范 娟，楊武年,2，南聰強，翁中銀

（1.成都理工大學國土資源信息技術國土資源部重點實驗室遙感與GIS研究所，四川成都610059；2.成都理工大學地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059；3.成都理工大學地球科學學院，四川成都610059）

基于GIS的彭州市崩塌滑坡地質(zhì)災害地形因素分析

范 娟1，楊武年1,2，南聰強1，翁中銀3

（1.成都理工大學國土資源信息技術國土資源部重點實驗室遙感與GIS研究所，四川成都610059；2.成都理工大學地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，四川成都610059；3.成都理工大學地球科學學院，四川成都610059）

基于ArcGIS平臺，利用DEM數(shù)據(jù)資料，選擇位于四川西北部的彭州市作為研究區(qū)域，提取了區(qū)內(nèi)高程、地形起伏等地形因子；統(tǒng)計了5.12震后區(qū)內(nèi)39個滑坡點，58個崩塌點，建立了地形地貌與崩塌滑坡地質(zhì)災害之間的關系：這類地區(qū)對應的地貌類型主要是海拔高程較高的山坡地帶。實驗證明，利用GIS技術，結合數(shù)字地面模型，進行崩塌、滑坡等地質(zhì)災害的地形因子相關性分析，結果可靠，對防災減災具有重要的借鑒意義。

ArcGIS；滑坡災害；崩塌災害；高程；地形起伏度

2008年5月12日14時28分，四川省發(fā)生里氏8.0級強烈地震，地震造成了巨大的生命財產(chǎn)損失。隨后沿破裂帶發(fā)生了大量的余震，形成地震帶。位于余震區(qū)兩端的汶川和青川2縣4.0級以上余震次數(shù)達147次，占4.0級以上余震總次數(shù)的49.49%，6.0級以上余震2縣各有3次。地震同時引發(fā)了一系列的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、堰塞湖等次生地質(zhì)災害。隨著空間信息技術的發(fā)展,GIS、RS、GPS等技術的應用日趨廣泛。鑒于3S技術應用到地震災害分析有著強大的優(yōu)勢，能及時準確地獲取相關信息，所以本文選取地震災區(qū)彭州市為研究區(qū)，利用3S技術對研究區(qū)地震前后影像數(shù)據(jù)做對比，利用DEM提取各地形因子，對彭州市地震后崩塌、滑坡災害點進行了分析，從而得出災害點的區(qū)域分布特點，為研究區(qū)的災后重建規(guī)劃提供了科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

彭州市位于四川省會成都西北部，距成都市區(qū)25km，人口78萬，面積1420km2，是成都市人口第三，面積第二的小康市。彭州是古蜀國建都立業(yè)的核心地區(qū)，自秦漢以來，建縣設郡達2000多年，有著悠久的歷史文化，素有“天府金盆”、“蜀漢名區(qū)”之美譽。

彭州縣級市，是成都市19個區(qū)（市）縣之一。周邊有都江堰縣級市、郫縣、新都區(qū)及德陽市的什邡縣級市、廣漢縣級市，阿壩藏族羌族自治州的汶川縣與茂縣。它是成都市管轄的省屬縣級市，設28個鎮(zhèn)，市政府駐天彭鎮(zhèn)。區(qū)內(nèi)4000多m的海拔落差，山丘壩俱全的地形和溫暖濕潤和氣候，決定了彭州豐富的礦藏、林業(yè)、藥材、水利和旅游資源。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 基于ArcGIS的數(shù)據(jù)分析流程

本文使用的高程數(shù)據(jù)為DEM數(shù)據(jù)，滑坡崩塌數(shù)據(jù)來源于全國地質(zhì)災害實地調(diào)查資料和中國滑坡崩塌數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。本研究所用的平臺為ArcGIS9.3。在提取高程、起伏度之前應該對數(shù)據(jù)進行預處理，包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、投影變換、崩塌滑坡點的提取及其與DEM高程值的匹配，數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)處理流程圖

2.2 運用Excel的統(tǒng)計分析

將彭州市的地圖數(shù)據(jù)在ArcGIS進行坡度、坡向分析[1-4]。根據(jù)提取出的災害點的高程值、起伏度在Excel中進行統(tǒng)計分析，并得出災害點的高程及起伏度的分布特點和規(guī)律。

3 滑坡崩塌點的高程分布特征

3.1 滑坡點高程統(tǒng)計分析

通過提取每個滑坡災害點的高程值，并根據(jù)具體情況以100 m、200 m、300 m為區(qū)間統(tǒng)計滑坡點個數(shù)，得到地形高程、滑坡點頻率統(tǒng)計的頻率直方圖（見圖2）。整個研究區(qū)的海拔高度在800～3100m之間。通過表1可以看出滑坡災害點主要集中在1 400～1 800 m之間，其間的災害點大約占了研究區(qū)總數(shù)的75%。

表1 滑坡點高程統(tǒng)計分析表

圖2 滑坡頻率統(tǒng)計直方圖

3.2 崩塌點高程統(tǒng)計分析

通過提取每個崩塌災害點的高程值，并根據(jù)具體情況以200m為區(qū)間統(tǒng)計崩塌點個數(shù)，得到地形高程、崩塌點統(tǒng)計的頻率直方圖（見圖3）。整個研究區(qū)的海拔高度在800～2500m之間。通過表2可以看出崩塌災害點主要集中在2個區(qū)間段，分別為1 400～1 600 m與2 000～2 200 m。這2個區(qū)間段的崩塌災害點大約分別占了研究區(qū)總數(shù)的24.1%與16.2%。

4 滑坡崩塌與地形起伏度對應關系

滑坡地形起伏度的計算關鍵在于統(tǒng)計單元的選擇，也就是定義所指的某一確定面積的值。隨著統(tǒng)計單元半徑的增大，地形起伏度的值也隨之增大，但增到一定程度即趨于穩(wěn)定。最佳的統(tǒng)計單元才能真實反映地形起伏[5]。

表2 崩塌點高程統(tǒng)計分析表

圖3 崩塌累計頻率直方圖

對于本文的研究地區(qū)，不僅需要計算最適合本研究區(qū)的地形起伏度統(tǒng)計單元，而且需要找到能夠反映地形起伏度和滑坡發(fā)育關系的最佳統(tǒng)計單元，即這個最佳統(tǒng)計單元不僅反映研究區(qū)地形地貌，而且反映滑坡點對應的真實地形起伏度。本文采用10×10鄰域分析窗口，得到研究區(qū)的地形起伏分布。利用GRID模塊中SETMASK命令提取出研究區(qū)內(nèi)每一個滑坡災害點所對應的地形起伏度值，并做出地形起伏度值/滑坡個數(shù)的統(tǒng)計曲線[4，5]。

地形起伏度的計算，可先求出一定范圍內(nèi)海拔高度的最大值和最小值,然后求其差值。地形起伏度和滑坡災害的發(fā)生存在很大的相關性[6-8]。

4.1 災害點地形起伏度分析

通過提取每個崩塌災害點的起伏度，并根據(jù)具體情況以50 m為區(qū)間統(tǒng)計崩塌點起伏度，得到崩塌點統(tǒng)計的頻率直方圖（見圖4）。整個研究區(qū)的起伏度在100～600m之間。通過圖5可以看出崩塌點的起伏度主要集中在200～300 m區(qū)間段，其崩塌災害點大約占了研究區(qū)總數(shù)的51.3%。崩塌出現(xiàn)在這個高程帶與研究區(qū)本身的地形有直接關系。

圖4 崩塌點地形起伏分布頻率直方圖

圖5 災害點地形起伏分布統(tǒng)計圖

4.2 滑坡災害點分布圖

通過提取每個滑坡災害點的起伏度，并根據(jù)具體情況以100 m為區(qū)間統(tǒng)計崩塌點起伏度，得到滑坡點統(tǒng)計的頻率直方圖（見圖6）。整個研究區(qū)的起伏度主要集中在2個區(qū)間段。整個區(qū)域的起伏度在100～600m之間。通過圖7可以看出滑坡點的起伏度主要集中在150～200m和250～300m區(qū)間段。這2個區(qū)間段的崩塌災害點大約分別占了研究區(qū)總數(shù)的28.3%和33.3%。這個結果說明，在區(qū)域范圍內(nèi)地形起伏度和滑坡發(fā)育存在很好的相關性，這個結果對滑坡災害空間預測具有重要的應用價值。

圖6 滑坡點地形起伏度頻率統(tǒng)計直方圖

圖7 滑坡災害點分布圖

5 結語

盡管滑坡崩塌的發(fā)生是邊坡失穩(wěn)的結果，與各種外部因素及地質(zhì)條件有關。但地形地貌參數(shù)統(tǒng)計分析表明，滑坡崩塌地質(zhì)災害在空間分布上與高程、坡度、坡向等地形地貌參數(shù)也有著密切的關系[9-11]。在研究區(qū)，這種相關性主要體現(xiàn)在：滑坡主要集中發(fā)育的高程區(qū)間為 1 400～1 800 m，地形起伏度范圍為 150～200 m和250～300m的地區(qū)；而崩塌集中發(fā)生的高程范圍為1400～1600m與2 000～2 200 m，地形起伏度范圍為200～300 m的地區(qū)。由此可以得出崩塌和滑坡常發(fā)生的高程區(qū)間及地形起伏度范圍。所以我們在建筑物選址的時候應盡量避免將其建在上訴地形區(qū)間。只有避開這些區(qū)間才能盡量減少地質(zhì)災害給人們的生活、財產(chǎn)等方面帶來的損失。地質(zhì)災害防治應貫徹“以防為主，防治結合”的原則，建立和健全地質(zhì)災害群測群防體系和預警應急反應系統(tǒng)是預防地質(zhì)災害重要保證。

GIS技術為滑坡崩塌地質(zhì)災害的地形地貌特征分析提供了實用、有效的方法，對區(qū)域地質(zhì)災害評價具有良好的實用價值。

需要指出的是，滑坡數(shù)據(jù)屬于歷史調(diào)查數(shù)據(jù)，鑒于目前區(qū)域滑坡災害調(diào)查的局限性，有很多地區(qū)屬于有災無害，可能有許多滑坡點沒有記錄，這會影響到統(tǒng)計結果的精度。

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Analysis of Terrain Factors for Landslide Hazards and Collapse Hazards in Pengzhou Based on GIS

by FAN Juan

In this paper,we used GIS technologies and DEM data to analyze Pengzhou geological hazards based on ArcGIS platform.The study area was located in Pengzhou,northwest of Sichuan Province. Aided by ArcGIS,we figured out the terrain factors including elevation and Relief Amplitude,and then analyzed the relationship between landslides,collapse and the terrain factors.The main conclusions are as followed.Such region corresponds to the type of landscape is the hillside area of higher elevation.The results show that the use of GIS technology,combined with digital terrain model,correlation analysis of the digital terrain model of theterrain,landslides and other geologicaldisasters factor,test analysis results are reliable,and have a certain reference to the disaster prevention and mitigation.

ArcGIS,landslides hazards,collapse hazards,elevation, topographic relief amplitude

2012-03-30

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41071265）;地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室自主研究基金資助項目(SKLGP2009Z004);2010年度高等學校博士學科點專項科研基金資助項目 (2010512211 0006）。

P208

B

1672-4623(2012)06-0019-03

范娟，碩士，研究方向為地圖學與地理信息系統(tǒng)。