析，結果表明，5mDEM精度高程數據劃分斜坡單元合理數為5個（圖8（c）），8mDEM精度高程數據劃分斜坡單元較合理數為3個（圖8（b）），12.5mDEM 精度高程數據劃分斜坡單元均不合理（圖8（c）），同時項目組對斜坡單元劃分結果與手圖清圖進行對比，發現5mDEM較 8m，12.5m 數據劃分更加精細，故5mDEM精度高程數據劃分斜坡單元地形吻合度更高。

第二，本次采用GlobalMapper軟件分析工具中生成水系（水域）命令生成以單元劃分的水域面與水系線相結合的方法共同劃分斜坡單元（圖9），再結合ArcGIS軟件以線對面進行分割，最終得到斜坡單元。該方法對比常規方法綜合考慮坡面溪流匯水情況，并且在上游坡體匯水區域不做切割，更適合于城鎮地質災害風險調查評價項目。

第三，分別對比常規方法、本次研究方法不同閾值斜坡單元劃分效果（圖10一圖14），結合城鎮地質災害風險調查成果野外調查核實后手圖清圖，最終確定陜南地區水系匯水閾值設置為3000，同時表明本次劃分方法較合理。

本次分別運用ArcGISGlobal Mapper進行研究區斜坡單元劃分，最終結果表明5mDEM高程數據源，陜南地區水系匯水閾值設置為3000，基于GlobalMapper與ArcGIS交互方法劃分斜坡單元，檢查分析后，各項目標均滿足預定目標要求。

5 效果檢查

改進方法和常規方法的定量差異，可通過2種方法所劃分的單元大小與形態來表征來檢驗。單元大小對地質災害風險調查評價十分重要，因為描述地質環境因子的各種指標是按單元來提取的，為了使每個單元的環境因子具有可比性，各個單元所覆蓋的區域大小應該大體上是相近的，大小均勻性可通過單元面積的分布來反映，因此本次定量效果檢查采取斜坡單元面積分布（圖15）周長平方與面積比（圖16）的方法

以實施對策中 5m 分辨率的高程為數據源，統計結果：改進方法劃分的單元面積集中在 0.1×10⁴～6× 10⁴m² ，超過全區總單元數的 90% ，面積在 0.1×10⁴m² 以下和 6×10⁴m² 以上的單元數量均不足總數的 10% 常規法劃分的單元面積在 0.1×10⁴m² 以下和 6×10⁴m² 以上的數量均超過總數的 10% 。可見，改進方法劃分的單元大小較為均一，而常規方法劃分的單元碎塊比較多。

基于前述對策實施，研究區最終劃分斜坡單元最終劃分斜坡單元1879個，通過野外調查、等高線、手圖與斜坡單元劃分結果，目視統計、定量對比最終斜坡單元合理的個數為1696處，剩余183處斜坡單元尚存在較小問題，需人機交互進行修改，但是斜坡單元地形吻合度已達到 90.26% ;對上述183處斜坡單元劃分進行人機交互修改，修改完成后與實際地形線對比校核，斜坡單元地形吻合度達到 95.2% 。

以佛坪縣袁家莊街道辦為例（圖17），最終劃分斜坡單元470個，室內劃分耗時 ^2h ，人機交互耗時 2d 野外校核耗時2d，合計耗時 4.25d ，單個斜坡單元耗時為 0.072h ，對比前述統計時間 0.14h 單項目斜坡單元劃分總耗時縮小至原耗時 51.43% ；現狀調查15個項目組平均斜坡單元數為766個，因此單項目耗時為（766/470）×4.25=6.93d ，對比前述統計時間 13.03d ，單項目斜坡單元劃分總耗時縮小至原耗時 53.16% ，分別對比斜坡單元劃分地形吻合度和效率初始值、目標值、目標完成情況對比，如圖18所示。

注：消耗時長單位為單個斜坡單元/h。

6 結論

第一，在陜西省南部等地形地貌復雜的地區，選擇5m 及以下精度DEM數據進行斜坡單元劃分結果較好。第二，使用GlobalMapper軟件進行生成水域面與水系線相結合的方法共同劃分斜坡單元，能夠使斜坡單元的邊界更好地符合自然地形。第三，巴山區斜坡劃分水系匯水閾值選取3000更接近原始斜坡形態特征。

參考文獻：

[1]武楊.斜坡單元支持下贛西山區典型鄉鎮地質災害風險評價[J].地理空間信息，2024，22（10）：117-120.

[2]王小浩.黃土山區滑坡敏感性評價研究[D].西安：西安科技大學，2020.

[3]周修波，李永紅，何意平，等.陜南山區斜坡孕災地質環境條件分析——以漢陰縣漩渦鎮為例[J].地質災害與環境保護，2024，35（2）：27-35.

[4]顏閣，梁收運，趙紅亮.基于GIS的斜坡單元劃分方法改進與實現[J].地理科學，2017，37（11）：1764-1770.