羅偉強(qiáng) LUO Wei-qiang；魯琪 LU Qi

（①中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，西安 710054；②陜西煤田地質(zhì)勘查研究院有限公司，西安 710021）

0 引言

近年來，基于地理信息系統(tǒng)GIS 的信息量模型、證據(jù)權(quán)重法等模型被應(yīng)用于滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)研究中，并取得了豐富研究成果。其中，信息量模型具有物理意義明確、操作簡單、可信度高及研究成果豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此，本文以信息量模型為基礎(chǔ)，建立了綜合權(quán)重信息量新模型，綜合考慮了各評價(jià)因子對滑坡災(zāi)害發(fā)生所作“貢獻(xiàn)”的差異性。此外，根據(jù)各評價(jià)因子綜合權(quán)重信息量分布曲線與滑坡災(zāi)害頻率曲線的突變點(diǎn)位置，再結(jié)合野外調(diào)查論證的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定了各評價(jià)因子的最優(yōu)分級區(qū)間，建立了奉節(jié)縣滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)指標(biāo)體系。該模型摒棄了評價(jià)因子分級依靠經(jīng)驗(yàn)判斷的傳統(tǒng)，提高了模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。最后將評價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況進(jìn)行對比，論證綜合權(quán)重信息量模型和該易發(fā)性評價(jià)指標(biāo)體系的合理性。

1 綜合權(quán)重信息量基本原理

1.1 綜合權(quán)重確定

目前，災(zāi)害易發(fā)性研究中評價(jià)因子權(quán)重的確定方法眾多。本文采用了層次分析（APH）-灰色關(guān)聯(lián)相結(jié)合的方法，將主、客觀權(quán)重結(jié)合起來，從而提高了權(quán)重的準(zhǔn)確性。

根據(jù)各評價(jià)因子的層次分析法（APH）權(quán)重值hj與灰色關(guān)聯(lián)法的權(quán)重值nj，計(jì)算綜合權(quán)重值，其公式如下：

1.2 信息量模型

信息量的值越大，表明發(fā)生滑坡的幾率越高，其危險(xiǎn)性也越大。利用公式（2）計(jì)算評價(jià)因子各分類區(qū)間的信息量。

式中：Si—評價(jià)因子x 第i 等級中滑坡面積之和；

Ai—評價(jià)因子x 第i 等級中總面積；

S—研究區(qū)滑坡面積之和；

A—研究區(qū)總面積。

將綜合權(quán)重值wj，代入公式（2）中，即可得到評價(jià)因子綜合加權(quán)信息量計(jì)算公式。一般情況下，評價(jià)體系是由多評價(jià)因子組成，因此，須對單因子綜合加權(quán)信息量進(jìn)行疊加，其公式如下：

式中：I—綜合加權(quán)信息量；

wj—第j 個(gè)評價(jià)因子x 的綜合權(quán)重。

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 研究區(qū)域概況

重慶市奉節(jié)縣地處長江三峽中部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)109°1′17″～109°45′58″，北緯30°29′19″～31°22′23″。該區(qū)域?qū)儆谥衼啛釒瘽駳夂??？傮w地貌類型為構(gòu)造～侵蝕、剝蝕低中山河谷地貌。境內(nèi)出露的地層以侏羅系、三疊系紫紅色泥巖砂巖為主，局部出露二疊系灰?guī)r白云巖夾粉砂巖，第四系地層呈零星分布。長江貫穿整個(gè)奉節(jié)縣，將研究區(qū)劃分為南北兩岸，與全區(qū)水系構(gòu)成豐富的地表徑流網(wǎng)。見圖1。

圖1 研究區(qū)概況

據(jù)中科院地理科學(xué)與資源研究所統(tǒng)計(jì)，近些年來奉節(jié)縣發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型主要以滑坡、崩塌、泥石流為主，其中滑坡災(zāi)害高達(dá)900 多處，占總數(shù)的82%。

2.2 研究區(qū)域評價(jià)單元?jiǎng)澐?/h3>

在研究區(qū)域內(nèi)選取近10 年內(nèi)發(fā)生的694 個(gè)滑坡作為樣本數(shù)據(jù)。以柵格單元作為滑坡易發(fā)性評價(jià)的基本單元，依據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，確定柵格單元分辨率為25m×25m，將研究區(qū)域劃分為3803 行×2810 列。

2.3 評價(jià)因子及最優(yōu)分級區(qū)間確定（如圖2 所示）

圖2 滑坡易發(fā)性評價(jià)因子分類

在滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)體系建立過程中，針對評價(jià)因子中連續(xù)性變量，如坡高、坡度等，進(jìn)行區(qū)間分級時(shí)，須利用ArcGIS 空間分析功能，將評價(jià)因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)與滑坡災(zāi)害點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，統(tǒng)計(jì)出不同小區(qū)間內(nèi)分級滑坡災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)，計(jì)算出不同小區(qū)間內(nèi)的滑坡災(zāi)害發(fā)生頻率和綜合權(quán)重信息量，再根據(jù)區(qū)間對應(yīng)關(guān)系，繪制出頻率和綜合權(quán)重信息量曲線。其中，滑坡分布頻率可從數(shù)量上反映滑坡災(zāi)害分布規(guī)律，而綜合權(quán)重信息量可衡量災(zāi)害發(fā)生概率的大小，結(jié)合二者曲線的變化規(guī)律，利用突變點(diǎn)位置來劃分差異性較大的評價(jià)因子區(qū)間，從而確定評價(jià)因子最優(yōu)區(qū)間。該方法摒棄了評價(jià)因子分級依靠經(jīng)驗(yàn)判斷的傳統(tǒng)，也提高了模型計(jì)算的準(zhǔn)確性。現(xiàn)以評價(jià)因子連續(xù)性變量坡高、坡度為例，進(jìn)行劃分，具體見圖3。

圖3 滑坡與評價(jià)因子頻率及綜合權(quán)重信息

此外，對評價(jià)因子中非連續(xù)變量，如地層，按照野外調(diào)查論證的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可依據(jù)地層的形成年代，將該研究區(qū)的地層分為7 大類。分別是侏羅系遂寧組（J3s）、沙溪廟組（J2s）、珍珠沖組/自流井組（J1z），三疊系須家河組（T3xj）、巴東組（T2b）、嘉陵江組/大冶組（T1j-d），二疊系長興組/大隆組（P2c）。為了便于制圖及統(tǒng)計(jì)，規(guī)定地層從新至老依次對應(yīng)數(shù)字1-7，每個(gè)數(shù)字代表一類地層。

根據(jù)評價(jià)體系對研究區(qū)域的9 個(gè)評價(jià)因子進(jìn)行等級劃分，最終劃分結(jié)果詳見表1 分類列。

表1 評價(jià)因子最優(yōu)分級區(qū)間及綜合權(quán)重信息量值

3 滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)結(jié)果

利用ArcGIS 軟件的柵格重分類功能對評價(jià)因子各分類等級重新賦予綜合權(quán)重信息量值，得到評價(jià)因子綜合信息量柵格數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行柵格數(shù)據(jù)代數(shù)“加”運(yùn)算，得到研究區(qū)域滑坡災(zāi)害易發(fā)性評價(jià)圖。按照自然斷點(diǎn)法（Jenks）將易發(fā)性結(jié)果劃分為高、中、低3 個(gè)等級（見圖4，表2）。

表2 柵格統(tǒng)計(jì)表

圖4 滑坡易發(fā)性評價(jià)圖

4 結(jié)論

基于GIS 技術(shù)的綜合權(quán)重信息量模型對奉節(jié)縣滑坡易發(fā)性進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)評價(jià)結(jié)果可得中、高易發(fā)區(qū)的滑坡柵格占比91.6%，可見本研究評價(jià)精度高達(dá)91.6%，與實(shí)際滑坡災(zāi)害發(fā)育情況基本相符，論證了綜合權(quán)重信息量模型及易發(fā)性評價(jià)指標(biāo)體系的合理性。

研究區(qū)內(nèi)易發(fā)性較高地區(qū)主要集中在地形坡度在11°-50°、坡高在201-600m、坡向?yàn)槟掀隆⑽髌?、植被覆蓋率＜20%的溝谷地帶；距河流、主干道及地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶越近，滑坡災(zāi)害易發(fā)性相對越高；T1j、T1d、T2b、J2s 地層屬于易滑坡地層；此外，滑坡災(zāi)害易發(fā)性與滑坡密度呈正相關(guān)關(guān)系。