周 金，范秋雁*，朱 真

（1.廣西大學 資源環(huán)境與材料學院，廣西 南寧 530004；2.廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，廣西 南寧 530022）

滑坡是指斜坡上的巖土體受降雨、河流沖刷、人工切坡等因素影響，在重力作用下沿斜坡整體或分散向下滑動的現(xiàn)象。廣西是滑坡地質(zhì)災害多發(fā)省份之一，據(jù)不完全統(tǒng)計，1950年以來廣西已發(fā)生滑坡地質(zhì)災害超過4 000 起，近年來每年災害數(shù)量仍保持在三位數(shù)?；碌刭|(zhì)災害已成為制約廣西經(jīng)濟發(fā)展的主要災種之一。不少學者針對廣西全域或局部地區(qū)的滑坡地質(zhì)災害開展了大量研究，如吳福[1]等在總結(jié)膨脹巖破壞模式、機理與特點的基礎上，提出了膨脹巖滑坡地質(zhì)災害的具體防治措施；陳立華[2]、許英姿[3]等基于信息量模型對廣西花崗巖與碎屑巖地區(qū)的滑坡災害進行了易發(fā)性區(qū)劃，為廣西花崗巖與碎屑巖分布區(qū)的滑坡地質(zhì)災害預警與防治規(guī)劃提供了技術參考；侯智庭[4]等以柵格為單元基于邏輯回歸模型與ArcGIS分析了廣西梧州滑坡地質(zhì)災害的發(fā)生概率并進行了滑坡災害危險性劃分；許英姿[5]、李岳順[6]、謝敏[7]、楊軍[8]、溫泳心[9]等分析界定了廣西不同地區(qū)滑坡地質(zhì)災害的臨界雨量，為廣西滑坡地質(zhì)災害預警預報工作提供了一定的理論依據(jù)；范皓然[10]運用統(tǒng)計分析與數(shù)值模擬等方法分析了降雨對含泥質(zhì)夾層碎屑巖滑坡災害的影響；劉彥花[11]等基于粗糙集與GIS組合的方法對廣西梧州的滑坡地質(zhì)災害進行了風險評估，為類似地區(qū)的滑坡地質(zhì)災害風險性評估提供了借鑒；趙軒[12]、楊向敏[13]、朱真[14]等基于不同技術與算法開發(fā)的地質(zhì)災害監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過驗證，對廣西地質(zhì)災害預警預報具有較好的時效性與準確性。由此可知，目前針對廣西滑坡地質(zhì)災害的研究大多聚焦于單一因子的影響以及廣西全域或局部典型地區(qū)的滑坡地質(zhì)災害的易發(fā)性、風險性評估與區(qū)劃，對于廣西滑坡地質(zhì)災害的空間分布格局和影響因子的定量分析較少。因此，本文著眼于廣西全域，以廣西地質(zhì)災害信息系統(tǒng)中的滑坡數(shù)據(jù)為基礎，通過空間自相關方法分析了廣西滑坡地質(zhì)災害的空間分布特征，再利用地理探測器[15]定量分析了廣西滑坡地質(zhì)災害與降雨、巖性、人類活動等影響因子的關系，以期為廣西的滑坡地質(zhì)災害防治工作提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廣西是我國唯一一個沿海沿邊省份，地理位置優(yōu)越，全區(qū)陸地總面積為23.67 萬km2，下轄14 個地級市；位于我國地勢第二階梯云貴高原東南邊緣、兩廣丘陵西部，地勢整體西北高、東南低，山地面積占比達60%以上；地貌總體為山地丘陵盆地，西、北部處于云貴高原邊緣，以高山峽谷為主，海拔較高，地形起伏大，東南、南部以丘陵、平原地貌為主，地形坡度較緩，中部地區(qū)為盆地地貌，受弧形山脈的分割，形成眾多大小相雜的盆地地貌結(jié)構(gòu)；地處華南板塊南端，地質(zhì)構(gòu)造復雜，受頻繁構(gòu)造運動影響，褶皺、斷層較發(fā)育，區(qū)內(nèi)地層發(fā)育齊全，從元古界到第四系均有分布，以古生界最為發(fā)育，泥盆系分布最廣；屬亞熱帶季風氣候，北回歸線貫穿中部，氣候溫暖、雨水充足，各地年均降水量為723.9～2 983.8 mm，大部分地區(qū)年降水量為1 300～2 000 mm。廣西降雨時空分布不均，空間上表現(xiàn)為東部多、西部少，丘陵山區(qū)多、平原河谷少，夏季迎風坡多、背風坡少；時間上降水主要集中在夏季，占全年降水量的70%以上，雨量大且集中，受降水影響，廣西地質(zhì)災害多發(fā)生于夏季。脆弱的地質(zhì)生態(tài)環(huán)境、集中的暴雨和人類工程活動干擾等因素的共同作用導致廣西地質(zhì)災害頻發(fā)。廣西滑坡地質(zhì)災害點分布見圖1。

圖1 廣西滑坡地質(zhì)災害點分布圖（審圖號：GS(2017)1267）

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

地質(zhì)災害的影響因素眾多，綜合現(xiàn)有數(shù)據(jù)的可獲取性和前人研究成果，本文選取高程、坡度、坡向、地形起伏度、構(gòu)造斷裂、地層巖性、降雨、人類活動作為廣西滑坡地質(zhì)災害的影響因子開展研究，以分析不同因子對廣西滑坡地質(zhì)災害的影響。本文采用的廣西歷史滑坡災害點數(shù)據(jù)來源于廣西地質(zhì)災害信息系統(tǒng)，包含編號、地理位置、經(jīng)緯度坐標、險情等級等信息；廣西DEM數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn），分辨率為90 m，通過鑲嵌、裁剪等方式獲得廣西原始高程數(shù)據(jù)；坡度、坡向和地形起伏度從廣西DEM數(shù)據(jù)中提取；廣西多年平均降雨數(shù)據(jù)、斷裂影響分布數(shù)據(jù)、地層巖性分類數(shù)據(jù)和人類活動影響因子等資料均來源于廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站（http://dzhj.dnr.gxzf.gov.cn/）。由于數(shù)據(jù)來源和空間尺度的不同，本文按照研究區(qū)范圍對各因子圖層進行裁剪，統(tǒng)一投影到CGCS2000坐標系下，并重采樣為統(tǒng)一柵格尺度，大小為5 km×5 km。

2.2 研究方法

2.2.1 空間自相關

地質(zhì)災害的空間聚集性可在一定程度上反映地質(zhì)災害的危險性，即空間上表現(xiàn)為熱點聚集的區(qū)域地質(zhì)災害危險性高，發(fā)生地質(zhì)災害的可能性大；反之，則地質(zhì)災害危險性低，發(fā)生地質(zhì)災害的可能性小。因此，利用空間自相關分析中優(yōu)化的熱點分析工具可探測廣西滑坡地質(zhì)災害熱點區(qū)域與冷點區(qū)域，其結(jié)果能反映廣西滑坡地質(zhì)災害的危險程度。優(yōu)化的熱點分析工具可通過輸入數(shù)據(jù)特征中派生的參數(shù)來執(zhí)行熱點分析，計算公式為：

式中，xj為要素屬性值；ωi,j為要素i與j之間的空間權(quán)重；n為要素總數(shù)；為統(tǒng)計量，對其進行標準化后Z值結(jié)果表征廣西滑坡地質(zhì)災害的危險性。

2.2.2 地理探測器

地理探測器模型是探測事件空間分異性的工具，包括因子探測器、交互探測器、風險探測器和生態(tài)探測器4 個部分。利用該模型能解決事件空間差異性的影響因子、影響因子對事件空間分異性的解釋力大小以及影響因子兩兩之間交互作用力的解釋力等問題。本文主要采用因子探測器與交互探測器來定量分析廣西滑坡災害影響因子的解釋力大小和因子之間兩兩交互作用的解釋力。

1）因子探測器用于探測廣西滑坡地質(zhì)災害事件的空間分異性和某個因子對該事件空間分異性的解釋力大小，表達式為：

式中，Nh、N分別為層h下滑坡影響因子總數(shù)和研究區(qū)樣本數(shù)；、σ2分別為層h下滑坡影響因子的方差和全區(qū)方差；h為滑坡影響因子的分層；SSW、SST 分別為層內(nèi)方差之和與全區(qū)總方差；q的值域為[0,1]，值越大表明該因子對廣西滑坡地質(zhì)災害的解釋力越強，反之則解釋力越弱，q=0 表明該因子與廣西滑坡災害空間分布無關。

2）交互探測器用于識別不同影響因子之間的相互作用，即評估影響因子兩兩之間共同作用對廣西滑坡災害空間分異的影響是增強、減弱還是相互獨立。兩兩因子交互作用可分為5種類型（表1）。

表1 交互作用探測

3 研究結(jié)果與分析

3.1 廣西滑坡地質(zhì)災害的空間分布特征

首先在ArcGIS10.2 軟件中基于優(yōu)化的熱點分析工具，采用（SNAP_NEARBY_INCIDENTS_TO_CREATE_WEIGHTED_POINTS）聚合方法將鄰近滑坡災害事件點聚合在一起，以創(chuàng)建一個單獨的加權(quán)點，每個點的權(quán)重（Z值）為該位置聚合事件點的數(shù)目；再通過克里金插值法的平滑處理獲得整個研究區(qū)內(nèi)任意位置的Z值，經(jīng)歸一化處理后得到研究區(qū)滑坡地質(zhì)災害的危險程度分布（圖2），可以看出，Z值較高區(qū)域主要集中在東部地區(qū)，玉林、梧州、桂林、南寧等地區(qū)屬于滑坡地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)；柳州和沿海等地區(qū)屬于滑坡地質(zhì)災害低易發(fā)區(qū)；部分地級市局部地區(qū)也屬于滑坡地質(zhì)災害高易發(fā)區(qū)；整體上廣西東部地區(qū)的滑坡地質(zhì)災害危險性明顯高于西部地區(qū)。

圖2 廣西滑坡地質(zhì)災害危險程度分布圖

3.2 廣西滑坡地質(zhì)災害的影響因子探測

首先在ArcGIS10.2 軟件的重分類工具中對高程（X1）、坡度（X2）、坡向（X3）、地形起伏度（X4）、降雨（X5）、斷裂（X6）、巖性（X7）、人類活動（X8）8個因子圖層進行分類預處理；再利用創(chuàng)建漁網(wǎng)點工具生成8 949 個等間距采樣點，通過采樣點提取各因子圖層柵格單元的數(shù)據(jù)信息；最后運行地理探測器模型進行定量分析。

3.2.1 單因子影響分析

由地理探測器的因子探測器結(jié)果（表2）可知，在0.05顯著性水平條件下，高程、地形起伏度、降雨、斷裂、巖性、人類活動等因子對廣西滑坡地質(zhì)災害空間分布有影響，但影響程度具有明顯差異。各影響因子對廣西滑坡災害空間分布的解釋力排序為：降雨>巖性>高程>人類活動>地形起伏度>斷裂。單一因子對廣西滑坡地質(zhì)災害空間分布差異性的解釋力最大為降雨因子（11.74%），最小為斷裂因子（0.14%），說明單個因子對廣西滑坡災害空間分布差異性的解釋力有限。

表2 因子探測器結(jié)果

3.2.2 雙因子交互作用分析

由地理探測器的交互探測器結(jié)果（表3）可知，各影響因子之間不是相互獨立的，廣西滑坡地質(zhì)災害的空間差異性是多因子共同作用的結(jié)果，因子間交互作用類型包括雙因子增強和非線性增強兩種，其中高程∩地形起伏度、高程∩降雨、高程∩斷裂、高程∩巖性、高程∩人類活動、地形起伏度∩降雨、地形起伏度∩斷裂、地形起伏度∩巖性、地形起伏度∩人類活動、降雨∩斷裂、降雨∩巖性、降雨∩人類活動、斷裂∩巖性、斷裂∩人類活動、巖性∩人類活動的交互作用結(jié)果表現(xiàn)為非線性增強，降雨∩巖性交互作用結(jié)果為雙因子增強；從解釋力角度來看，高程∩降雨、高程∩巖性、地形起伏度∩降雨、降雨∩斷裂、降雨∩巖性、降雨∩人類活動交互作用的解釋力均達到10%以上，其中降雨∩巖性交互作用的解釋力最大，為18.4%，相較于單一因子的解釋力，因子間交互作用對廣西滑坡災害空間分異性的解釋力明顯提高。

表3 交互探測器結(jié)果

4 結(jié)語

本文采用空間自相關分析與地理探測器分析了廣西滑坡災害的空間分布特征，并對其影響因子進行了定量歸因。優(yōu)化的熱點分析表明廣西滑坡災害的空間分布呈現(xiàn)一定的分異格局，高易發(fā)區(qū)主要集中在東部地區(qū)，中部和沿海地區(qū)屬于低易發(fā)區(qū)，整體上廣西滑坡災害的危險性程度呈東部高西部低的空間格局。單一因子影響力上，不同因子對廣西滑坡災害空間分異性的解釋力差異明顯，降雨和巖性的解釋力較強，斷裂和地形起伏度因子的解釋力較弱。因子間存在交互作用，對廣西滑坡災害空間分異性的解釋力表現(xiàn)為雙因子增強和非線性增強，其中降雨與巖性因子交互作用的解釋力最強（18.40%）。

地質(zhì)災害的影響因素眾多，本文僅從高程、坡度、坡向、地形起伏度、降雨、斷裂、巖性、人類活動等8 個因子出發(fā)探討廣西滑坡災害空間分異的影響機制，而未研究水系、土壤、土地利用類型等因子對廣西滑坡災害的影響，后續(xù)需展開研究；同時，使用地理探測器模型時，針對柵格數(shù)據(jù)的空間尺度和因子之間的分類預處理還沒有明確的劃分標準，大多依據(jù)經(jīng)驗與前人成果，具有一定的主觀性，因此針對數(shù)據(jù)空間尺度和因子空間分類的劃分標準也是今后開展研究的方向之一。