曾特林 吳彩燕

(1.綿陽涪地土地勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司，四川 綿陽 621010; 2.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽 621010)

0 引言

滑坡作為一種常見的次生自然災(zāi)害，具有不同程度的破壞性。一直以來，滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理在減災(zāi)防災(zāi)方面都是國際上倡導(dǎo)和推廣的有效途徑之一[1]。目前，常用的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法有：層次分析法、信息量法、主成分分析法等[2-4]。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(The Data Envelopment Analysis，簡稱DEA)是1978年由美國著名的運(yùn)籌學(xué)家A.Charnes和W.W.Cooper等學(xué)者，基于相對(duì)效率概念提出的一種效率評(píng)價(jià)方法[5]。它將評(píng)價(jià)對(duì)象看作決策單元，實(shí)際的孕災(zāi)環(huán)境和致災(zāi)因子作為“投入”，實(shí)際發(fā)生的災(zāi)害表征作為“產(chǎn)出”，通過對(duì)決策單元的分析，將產(chǎn)出投入比等于1的單元集合作為“有效生產(chǎn)前沿面”，并根據(jù)該評(píng)價(jià)目標(biāo)單元與生產(chǎn)前沿面的距離狀況，確定該評(píng)價(jià)目標(biāo)單元是否為DEA有效，并求出最優(yōu)權(quán)重值的大小。在滑坡災(zāi)害系統(tǒng)中，即可認(rèn)為評(píng)價(jià)單元在滑坡災(zāi)害發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的破壞效應(yīng)達(dá)到最大，區(qū)域滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)等級(jí)為最高，而投入冗余率和產(chǎn)出不足率則能為防災(zāi)減災(zāi)提供決策方向。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 研究區(qū)

研究區(qū)選擇地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、降雨量大、多起伏山地、滑坡頻發(fā)的白沙河流域。其在區(qū)域構(gòu)造上位于四川盆地成都新生代凹陷的西北邊緣與龍門山構(gòu)造帶中南段的前緣交界部位，區(qū)域構(gòu)造線方向?yàn)镹E向，區(qū)域內(nèi)斷裂有映秀斷裂和灌縣斷裂(二王廟斷裂)。利用ARCGIS，提取了流域邊界，劃分了200 m×200 m的格網(wǎng)單元，作為DEA模型的決策單元。

1.2 研究方法

本文滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的方法步驟主要包括：利用GIS技術(shù)和遙感技術(shù)，處理原始數(shù)據(jù)，從而得到成災(zāi)系統(tǒng)中相對(duì)全面的因子體系；此時(shí)的因子體系有可能會(huì)在某一個(gè)方面具有多個(gè)因子，因此還需要進(jìn)行主成分分析，提取出具有代表性的因子；然后是利用DEA方法對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行DEA效率計(jì)算，得到的效率值即可視為危險(xiǎn)度，利用最佳自然斷點(diǎn)法進(jìn)行危險(xiǎn)度分級(jí)，對(duì)各個(gè)等級(jí)的區(qū)域進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；最后通過抽樣實(shí)地調(diào)查，對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證?；诟窬W(wǎng)法和DEA方法的滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)流程如圖1所示。

2 基于DEA方法的滑坡危險(xiǎn)評(píng)價(jià)

2.1 指標(biāo)體系

基于系統(tǒng)性、層次性、代表性、可操作性的指標(biāo)選取原則，從輸入因子、輸出因子兩個(gè)方面進(jìn)行層層深入分析，將輸入因子分為孕災(zāi)環(huán)境和破壞動(dòng)力，而輸出因子則是滑坡災(zāi)害發(fā)生時(shí)的表現(xiàn)特征。孕災(zāi)環(huán)境從地形地貌、地質(zhì)條件以及植被分布進(jìn)行分析，破壞動(dòng)力則主要從河流侵蝕和人類活動(dòng)兩個(gè)方面進(jìn)行分析，災(zāi)害發(fā)生的表現(xiàn)特征可以用滑坡分布密度和各個(gè)滑坡點(diǎn)的面積來衡量。

利用數(shù)字高層模型數(shù)據(jù)提取出地形地貌因子的代表因子：坡度、坡向、地形高度、海拔高度、曲率；結(jié)合遙感高清數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)地物進(jìn)行分類處理，經(jīng)過GIS進(jìn)一步處理即可得到植被覆蓋率、道路分布密度、建筑物分布密度、河網(wǎng)密度、滑坡分布密度、滑坡面積分布、地質(zhì)構(gòu)造等因子[6,7]。

為了避免變量信息的過度重疊而帶來的誤差，采用SPSS軟件對(duì)初步分析處理得到的所有因子進(jìn)行主成分分析。在主成分分析中，衡量一個(gè)因子或要素的貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)稱為特征值，當(dāng)特征值小于1時(shí)，該因子可忽略不計(jì)。通過主成分分析，最終得到的指標(biāo)體系如表1所示。

2.2 基于DEA方法的滑坡危險(xiǎn)評(píng)價(jià)

基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)的投入產(chǎn)出思想[8,9]，滑坡災(zāi)害的成災(zāi)過程引入這一理論，于是本文采用DEA方法的常用軟件MaxDEABasic6，將所有輸入因子和輸出因子代入，計(jì)算出DEA效率值，從而得到了滑坡危險(xiǎn)度，即對(duì)應(yīng)的DEA效率值，如圖2所示。

表1 滑坡危險(xiǎn)性分析指標(biāo)體系

目標(biāo)層系統(tǒng)層要素層指標(biāo)層輸入輸出環(huán)境條件破壞動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生表征地質(zhì)條件地形地貌植被分布人類活動(dòng)影響河流侵蝕分布特征規(guī)模特征斷層距離/m地層巖性/m2地形起伏度/m高程/m曲率絕對(duì)值/(°)坡度/(°)坡向/(°)改進(jìn)的到建筑、居民地距離/m到道路距離/m作物面積/m2水系距離/m格網(wǎng)到滑坡點(diǎn)的平均距離/m格網(wǎng)到滑坡點(diǎn)的最近距離/m滑坡規(guī)模/萬m3

利用ARCGIS自然斷點(diǎn)法，將計(jì)算結(jié)果進(jìn)行等級(jí)劃分，如表2所示。

表2 滑坡危險(xiǎn)度等級(jí)劃分

對(duì)研究區(qū)域內(nèi)所有格網(wǎng)進(jìn)行危險(xiǎn)度統(tǒng)計(jì)，可得知不同危險(xiǎn)等級(jí)的格網(wǎng)單元數(shù)量，如表3所示。

表3 滑坡危險(xiǎn)成災(zāi)效率統(tǒng)計(jì)表

研究區(qū)域內(nèi)的滑坡危險(xiǎn)空間分布如圖3所示。

2.3 精度評(píng)價(jià)

從最新遙感圖上解譯了新的滑坡點(diǎn)，并經(jīng)過野外調(diào)查核對(duì)，確定了11個(gè)新滑坡點(diǎn)，通過對(duì)11個(gè)樣本點(diǎn)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，其中有8處為多年反復(fù)性滑坡，3個(gè)為新滑坡，滑坡規(guī)模為0.3萬m3～7.2萬m3，均為小型滑坡。分布在極高危險(xiǎn)度區(qū)域的有7個(gè)，占總數(shù)的63.636%；分布在高危險(xiǎn)區(qū)的有2個(gè)，占總數(shù)的18.182%；另外2個(gè)分布在中危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，占總數(shù)的18.182%。

通過精度驗(yàn)證，可以看出，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法在滑坡危險(xiǎn)評(píng)價(jià)中發(fā)揮了較好的作用，評(píng)價(jià)的指標(biāo)和方法都能為山區(qū)滑坡災(zāi)害的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供決策支持。

3 結(jié)語

為避免或減少山區(qū)滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)的主觀因素，提升滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)的客觀性，可以使用DEA方法對(duì)山區(qū)滑坡災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)；格網(wǎng)法可以使研究區(qū)域內(nèi)每個(gè)精細(xì)單元都有其對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)度值，體現(xiàn)出更精細(xì)的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。通過對(duì)滑坡點(diǎn)的實(shí)地調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，證明了基于格網(wǎng)和DEA方法在滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中具有較好的可靠程度，為山區(qū)滑坡災(zāi)害精細(xì)化危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供了新思路。