基于ArcGIS平台的广东云浮云安区地质灾害危害程度分区评价

赵 魁

(广东省化工地质勘查院，广东 广州 510800)

0 引言

云安区地处广东省西部，下辖7个镇(六都镇、高村镇、白石镇、镇安镇、富林镇、石城镇与都杨镇)，总面积1 172.4 km2，总人口33.15万人。区内地质环境条件复杂，断裂构造发育，雨量充沛且集中，人类工程活动强烈，致使崩塌、滑坡等灾害频发，是广东省地质灾害高易发区县之一。由于地质灾害分布的空间差异性，为便于分区防治，需对地质灾害开展危险性分区评价。地质灾害的危险性分区是通过将地质灾害的易发性及危害性叠加来实现的[1-3]，地质灾害易发性及危害性分区方法的科学性直接决定着地质灾害危险性分区的合理性。近年来，国内外对地质灾害分区的研究较多，如杨志华等[4]基于传统信息量模型和Logistic逻辑回归模型，建立了加权信息量模型，完成了青藏高原东缘地震扰动区地质灾害易发性综合评价；张超等[5]基于多元线性回归模型，将昭通市地质灾害易发性划分为高、中、低、不易发四个等级；HONG H Y等[6]通过对比EBF神经网络模型、FR概率模型、Logistic逻辑回归模型和RF随机森林模型，发现EBF模型和FR模型对莲花县地质灾害易发性分区效果最好。这些研究主要集中在地质灾害易发性分区方法上，而对地质灾害危害性分区方法的研究则较少，且已有研究多是根据已调查到的地灾隐患点所威胁的人员、财产进行危害性评价，如高帅等[7]对榆阳区地质灾害危险性的分区、仵拨云等[8]对陕西镇安县地质灾害危险性的分区，周静静等[9]对秦巴山区地质灾害危险性的评价，均将调查所得灾害点险情作为危害性图层与易发性图层进行叠加，考虑了局部受威胁人口、财产的现状因素，而忽略了区域人口、财产的分布特征对危害性的潜在影响，分区结果受调查精度及调查人主观因素的影响较大。也有学者在对地质灾害危险性分区时，将地质灾害易发性分区近似等同于危险性分区，如邱曼等[10]对叶城二牧场辖区进行地质灾害危险性评价时，将利用层次分析法得到的易发性指数直接作为危险性分区的依据；GUPTA和JOSHI[11]利用GIS平台，将岩性、构造、土地利用三个图层叠加得到的LNRF值(滑坡名义风险值)作为评价下喜马拉雅山脉的拉姆甘加集水区滑坡地质灾害危险性的指标；朱进守等[12]在对西藏贡觉县地质灾害危险性评价时，选取坡度、地灾点密度、工程岩组、构造密度、植被覆盖度、河网密度、年均降雨量7个评价因子作为地质灾害危险性评价指标，这些研究均未考虑受威胁人员、财产易损性的空间差异，其危险性分区结果中容易出现危险性大区中无威胁对象或威胁对象较少的情况。本文在对云安区地质环境条件及地质灾害详细调查基础上，利用ArcGIS空间分析功能，选取2个局部影响因素——地灾隐患点威胁的人口及财产数量、2个区域影响因素——土地利用现状及人口密度，共4个因素作为评价因子，对云安区地质灾害危害性进行了分区划定，以期进一步提高地质灾害危害性评价精度，为云安区地质灾害的防治工作提供更为可靠的技术依据。

1 地质灾害发育特征

云安区以丘陵地貌为主，局部中低山及平原地貌，地形起伏较大，地层岩性、构造及工程地质条件较为复杂。由于山区交通设施建设、工业基础设施建设，特别是农村削坡建房等活动产生了较多的人工边坡，坡体裸露，大多未采取防治措施，在降雨条件下易发生崩塌、滑坡等地质灾害；另外，区内还存在较多采石场，开采矿种以花岗岩、石灰岩为主，露天开采形成大量边坡，在强降雨或持续降雨等极端天气条件下，易发生崩塌、滑坡等地质灾害。截止2018年11月，经地质灾害详细调查共计发现地质灾害隐患点213处，其中崩塌13处，滑坡24处，不稳定斜坡176处，威胁人口2 480人，造成直接经济损失570.50万元，潜在经济损失9 775.65万元。地质灾害点及不稳定斜坡点分布情况见图1。

图1 云安区地质灾害隐患点分布图Fig.1 Distribution map of geological hazard hidden danger points in Yun’an District

2 危害程度分区评价方法

地质灾害的分区方法可分为定性分析和定量分析。定性分析根据评价人经验对地质灾害进行定性描述，有很大的个人主观性；定量分析则是选取地质灾害的主要影响因子进行量化分级，然后赋权重叠加分析，很大程度上消除了定性方法的主观性，应用较为广泛。目前常用的定量分析的方法有：统计分析法、层次分析法、模糊综合评判法、综合指数法等[13-15]，其中，综合指数法能够很好地体现各种因素对地质灾害的影响，提高地质灾害分区的精度和准确性，特别是近年来，基于GIS平台的综合指数法为地质灾害的研究提供了强有力的解决方案和独特的研究方法。

本文采用基于ArcGIS的综合指数法对云安区地质灾害危害程度进行分区研究。首先选取地质灾害危害程度分区的评价因子，在ArcGIS平台上建立所选评价因子的空间数据库，再利用ArcGIS的空间分析功能对各评价因子分别进行分级赋值量化，归一化处理后进行空间叠加，得到云安区地质灾害危害性分级计算图，最后经综合分析概化，得到云安区地质灾害危害程度分区图。

2.1 评价因子的选取

地质灾害的危害程度主要从社会经济损失和人员伤亡损失两个方面考虑[16]。为对危害程度做出更加符合实际的、有针对性和指导性的评价和分区，社会经济损失程度选取土地利用现状及地灾隐患点潜在威胁财产作为评价因子，其中土地利用现状用来表示社会财产的分布情况；人员伤亡损失程度选取各行政村人口密度及地灾隐患点潜在威胁人口作为评价因子。

2.2 评价因子分级量化及归一化

评价因子分为定性指标和定量指标，其中人口密度、地灾隐患点潜在威胁的人口、财产均为定量指标，可取其原始值，并作适当的数值变换即可；对于定性指标，如土地利用现状，需要建立一个评价指标的分级划分标准，根据各项指标对不同级别的相对贡献来取值。各评价因子的量化及归一化方法见表1。

表1 评价因子量化及归一化方法表

将4个评价因子分级量化及归一化后，再进行10 m×10 m栅格化处理，可得到各评价因子的分级归一化分布图(图2～图5)。

图2 社会财产分级归一化图Fig.2 Classification and normalization of social property

图3 地灾隐患点潜在威胁财产分级归一化图Fig.3 Classification and normalization of property threatened by geological hazards

图4 人口密度分级归一化图Fig.4 Classification and normalization of population density

图5 地灾隐患点潜在威胁人口分级及归一化图Fig.5 Classification and normalization of population threatened by geological hazards

2.3 评价因子叠加分析

利用ArcGIS的栅格计算工具，按公式(1)将4个评价因子的分级归一化图同权重叠加计算，形成云安区地质灾害危害程度指数栅格图，再利用ArcGIS提供的自然间断法，将地质灾害危害程度分为3级，数值越高表示该区域地质灾害危害程度越高，3个分级分别表示地质灾害危害性大、危害性中等及危害性小(图6)。

SI=∑Wi·IFi

(1)

式中：SI——地质灾害危害性综合指数；

Wi——各评价因子权重；

IFi——各评价因子归一化值。

图6 云安区地质灾害危害程度分级计算图Fig.6 Grading calculation diagram hazard degree of geological hazardsin Yun’an District

经综合考虑各种因素的影响，可概化出云安区地质灾害危害程度分区图(图7)。

图7 云安区地质灾害危害程度分区图Fig.7 Hazard degree of geological disasters in Yun’an District

3 地质灾害危害程度分区结果

根据上文得到的云安区地质灾害危害程度分区图，云安区地质灾害危害程度可划分为大、中、小3个区，各分区又可进一步划分亚区，共划分出12个亚区。

3.1 危害性大区Ⅰ

该区可分为四个亚区Ⅰ1～Ⅰ4，第一亚区Ⅰ1位于都杨镇中部，总面积41.1 km2，占全区总面积的3.5%，云浮东站位于该区内，区内社会财产集中，人口较为密集，人类工程活动强烈，该区内调查发现9处不稳定斜坡点，受地灾隐患点威胁的人口有48人，地灾隐患点威胁的财产约504万元；第二亚区Ⅰ2位于六都镇东部，云安区政府位于该区内，总面积51.3 km2，占全区总面积的4.4%，该区社会财产集中，人口密集，人类工程活动强烈，该区内调查发现26处地灾隐患点，其中滑坡点3处，不稳定斜坡点23处，受地灾隐患点威胁的人口有406人，地灾隐患点威胁的财产约1 041.2万元；第三亚区Ⅰ3位于高村镇中部，高村镇政府位于该区内，总面积10.4 km2，占全区总面积的0.9%，该区社会财产较为集中，人口较为密集，区内调查发现3处不稳定斜坡点，受地灾隐患点威胁的人口有33人，地灾隐患点威胁的财产约123万元；第四亚区Ⅰ4位于白石镇及镇安镇西南部、石城镇南部以及富林镇中部X461沿线，总面积145.5 km2，占全区总面积的12.4%，该区内地势较缓，人口密集，社会财产较为集中，区内调查发现40处地灾隐患点，其中崩塌点1处，滑坡点5处，不稳定斜坡点34处，受地灾隐患点威胁的人口有301人，地灾隐患点威胁的财产约2 020.9万元。

3.2 危害性中等区Ⅱ

该区可分为三个亚区Ⅱ1～Ⅱ3，第一亚区Ⅱ1位于六都镇中西部、都杨镇中东部的丘陵区以及西江沿岸，总面积108.1 km2，占全区总面积的9.2%，区内人口密度中等，社会财产分布较集中，区内调查发现12处地灾隐患点，其中崩塌点1处，滑坡点1处，不稳定斜坡点10处，受地灾隐患点威胁的人口有55人，地灾隐患点威胁的财产约274.1万元；第二亚区Ⅱ2位于高村镇中部，总面积51.3 km2，占全区总面积的4.4%，区内人口密度中等，社会财产分布较集中，区内调查发现13处地灾隐患点，其中崩塌点2处，不稳定斜坡点11处，受地灾隐患点威胁的人口有101人，地灾隐患点威胁的财产约344.7万元；第三亚区Ⅱ3位于白石镇北部、镇安镇北部、石城镇东部、富林镇西部及中东部等地，总面积260.1 km2，占全区总面积的22.2%，区内人口密度中等，社会财产分布较集中，区内调查发现46处地灾隐患点，其中崩塌点4处，滑坡点9处，不稳定斜坡点33处，受地灾隐患点威胁的人口有698人，地灾隐患点威胁的财产约2 844.05万元。

3.3 危害性小区Ⅲ

该区可分为五个亚区Ⅲ1～Ⅲ5，第一亚区Ⅲ1位于都杨镇东部的低山丘陵区，总面积105.1 km2，占全区总面积的9.0%，区内人口密度小，社会财产分布较少，区内调查发现2处不稳定斜坡点，受地灾隐患点威胁的人口有14人，地灾隐患点威胁的财产约36.9万元；第二亚区Ⅲ2位于都杨镇与六都镇交界处南部的低山丘陵区，总面积58.2 km2，占全区总面积的5.0%，区内人口密度小，社会财产分布较少，区内调查发现8处地灾隐患点，其中崩塌点1处，不稳定斜坡点7处，受地灾隐患点威胁的人口有73人，地灾隐患点威胁的财产约356.25万元；第三亚区Ⅲ3位于六都镇西部及高村镇西北部的低山丘陵区，总面积159.3 km2，占全区总面积的13.6%，区内人口密度小，社会财产分布较少，区内调查发现15处地灾隐患点，其中崩塌点2处，滑坡点2处，不稳定斜坡点11处，受地灾隐患点威胁的人口有193人，地灾隐患点威胁的财产约507.9万元；第四亚区Ⅲ4位于高村镇东南部及石城镇西北部的低山丘陵区，总面积118.6 km2，占全区总面积的10.1%，区内人口密度小，社会财产分布较少，区内调查发现33处地灾隐患点，其中崩塌点2处，滑坡点2处，不稳定斜坡点29处，受地灾隐患点威胁的人口有370人，地灾隐患点威胁的财产约1 526.75万元；第五亚区Ⅲ5位于富林镇东部的低山丘陵区，总面积63.4 km2，占全区总面积的5.4%，区内人口密度小，社会财产分布较少，区内调查发现6处地灾隐患点，其中滑坡点2处，不稳定斜坡点4处，受地灾隐患点威胁的人口有188人，地灾隐患点威胁的财产约195.9万元。

4 结论

(1)本文基于ArcGIS平台建立了土地利用现状、人口密度、受地灾隐患点威胁的人口及财产4个评价因子的空间数据库，利用其空间分析功能对云安区地质灾害危害程度进行了分区，分区结果较好的反映了云安区地质灾害危害程度的分布情况。

(2)以往对地质灾害危害程度分区的工作中，多是选取受地灾隐患点威胁的人口及财产两个要素作为评价因子，而忽略了潜在但未调查到的地灾隐患点的威胁，其分区结果准确性受调查精度的影响较大，本文在上述两个评价因子基础上增加了土地利用现状、人口密度两个评价要素，很大程度上降低了调查精度对分区精度的限制，为地质灾害危险性分区及分区防治提供了更为可靠的技术保证。