基于遥感和GIS的滑坡地质灾害风险评估探讨

来源:用户上传      作者:张万里

摘 随着经济的发展，人类在自然环境中的大量开发活动直接或间接地增加了地质灾害发生的可能性。每年都有大量地质灾害对人类生命财产安全构成严重威胁，有效治理地质灾害已成为我国面临的主要困难之一。该文主要研究基于遥感和GIS的滑坡地质灾害风险评估。结合某地区地质灾害详细调查项目，对研究区滑坡地质灾害分布及发展特征进行评价分析。该文应用层次分析法（AHP）对滑坡危险性进行了评价，并计算了各因素的权重，利用GIS方法获取研究区滑坡风险评估网格图，将研究区大致划分为零风险、低风险、中风险、高风险4个级别。结果表明，高风险区和中风险区面积占总面积的54.0%。
　　滑坡地质灾害 层次分析法 遥感 地理信息系统 风险评估
　　
　　
　　ZHANG Wanli
　　（Fujian Institute of Geological Surveying and Mapping， Fuzhou， Fujian Province，350010 China）
　　With the development of economy， a large number of human development activities in the natural environment have directly or indirectly increased the possibility of geological disasters. Every year a large number of geological disasters pose a serious threat to the safety of human life and property， and the effective management of geological disasters has become one of the major difficulties facing our country. This paper mainly studies the risk assessment of geological hazards of the line landslide based on remote sensing and GIS. Combined with detailed survey items of geological disasters in a certain area， this paper evaluates and analyzes the distribution and development characteristics of landslide geological disasters in the study area. Disaster assessment is an important part of disaster prevention and mitigation， and provides important references for local infrastructure construction， tourism development， urban planning and regional economic development. It can be known from the experiments in this paper that the evaluation results based on the hierarchical entropy variable weight method are more accurate， and the accuracy rate is 67%. The hierarchical entropy variable weight method can not only synthesize the rich experience of experts， but also reduce the subjective impact by introducing an entropy algorithm， thereby obtaining more accurate evaluation results.
　　landslide geological disaster; Analytic hierarchy process; Remote sensing image processing; GIS Risk assessment
　　地|灾害评估经历了3个发展过程，从定性模型到半定量模型再到定量模型。定性模型主要基于专家多年的现场经验，总结和判断已识别的地质灾害风险结果和各种影响因素的地图。定量模型是基于影响灾害点的因素与已发生的地质灾害之间关系的数学表达式，采用信息量法和多元回归法对地质灾害风险进行评价。20世纪末，计算机技术在地质灾害评价中开始应用，这使得地质灾害评价的发展前所未有。目前，该地区常用的地质灾害评价模型包括数理统计模型和经验半经验模型。

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　　滑坡灾害严重威胁着人民的生命财产安全，直接影响社会的和谐稳定和经济的可持续发展，在当今世界引起了广泛关注。我国政府每年在防灾减灾和滑坡治理方面投入大量人力、物力和财力。然而，从现有经济发展水平和技术能力来看，不可能对所有滑坡进行工程处理。此外，滑坡的发生取决于地质体所在的地质环境，并受多种因素控制。灾害意识和管理水平有限，缺乏必要的防灾基础，主动防灾减灾措施不足，存在一定的盲目性。因此，滑坡灾害风险评估已成为滑坡研究领域的热点问题。
　　该文利用一个项目收集的数据，结合3S技术，分析了研究区滑坡地质灾害的规模、成因和空间分布特征，并运用层次分析法（AHP）对福建某一区域进行了分析，对滑坡地质灾害风险进行了评价。评价结果揭示了研究区滑坡的内外因素及分布特征，对其他地区的滑坡研究具有一定的参考价值。
　　
　　1.1遥感图像处理
　　该研究的遥感图像处理包括几何纠正、图像融合、图像自动匹配和图像裁剪，如图1所示。
　　1.2 滑坡u价理论与方法 1
　　滑坡风险评价的原则是根据选定的评价体系，根据研究区的地质、水文和人类活动特征，分析研究区内滑坡的危险性，然后根据科学严谨的划分方法，对研究区内滑坡的危险性进行分析。研究内容实际上是根据危险程度对该地区的滑坡进行空间预测。根据评价对象的范围和性质，滑坡风险评价可分为三类：点评价、面评价和面评价。地表评估基本上是对收集和分析的对滑坡发生有重大影响的因素进行了数字处理，并根据敏感性程度进行分类。根据地面调查结果和专家经验，确定了评价指标的范围，形成了标准化、完善化、通用化的量化模型体系。滑坡风险评估基于滑坡研究区的滑坡活动特征。这是基于促进滑坡发生的环境和物理背景对该地区滑坡的科学和高水平总结。了解滑坡的空间分布和发展趋势，可以为防灾减灾、城乡规划、工程建设等重大决策提供参考。
　　滑坡风险评估应遵循以下规则。
　　（1） 相对一致性。水文、气候和地质等地理要素在时空分布上相对一致。在这些影响因素下发生的滑坡也将表现出分区相对一致性，根据这一规律进行划分。同级别滑坡的危害相对一致，治理方法也相对一致。
　　（2）定量与定性相结合。是指在滑坡风险评价方法中，对滑坡的地理因素进行定量计算，采用专家权重定性确定评价权重。定性和定量相结合可以得到可靠的结果，是合乎逻辑的。
　　（3）主导因素。分析区域滑坡的历史数据，可以找到导致滑坡发生的主导因素。例如：西南山区的滑坡主要由地震导致的，中国东部的滑坡主要由降水导致。滑坡的地理位置决定了主要受其影响的因素。当然，滑坡过程极其复杂，可能有不止一个主导因素，应根据当地环境和人文条件进行分析。 1
　　评价模型和方法如图2所示。
　　
　　2.1 评价因素的选择
　　总体而言，滑坡地质灾害的成因复杂多样。无论是岩性、坡度、构造等内因，还是地震降雨等外因，都是内外因素共同作用的结果。滑坡地质灾害发生的复杂性和不确定性不仅表现在各种原因上，而且在不同地区各种因素的影响上也有很大差异。在一个地区成功评估的方法可能无法满足另一地区的要求。因此，在选择滑坡地质灾害风险评价因子时，应遵循以下原则（见图3）。
　　2.2单元划分
　　复杂多样的影响因素所造成的滑坡地质灾害的危险程度也不同，局部地区也会表现出明显的突出性。在确定影响因素后，选择正确、合理的评价单元至关重要。这也是评价体系的建立。基于此，该文总结了滑坡地质灾害风险评价中常用的几种评价单元划分方法，具体如下。 2
　　栅格单元的大小主要是栅格数据的最小单位，它代表栅格评估单位的精度，并且主要是一个标准正方形。同时，每个像素的属性可以充分反映细胞的空间分布位置。基于ArcGIS，可以对选定的单元进行综合管理和处理。它具有空间可视化、计算简单快速、数据库结构清晰、结果可靠等优点。在基于GIS的滑坡地质灾害风险评估中，该方法得到了广泛的应用。 2
　　该方法按行政区划划分。思路清晰，可操作性强。考虑到滑坡地质灾害的监测和治理是由政府作为一个单位进行的，这种划分方法可以更加有效地管理和监测不同时间、不同地区发生的滑坡地质灾害，并将其作为一个评价单元。所得评价结果可为地方政府决策提供更好的依据。缺点是划分了研究区域的完整性，忽略了不同评价单元之间相同评价因子之间的关系，导致评价结果的可信度和准确性降低。 2
　　这种划分方法是基于斜坡或其他地质构造的面积划分，更接近实际情况。与网格单元和管理单元不同，这种划分方法确保了结构单元的完整性和连续性。从理论上讲，这个评价单元更合理。缺点是地质构造的划分受主观意识的影响较大，没有统一的划分标准，难以取得合理的结果。

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　　通过对上述集中式单元划分方法优缺点的比较，该文基于GIS的评价思想。它还拥有数字高级模型等基本评估数据。结合当地实际情况，该文选择网格单元作为风险评估的评估单元。网格大小直接决定评估结果的准确性。网格精度越高，网格单元越小，后期数据处理过程中的操作难度越大，限制性越强，有限的计算机硬件无法满足计算要求。单元选择太大。虽然计算工作量减少了，但评估结果的可靠性降低了。评估结果初稿的意义不大。该文结合实际情况，确定评价单元规模为30m×30m。
　　
　　3.1. 滑坡地质灾害分布分析
　　该文研究区域为福建某山区，基于GF-2b感图像数据，该卫星配备了1m分辨率的全彩色摄像机和4m分辨率的多光谱摄像机，图像分辨率优于1m，定位精度高。这些数据经过辐射校正、几何校正、图像拼接、图像融合等一系列处理，为了保证评估的准确性，该文利用福建省基础地理底图数据进行了精度检验。严格选取30个控制点，控制点误差小于1像素。该精度可以满足1∶50000的滑坡地质灾害解释要求。
　　由于遥感图像的复杂性和多样性，基于遥感图像信息的判断有时是不确定的。在早期阶段，滑坡地质灾害是调查研究的对象，研究过程中积累了大量数据。该文以研究区地质灾害数据为基础，参考Google Earth的3D地图技术。通过现场验证对翻译结果进行验证，以确保解释的准确性，最终得到结果分布图。根据滑坡体的大小，分为大、中、小型滑坡。其中，大型滑坡灾害点1处，占总数的1%；中等滑坡灾害点21个，占20.8%；79个小型滑坡灾害点，占总数的78.2%。
　　3.2 层次分析法的评价与分析 4
　　该文应用层次分析法（AHP）对滑坡危险性进行了评价，并计算了各因素的权重，利用GIS方法获取研究区滑坡风险评估网格图，将研究区大致划分为零风险、低风险、中风险、高风险4个级别。结果表明，高风险区和中风险区面积占总面积的54.0%。
　　参考文献
　　[1]赵良军，杨号，王泽，等.釜溪河流域滑坡易发性评价及致灾因子分析[J].四川轻化工大学学报（自然科学版），2022，35（2）：70-78.
　　[2]李钢，秦佩瑶，董志骞，等.地震与洪水作用下结构风险分析与设计研究进展[J].防灾减灾工程学报，2022，42（2）：237-250.
　　[3]梁柱.机器学习在浅层滑坡敏感性评价中的综合应用与研究[D].长春：吉林大学，2021.
　　[4]李力涛.基于GIS的黄土地区地质灾害风险评价研究[D].石家庄：河北地质大学，2022.
　　[5]郭子正.区域浅层滑坡危险性的评价模型研究及其应用[D].北京：中国地质大学，2021.
　　[6]白仙富，戴雨芡，叶燎原，等.基于GIS和专家知识的滇西南地区滑坡敏感性模糊逻辑推理方法[J].地震研究，2022，45（1）：118-131.

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