一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法，該方法包括：從不同數(shù)據(jù)源獲取感興趣區(qū)域內(nèi)的針對至少一個滑坡災害點的至少一個孕災因子和至少一個致災因子；基于所述至少一個孕災因子計算滑坡災害敏感性指數(shù)；基于所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子計算滑坡災害危險性指數(shù)；獲取至少一個承災體易損性評價因子，基于該至少一個承災體易損性評價因子計算滑坡災害脆弱性指數(shù)；基于所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)計算滑坡災害風險指數(shù)；以及根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來估計滑坡災害風險。
【專利說明】一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法。
【背景技術】
[0002]災害是天體、地球大氣系統(tǒng)中能量交換、物質(zhì)運動在生態(tài)圈的一個客觀事件。地球大氣系統(tǒng)圈層由巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈組成，自然災害由大氣災害、生物災害及地質(zhì)災害相互有機結合而成一個系統(tǒng)。
[0003]以中國為例，自然地理、地質(zhì)構造、地形地貌以及氣候條件復雜，地質(zhì)災害分布廣泛，類型多、頻率高、強度大，是世界上地質(zhì)災害最嚴重國家之一。按地質(zhì)災害的破壞形式、動力作用、物質(zhì)組成和破壞速率劃分，中國地質(zhì)災害可分為10類30種，不同地區(qū)地質(zhì)災害的類型、組合特征和發(fā)育、危害程度各不相同，具有明顯的地域特征和區(qū)域變化規(guī)律。自西向東，大體以賀蘭山-六盤山-龍門山-哀牢山和大興安嶺-太行山-武陵山-雪峰山為界，分為三個大區(qū)(與中國地形三個階梯界限基本相近，又略有差異)，西區(qū)為高原山地，海拔高，切割深度大，地質(zhì)災害以地震、凍融、滑坡、泥石流、沙漠化為主，中部為高原向平原的過渡地帶，地形陡峻，切割劇烈，主要發(fā)育地震、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、土地沙化、地面變形、黃土濕陷、礦井災害等地質(zhì)災害；東區(qū)為平原及海岸帶和大陸架，地形起伏小，氣候潮濕且降雨量豐富，重要地質(zhì)災害為地震、地面變形、崩塌、滑坡、泥石流、河湖災害、海岸災害、鹽堿、冷浸田等。
[0004]地質(zhì)災害的發(fā)育分布及其危害程度與地質(zhì)環(huán)境背景條件、氣象水文及植被條件、人類經(jīng)濟工程活動及其強度等有著極為密切的關系。其中，新構造運動是內(nèi)因，不良氣候條件是主要的誘發(fā)因素，不合理的人類經(jīng)濟工程活動使得地質(zhì)災害的發(fā)育程度日趨加劇。在所有的地質(zhì)災害中，除地震外，滑坡和泥石流災害較為突出，滑坡和泥石流是兩種不同類型多塊體運動。
[0005]滑坡災害作為地質(zhì)災害系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，由于多種內(nèi)外、動靜因素相互作用產(chǎn)生，災害發(fā)生周期性時間變化具有明顯的動態(tài)特征，因此，凡具有動態(tài)特性致災因素的變化是控制災害隨時間變化的主因。如地形地貌、巖土石體以及組合類型、地質(zhì)構造、地質(zhì)物理化學作用和賦存環(huán)境以及人類工程經(jīng)濟活動的作用，另外，氣候變異、集中降雨、融雪、河流侵蝕、新構造運動、地震等，加速各種致災因素發(fā)展變化、其中以降雨、人類活動的年度變化幅度最大，最頻繁、最廣泛，動態(tài)特征最活躍。因此，地形地貌、巖性、地質(zhì)構造等是物質(zhì)基礎，而降雨、人類活動是激發(fā)控制滑坡災害發(fā)生變化的主要因素。
[0006]中國滑坡災害的空間分布受地形地貌條件、區(qū)域地質(zhì)條件、巖土體類型的控制，具體群發(fā)性和區(qū)域性的特點。中國大陸的地勢從西向東依次降低，形成三個顯著的臺階:第一臺階為青藏高原，第二臺階為中部山地，第三臺階為東部平原?；碌目臻g分布主要發(fā)生在第一臺階向第二臺階和第二臺階向第三臺階過渡的階梯斜坡區(qū)域，占全國滑坡總數(shù)的90%以上。區(qū)域地質(zhì)構造尤其是活動性構造對滑坡的分布具有明顯的影響，滑坡往往沿大的活動性斷裂帶呈條帶狀分布，一方面是大的活動性斷裂帶巖體破碎，易于發(fā)生滑坡；另一方面，活動性斷裂所引起的地震往往誘發(fā)大量滑坡的發(fā)生。從滑坡發(fā)生的地層和巖組條件分析，滑坡往往相對集中在一些特征的地層中，如片巖千枚地層、碎屑巖地層、黃土地層、半成巖的粘土巖地層、含軟弱夾層的碳酸鹽地層等，成為易滑坡地層。由于地形地貌、地質(zhì)構造和巖土體類型對中國滑坡分布的區(qū)域控制作用，滑坡的區(qū)域規(guī)律性非常明顯，這種區(qū)域性特征為滑坡災害風險估計提供了基礎。
[0007]滑坡災害是造成中國水土流失的主要原因之一，而水土流失破壞生態(tài)環(huán)境，帶來系列災害已成為中國頭號環(huán)境問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法，該方法包括:從不同數(shù)據(jù)源獲取感興趣區(qū)域內(nèi)的針對至少一個滑坡災害點的至少一個孕災因子和至少一個致災因子；基于所述至少一個孕災因子計算滑坡災害敏感性指數(shù)；基于所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子計算滑坡災害危險性指數(shù)；獲取至少一個承災體易損性評價因子，基于該至少一個承災體易損性評價因子計算滑坡災害脆弱性指數(shù)；基于所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)計算滑坡災害風險指數(shù)；以及根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來估計滑坡災害風險。
[0009]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的滑坡災害風險估計方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0012]以下結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的區(qū)域滑坡災害風險估計方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法，該方法包括:
[0014]從不同數(shù)據(jù)源獲取感興趣區(qū)域內(nèi)的針對至少一個滑坡災害點的至少一個孕災因子和至少一個致災因子；
[0015]基于所述至少一個孕災因子計算滑坡災害敏感性指數(shù)；
[0016]基于所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子計算滑坡災害危險性指數(shù)；
[0017]還可以從不同數(shù)據(jù)源獲取至少一個承災體易損性評價因子，基于該至少一個承災體易損性評價因子計算滑坡災害脆弱性指數(shù)；
[0018]基于所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)計算滑坡災害風險指數(shù)；以及
[0019]根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來估計滑坡災害風險。
[0020]這里所述的孕災因子是指孕育產(chǎn)生災害的自然環(huán)境與人文環(huán)境，其中舉例來說，孕災因子可以包括但不限于坡度、地形起伏度、巖石類型、地震帶分布、活斷層分布、公路分布、河流分布。
[0021]這里所述的致災因子是指導致災害發(fā)生的因素，例如可以包括但不限于地震、臺風、暴風雨等等。在本發(fā)明的實施方式中，以致災因子為降雨強度和/或有效降雨量對本發(fā)明的實施方式進行描述。
[0022]這里所述的承災體是指災害作用的對象，是人類及其活動所在的社會與各種資源的集合。
[0023]所述不同的數(shù)據(jù)源可以例如是已經(jīng)開放的一些關于天氣、地質(zhì)、氣候等的數(shù)據(jù)庫，例如NASA SRTM、地球科學數(shù)據(jù)共享平臺、氣象科學數(shù)據(jù)共享平臺等。
[0024]本發(fā)明的區(qū)域滑坡災害風險估計基于一個思想:滑坡災害發(fā)生是孕災因子和致災因子對承災體共同作用的結果。因此，在估計災害風險時，可以計算孕災因子和致災因子對災害的影響。
[0025]孕災因子對風險災害的影響可以用滑坡災害敏感性指數(shù)來表示。針對某指定區(qū)域，計算滑坡災害敏感性指數(shù)可以包括:
[0026]對所述至少一個孕災因子進行歸一化處理；
[0027]對處理后的每個孕災因子賦予權值；
[0028]將每個孕災因子和對應的權值進行加權求和，以計算出所述滑坡災害敏感性指數(shù)。
[0029]由于每個孕災因子對災害發(fā)生風險的影響不同，因此，可以根據(jù)孕災因子對災害發(fā)生風險的影響來對每個孕災因子賦予權值，之后對賦予權值的孕災因子進行加權求和，可以得到滑坡災害敏感性指數(shù)。
[0030]孕災因子和致災因子共同對災害發(fā)生風險的影響可以用滑坡災害危險性指數(shù)來表示。針對某指定區(qū)域，計算滑坡災害危險性指數(shù)可以包括:
[0031]將所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子相乘以得到所述滑坡災害危險性指數(shù)。這里，對至少一個致災因子的處理與孕災因子相同，即對致災因子進行歸一化處理，對處理后的致災因子賦予權值，然后加權求和，最后將得到的結果與滑坡災害敏感性指數(shù)相乘。
[0032]類似地，計算滑坡災害脆弱性指數(shù)可以包括:
[0033]對所述至少一個承災體易損性評價因子進行歸一化處理；
[0034]對處理后的每個承災體易損性評價因子賦予權值；
[0035]將每個承災體易損性評價因子和對應的權值進行加權求和，以計算出所述滑坡災害脆弱性指數(shù)。
[0036]上述的對孕災因子和/或致災因子和/或承災體易損性評價因子進行歸一化處理可以是本領域技術人員公知的方法，其作用是對估計中所需的多源數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。權值的選擇可以基于各自的孕災因子/致災因子/承災體易損性評價因子對滑坡災害風險的影響程度，這可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和/或統(tǒng)計數(shù)據(jù)來合適確定。例如所考慮的孕災因子的權值和可以等于I。此外，所考慮的致災因子的權值和可以等于I。
[0037]滑坡災害脆弱性指數(shù)表示人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)對致災因子的敏感(反映)程度。通常脆弱性愈大，則致災后易形成災情，反之，脆弱性愈小，則致災后不易形成災情。[0038]之后，將所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)相乘以得到所述滑坡災害風險指數(shù)。
[0039]可以根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來對滑坡災害風險進行估計。在本發(fā)明的一個實施方式中，可以采用例如最小方差法和因子組合法對該滑坡災害風險指數(shù)劃分等級，生成滑坡災害風險等級，例如無風險、低風險、中風險、高風險，但本領域技術人員可以理解滑坡災害風險等級劃分可以不局限于所列舉的。
[0040]在上述實施方式中，孕災因子、致災因子以及承災體易損性評價因子的值的確定可以根據(jù)實際情況合適確定。下面介紹一種簡單化處理的值確定方法。以孕災因子中的坡度為例，可以將坡度從低到高劃分若干區(qū)間，例如4個區(qū)間。這4個區(qū)間可以分別賦予例如值0、1、2、3。如果感興趣區(qū)域中某個感興趣點的坡度其中一個區(qū)間，則可以將該感興趣點的坡度的值確定為所落入的區(qū)間所對應的值(例如，0、1、2、3中的一個)。
[0041]其他孕災因子、致災因子以及承災體易損性評價因子也可以以此做類似處理。但本領域技術人員可以理解，還可以有其他的確定值的方法。
[0042]在一些應用中，根據(jù)不同的需求，可能需要對例如全國范圍內(nèi)的滑坡災害風險進行估計。在其他一些應用中，可能關注的是例如省級或市或縣級范圍內(nèi)的滑坡災害風險。因此，感興趣區(qū)域的范圍可以是以下范圍的至少一者:國家級范圍；省級范圍；市或縣級范圍。
[0043]在不同的感興趣范圍，承災體易損性評價因子也有可能不同。以全國范圍為例，在對全國范圍內(nèi)進行滑坡災害風險估計時，考慮的承災體易損性評價因子可以例如是全國人口密度和/或國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)密度。因此，本發(fā)明的實施方式提供的滑坡災害風險估計方法可以定義:
[0044]在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述國家級范圍的情況下，所述承災體易損性評價因子包括全國人口密度和國內(nèi)生產(chǎn)總值密度中的至少一者；
[0045]在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述省級范圍的情況下，所述承災體易損性評價因子包括該感興趣區(qū)域內(nèi)的人口綜合指數(shù)和經(jīng)濟綜合指數(shù)中的至少一者；
[0046]在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述市或縣級范圍的情況下,所述承災體易損性評價因子包括該感興趣區(qū)域內(nèi)的人口密度和道路價值中的至少一者。
[0047]上述列舉的承災體易損性評價因子是可以從公開的數(shù)據(jù)源中獲取。
[0048]本發(fā)明的實施方式提供的區(qū)域滑坡災害風險估計方法，在充分考慮滑坡災害發(fā)生機制及其分布時空格局的基礎上，結合災害孕災環(huán)境特征，綜合分析致災因子的發(fā)生時間、范圍、強度等；基于歷史案例數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析和概率分析等方法，分析孕災環(huán)境因子、致災因子與滑坡災害程度的關系；適當選取若干因子，確定各影響因子所占的權重，計算災害風險指數(shù)，最后進行災害風險等級區(qū)劃。
[0049]本領域技術人員可以理解，本發(fā)明提供的上述方法可以通過軟件編程以模塊化的形式來實現(xiàn)。適用的編程語言可以包括例如但不限于C語言、VB、Java等。還可以使用XML技術來建立災害風險估計模型等。
[0050]本發(fā)明的實施方式提供的災害風險估計方法，針對民政部國家減災中心的實際業(yè)務需求，在保證科學性的基礎上，充分考慮目前國內(nèi)各類科學數(shù)據(jù)(氣象數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、農(nóng)作物類型分布及生長狀態(tài)數(shù)據(jù)等)可獲取性和共享程度，設計并實現(xiàn)面向減災業(yè)務的區(qū)域滑坡災害風險估計方法。經(jīng)過多年的跟蹤和驗證，模型 精度較高，滿足業(yè)主單位的業(yè)務需求。
[0051]在全國尺度下的滑坡風險估計方面，自2010年5月3日17時起，國土資源部、中 國氣象臺聯(lián)合發(fā)布地質(zhì)災害氣象預報。同時，基于該技術方法，制作全國地質(zhì)災害風險估計 專題產(chǎn)品，通過對比分析，兩類產(chǎn)品對滑坡災害預警的空間分布范圍基本一致。
[0052]在區(qū)域尺度下的滑坡風險估計方面，參與建模的數(shù)據(jù)中，在置信區(qū)間為95%的情 況下，實際情況為0的未發(fā)生滑坡的判斷正確率為85.5%，實際情況為I的發(fā)生滑坡的判斷 正確率為74.4%，對建模數(shù)據(jù)總的回判正確率為80.0%，這說明該技術方法對研究區(qū)滑坡災 害的發(fā)生具有較好的預測能力。
[0053]以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實 施方式中的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡 單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0054]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可 能的組合方式不再另行說明。
[0055]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本 發(fā)明的思想，其同樣應當視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權利要求】
1.一種區(qū)域滑坡災害風險估計方法，該方法包括: 從不同數(shù)據(jù)源獲取感興趣區(qū)域內(nèi)的針對至少一個滑坡災害點的至少一個孕災因子和至少一個致災因子； 基于所述至少一個孕災因子計算滑坡災害敏感性指數(shù)； 基于所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子計算滑坡災害危險性指數(shù)； 獲取至少一個承災體易損性評價因子，基于該至少一個承災體易損性評價因子計算滑坡災害脆弱性指數(shù)； 基于所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)計算滑坡災害風險指數(shù)；以及 根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來估計滑坡災害風險。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于所述至少一個孕災因子計算滑坡災害敏感性指數(shù)包括: 對所述至少一個孕災因子進行歸一化處理； 對處理后的每個孕災因子賦予權值； 將每個孕災因子和對應的權值進行加權求和，以計算出所述滑坡災害敏感性指數(shù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子計算滑坡災 害危險性指數(shù)包括: 將所述滑坡災害敏感性指數(shù)和所述至少一個致災因子相乘以得到所述滑坡災害危險性指數(shù)。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于所述至少一個承災體易損性評價因子計算滑坡災害脆弱性指數(shù)包括: 對所述至少一個承災體易損性評價因子進行歸一化處理； 對處理后的每個承災體易損性評價因子賦予權值； 將每個承災體易損性評價因子和對應的權值進行加權求和，以計算出所述滑坡災害脆弱性指數(shù)。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，基于所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)計算滑坡災害風險指數(shù)包括: 將所述滑坡災害危險性指數(shù)和所述滑坡災害脆弱性指數(shù)相乘以得到所述滑坡災害風險指數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，根據(jù)計算出的滑坡災害風險指數(shù)來估計滑坡災害風險包括: 采用最小方差法和因子組合法對所述滑坡災害風險指數(shù)進行等級劃分，以生成滑坡災害風險等級。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中: 所述孕災因子包括以下各項中的至少一項:坡度、地形起伏度、巖石類型、地震帶分布、活斷層分布、公路分布、河流分布； 所述致災因子包括以下各項中的至少一項:降雨強度、有效降雨量。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述感興趣區(qū)域的范圍是以下范圍的至少一者: 國家級范圍；省級范圍；市或縣級范圍。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中: 在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述國家級范圍的情況下，所述承災體易損性評價因子包括全國人口密度和國內(nèi)生產(chǎn)總值密度中的至少一者； 在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述省級范圍的情況下，所述承災體易損性評價因子包括該感興趣區(qū)域內(nèi)的人口綜合指數(shù)和經(jīng)濟綜合指數(shù)中的至少一者； 在所述感興趣區(qū)域的范圍是所述市或縣級范圍的情況下，所述承災體易損性評價因子包括該感興趣區(qū)域內(nèi)的人口 密度和道路價值中的至少一者。
【文檔編號】G06F19/00GK103593580SQ201310629574
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權日:2013年11月29日
【發(fā)明者】聶娟, 范一大, 崔燕, 楊思全, 王平, 王志恒, 王薇, 徐豐, 雷宇, 湯童 申請人:民政部國家減災中心