地震灾区人居环境适宜性的GIS评价

陈伟利 张婕

摘要：本文以ARCGIS为平台，对汶川地震灾区30个县市的人居环境适宜性做评价，采取层次分析法结合专家咨询，确定十个评价因子，再具体结合采集到的灾区数据，建立评价因子图层及相关的内部属性数据库和外部空间数据库，对其进行空间叠加分析等，最后通过模糊关系运算对灾区人居环境适宜性进行评价分级。文章中主要介绍层次分析法的应用，评价因子数据的GIS处理方法及汶川地震灾区相关评价结果分析，并提取三个主要的评价因子做验证性结果分析。

关键词：汶川地震；ARCGIS；人居环境适宜性评价； 重建规划

中图分类号：U416.1+62 文献标识码：A文章编号：

Abstract: this article with the ARCGIS as the platform, to wenchuan earthquake disaster area of 30 counties living environment suitability do evaluation, adopt ahp combined with expert consultation, sure ten evaluation factors, more specific combined with the collected data disaster areas, establish evaluation factors layer and relevant internal attribute database and external space database, and on the stack space analysis, finally through the operations of fuzzy relations in the residential environment suitable for evaluation classification. Article mainly introduces the application of the analytic hierarchy process (ahp) method, evaluation factors data processing method and the GIS wenchuan earthquake disaster area related evaluation result analysis, and extracting the three main evaluation factors do the verification results analysis.

Key words: Wenchuan earthquake; ARCGIS; Habitat suitability assessment environment; Redevelopment planning

1、引言

2008年5月12日四川汶川县发生大地震，震级达8.0级，震中位置：纬度31. 0°，经度103•4°，深度14km，波及了四川、甘肅、陕西、重庆、云南等8个省市。这是新中国成立后波及范围最大、破坏性最强的一次地震。此次地震对该区域人居环境造成了明显的损害，区域内生态脆弱性增加，山地灾害风险升级，严重影响了人居环境安全和灾后重建的空间布局。

目前国外大量有关人居环境适宜性的研究，主要是针对城市人居环境适宜性，对城市人居环境适宜性的评价方法、评价指标及评价体系的构建都较成熟，而对区域的人居环境评价研究较少，尤其是地质灾害区域[1]。在此次汶川地震灾区的人居环境适宜性评价中我们将利用GIS技术，采用层次分析法及专家咨询相结合的方法，确定10个影响人居环境适宜性的评价因子，在ARCGIS中进行分析评价，最后将得到的评价结果与实地考察的结果对比，以验证评价的精确性。

2、人居环境适宜性评价方法

汶川地震灾区，位于四川省西北部，川西高原向盆地过度地带，涉及四川省成都、都江堰、绵阳、江柚、广元等30个县市。总图面积达 ，人口为 [2-3]。

该区域地势西北高、东南低、地貌以龙门山等中高山为主，同时还分布有盆地山前平原和低山丘陵。三种地貌成带状相间分布，其走向与本次地震的龙门山断裂带走向一致，为北西——南东方向。该区域气候差异较大，气温、江水和光照分布不均；植被和土壤垂直地带性明显，生物资源丰富，水土流失严重；且人口分布不平衡，经济社会发展水平较低[2]。

2.1评价因子的选择、权重积分及指标的确定

我们首先建立了评价的层次结构，并通过专家咨询，采用A.L.Saaty的1-9标度法对来表示各要素的相对重要性，然后对各个层次结构进行判断比较，构造出判断矩阵，依据判断矩阵求解各层次指标子系统或是指标项的相对权重问题，也就是计算各判断矩阵的最大特征值和特征向量，随后进行判断矩阵的一致性检验，对整个层次结构做判断，以便刨除对灾区人居环境适宜性影响不显著的因素，最后再进行一次层次总排序和一致性检验，从而筛选出人居环境适宜性评价的主要参评因子及权重，最后再一次结合专家咨询修正参评因子及权重，以最终确定评价因子权重[5]。这里所采用的因子及评价等级标准最终确定结果如下表1：

表1 评价因子表

Table1: The table of Evaluation Factor

名称 评价等级 分级标准 权重

地震危险度等级 4 以汶川地震烈度最新评价成果——地震烈度区划为基础进行评价分级 0.15

地质灾害危险度等级 5 这里山地灾害危险区划分引入“危险性指数”来进行评价分级 0.15

环境承载力 5 以其他九个指标为基础进行评价分级 0.05

生态脆弱性 4 以土壤侵蚀中的水力侵蚀作为评价指标基础进行评价分级 0.15

生态重要性 3 以生态系统在水源涵养、土壤保持和生物多样性维持与保护等方面的服务功能重要程度为基础进行分级 0.1

人均土地资源指标 5 以各个行政区的土地利用的空间分布及人口密度为基础，专家判定进行分级 0.05

水资源承载潜力指标 5 以人均水资源可利用量为指标参考全国的平均水平为，进行评价分级 0.15

经济发展水平 5 以地方财政收入和农民人均纯收入两项指标为基础，用空间聚类算法进行空间聚类 0.08

人口密度 5 选择各县市人口密度和农业人口密度作为评价基础 0.05

交通优势度 5 根据概念界定和测算模型，对重建规划区各乡镇的交通设施支撑能力进行计算，通过专家判定分级 0.07

2.2评价单元的划分、评价系统和评价方法

我们直接以栅格单元作为评价单元，评价单元的划分则采用叠置法[4]。栅格的尺寸越小，最终的评价的精度将越高。以30个乡镇行政区划图为基础，并将表1中的10个因子的空间信息按照统一的比例及参考坐标系转化为单因子栅格图层。随后对建立的各评价因子图层进行叠置，以便综合分析所有叠置要素间的相互作用和联系进行划分，并从数据库中提取相关评价因子图，进行两两叠置，所产生的最小图斑作为划分评价单元的基础，最后对个别恶性单元进行修正合并，所获得的图斑即为最终评价单元。同时我们对选取的几个对人居环境评价影响显著的因子采取同样的方法。

按照人居环境适宜性评价系统的核心工作，我们拟对人居环境适宜性分区评价： 为适宜、 较适宜、 中等适宜、IV适宜性差及V适宜性极差。我们采用结合模糊关系运算中最大隶属度原则来确定人居环境适宜类型，确定适宜性的顺序如上所述。首先逐一量测每一个网格中个指标归属于某一稳定等级的面积值，并计算其隶属度的大小，再通过模糊综合评判，计算每个网格单元的评价值，并以ARCGIS软件建立拓扑关系获得评价单元的面积。最后，以30个县市的乡镇行政区划图为控制，按各适宜类型进行面积统计汇总[4]。

2.3评价因子空间数据的建立

首先，建立完全的评价外部因子空间数据库，将各因子的评价等级、权重值等信息作为空间要素的属性信息进行外部存储，并同时建立各评价因子图的属性数据库，各因子栅格图层的属性数据库可以通过ARCGIS技术，利用属性库与外部空间数据库中的通用字段与外部空间数据库相连接。再以30个县市的乡镇行政区划图为评价范围，对土壤图、1：25万地形图、土地利用、土壤侵蚀、泥石流、滑坡、堰塞湖等众多相关数据整理集成，将统计数据与行政区单元关联，以所选择的评价因子及其评价因子的分级指标为因子划分界限，建立地震危险度等级、地质灾害危险度等级、生态脆弱性、人均土地资源指标等评价因子图。

3、人居环境适宜性评价结果

3.1人居环境适宜性评价因子分析

选取了3个权重值最大的评价因子，地震危险度等级、地质灾害危险度等级和生态脆弱性进行阐述，再结合实地调查，以便对人居环境适宜性评价结果进行检验。

（1）地质灾害危险度等级因子影响。地质灾害等级评价与所处的地形地貌、地层岩性、地质构造等内在条件密切相关。首先将采集到的这些相关因子转化为栅格图层，并将这些因子的栅格图层利用ARCGIS技术进行叠加分析，进行两两叠置，采用模糊关系运算中最大隶属度原则，提取相关因子的评价单元，叠加分析，再对恶性单元进行修正合并，所获得的图斑即为最终的评价单元。將所有栅格的地质灾害危险度等级评价单元连成一片，最后即得到了地质灾害危险度等级评价结果。高度危险区，主要分布于都江堰、江柚、广元一线以北，其北西边界以北川——茂汶断裂为界与山后高山高原区分界，南东沿广元、安县、都江堰一线于山前平原相连。基本无危险区主要分布于都江堰市、罗江县、绵竹市、三台县、盐亭县等12个地区的102个乡镇。

（2）地震危险度等级因子影响。地震危险度等级划分与该区域的地震烈度、房屋震害程度、其他震害现象因素有关。采取同样的方法获得了地震危险度等级评价结果。可以发现处于茂汶——汶川断裂、北川——中滩铺断裂及江柚——灌县断裂，其沿线的汶川、都江堰、彭州、北川、青川、平武、绵竹、什邡等县市，地震烈度达八级，其面积达 。在人居适宜性综合评价结果中，沿这些断裂带的县市人居适宜性极差

（3）生态脆弱性因子影响。该因子包括水土流失程度、植被覆盖度、植被覆盖类型、生物多样性及水源涵养等诸多因素，同样可得出生态脆弱性评价结果。生态系统较脆弱的区域主要分布于茂县与汶川的岷江两旁，平武西部；这些地区地形起伏较大，植被覆盖差，同时，在水土流失敏感性评价中，极敏感与中度敏感区域的面积约达 ，占评价区域总面积的10.1%，涉及乡镇数目达132个。

3.2总体评价结果分析

最终将10个评价因子进行叠加分析，获得最终的人居环境适宜性评价结果。从评价结可以得到，人居适宜区和较适宜区都位于东部平原、丘陵区；中等适宜区主要位于丘陵、低山、西北部高原及龙门山前过渡区；适宜性差和极差区基本位于龙门山高山峡谷区。

参考文献：

[1] 刘春红, 刘邵权, 刘淑珍等. 四川省汶川地震重灾区人居环境适宜性评价. 四川大学学报（工程科学版）. 2009, 41, [103]

[2] 樊杰. 国家汶川地震灾后重建规划——资源环境承载力评价. 北京 科学出版社. 2009, [12].

[3] 彭立, 刘邵全, 刘淑珍等. 汶川地震重灾区10县资源环境承载力研究. 四川大学学报（工程科学版）. 2009, 41(3), [295].

[4] 宁波, 龚文峰, 范文义. 基于RS和GIS帽儿山土地利用适宜性评价. 东北林业大学学报. 2009, 37(2).

[5] 钱骏, 肖杰, 蒋厦等. 阿坝州地震灾区资源环境承载力评估. 2009, 28(2).

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作者简介：

陈伟利 （1982-） 天津铁道职业技术学院铁道工程系

张婕 （1984-） 天津铁道职业技术学院铁道工程系

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。