GIS支持下基于AHP方法的2013年蘆山地震區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)*

劉麗娜，許 沖，徐錫偉，陳 劍

（1.中國(guó)地震局地質(zhì)研究所活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京100083）

GIS支持下基于AHP方法的2013年蘆山地震區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)*

劉麗娜1，2，許 沖1，徐錫偉1，陳 劍2

（1.中國(guó)地震局地質(zhì)研究所活動(dòng)構(gòu)造與火山重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）工程技術(shù)學(xué)院，北京100083）

在詳細(xì)綜述國(guó)內(nèi)外有關(guān)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選取蘆山7.0級(jí)地震區(qū)一個(gè)大致以震中為中心的100 km×100 km正方形區(qū)域作為研究區(qū)域，以GIS技術(shù)作為操作平臺(tái)，確定地震滑坡影響因子，結(jié)合蘆山地震滑坡特征將滑坡影響因子分級(jí)，分析高程、坡度、坡向、斜坡曲率、地層巖性和PGA等6個(gè)影響因子經(jīng)分級(jí)概化后所代表的區(qū)域與滑坡的分布關(guān)系，采用區(qū)域分布面積百分比指標(biāo)與滑坡密度指標(biāo)來(lái)衡量影響滑坡的各個(gè)影響因子分級(jí)所代表的研究區(qū)間對(duì)地震滑坡影響程度；其次，使用AHP法對(duì)研究區(qū)內(nèi)地震滑坡建立6個(gè)影響因子兩兩比較的6個(gè)關(guān)系矩陣，對(duì)6個(gè)關(guān)系矩陣分別進(jìn)行各個(gè)參數(shù)權(quán)重的綜合分析，所形成的影響因子權(quán)重分布曲線分析結(jié)果顯示：地面峰值加速度PGA是影響地震滑坡最嚴(yán)重的因子，影響因子對(duì)蘆山地震區(qū)滑坡影響程度關(guān)系為PGA＞地層巖性＞坡度＞高程＞斜坡曲率＞坡向；取6組數(shù)據(jù)的平均值作為最終所確定的影響因子權(quán)重，以構(gòu)建研究區(qū)內(nèi)滑坡危險(xiǎn)度閾值柵格圖，接著將滑坡危險(xiǎn)性閾值柵格圖劃分為與評(píng)價(jià)因子分級(jí)賦值時(shí)對(duì)應(yīng)的極高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)和極低危險(xiǎn)區(qū)，同時(shí)給出研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性分區(qū)圖。最后，根據(jù)蘆山地震實(shí)際所觸發(fā)的滑坡構(gòu)建滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性，驗(yàn)證結(jié)果表明：AUC值為85.41%，即定量衡量滑坡評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確率為85.41%，表明評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確率較高。

蘆山7.0級(jí)地震；滑坡；層次分析法；GIS；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

發(fā)生在山區(qū)的中強(qiáng)地震往往觸發(fā)大量的滑坡，這些滑坡可能會(huì)造成重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失，如近年來(lái)發(fā)生在我國(guó)的2008年汶川8.0級(jí)地震觸發(fā)了近20萬(wàn)處滑坡［1－2］，2010年玉樹(shù)7.1級(jí)地震觸發(fā)了超過(guò)2 000處滑坡［3－4］，2013年岷縣漳縣6.6級(jí)地震也觸發(fā)了超過(guò)2 000處的滑坡［5－6］。這些滑坡將會(huì)產(chǎn)生大量的松散堆積物質(zhì)［7－8］，這些物質(zhì)停留在地震區(qū)內(nèi)，在后續(xù)余震或者強(qiáng)降雨條件下極易轉(zhuǎn)化為新的滑坡或泥石流，為災(zāi)區(qū)造成嚴(yán)重的威脅。因此，開(kāi)展震區(qū)地震滑坡的管理與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與科研意義。2013年4月20日四川省雅安市蘆山縣（30.3°N，103.0°E）于北京時(shí)間2013年4月20日8：02發(fā)生7.0級(jí)地震（簡(jiǎn)稱(chēng)蘆山地震），此次地震是繼汶川8.0級(jí)地震發(fā)生以來(lái)在龍門(mén)山構(gòu)造帶（即NE-SW方向展布的最大斷裂帶）南段發(fā)生的又一次強(qiáng)烈地震。在大地構(gòu)造上，蘆山地震發(fā)生在喀拉塊體與華南塊體相互碰撞的邊界斷裂帶，即龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶南段。據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)速報(bào)，截至2013年4月26日16時(shí)，共發(fā)生余震5 086次，3級(jí)以上余震112次，其中5.0～5.9級(jí)4次，4.0～4.9級(jí)21次，3.0～3.9級(jí)87次；僅自2013年4月26日至2013年5月12日短短近20天的時(shí)間里，所記錄到的余震已達(dá)8 791次，包括3級(jí)以上余震18次，即4.0～4.9級(jí)增長(zhǎng)1次，3.0～3.9級(jí)增長(zhǎng)17次［9－15］。蘆山地震區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍，地質(zhì)構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，地形起伏度大并擁有天然山高谷深的優(yōu)勢(shì)地貌；地震后產(chǎn)生許多處于松而未垮、動(dòng)而未滾狀態(tài)的亞穩(wěn)定狀態(tài)的山體（巖土體），這些巖土體易于在余震及降雨等外在因素刺激作用下發(fā)生坡面暫時(shí)失穩(wěn)，從而加促震后諸如崩塌、滑坡和泥石流等震后次生山地災(zāi)害的發(fā)生或是增加其發(fā)生幾率。

蘆山地震自發(fā)生之日起就引起了國(guó)內(nèi)有關(guān)專(zhuān)家的廣泛關(guān)注，眾專(zhuān)家紛紛前往重災(zāi)區(qū)對(duì)地震及其產(chǎn)生的次生山地災(zāi)害特征展開(kāi)大量研究工作，截止到目前主要包括發(fā)震構(gòu)造及動(dòng)態(tài)破裂過(guò)程的研究、次生山地災(zāi)害活動(dòng)特征分析和遙感快速解譯與空間分布分析及基于專(zhuān)家知識(shí)的地震滑坡易發(fā)性快速評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面［16－27］。但是，尚未見(jiàn)有基于層次分析法的蘆山地震區(qū)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)研究，故本文以蘆山縣境內(nèi)一個(gè)大致以震中為中心100 km×100 km的正方形區(qū)域作為研究區(qū)域，采用層次分析法對(duì)影響滑坡發(fā)生的影響因子進(jìn)行分級(jí)及權(quán)重賦值，將GIS技術(shù)作為操作平臺(tái)對(duì)各個(gè)影響因子進(jìn)行加權(quán)疊加以構(gòu)建研究區(qū)內(nèi)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)柵格圖，為后期滑坡減災(zāi)預(yù)防措施的制定提供定性和定量參考依據(jù)。

1 國(guó)內(nèi)外地震滑坡危險(xiǎn)性研究進(jìn)展

國(guó)內(nèi)外與滑坡災(zāi)害評(píng)價(jià)相關(guān)的研究至今已有近40年歷史，以1980年代作為分界［28］，此前主要針對(duì)諸如水庫(kù)等大型工程在野外廣泛調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；此后重點(diǎn)采用篩選若干基本控制因素和影響誘發(fā)因素的多樣化評(píng)價(jià)方法，以合適的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行加權(quán)計(jì)算得出穩(wěn)定性或危險(xiǎn)性程度指標(biāo)。近年來(lái)，“3S”（GIS，RS和GPS）技術(shù)作為新的、先進(jìn)的技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)地震地質(zhì)災(zāi)害解譯和分析為目的，不斷為滑坡的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供新的、精確的理論方法。追溯其發(fā)展歷程，Brabb于1977年以GIS為平臺(tái)對(duì)加利福尼亞San Mateo地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查研究，最早將GIS技術(shù)引入到地質(zhì)災(zāi)害的研究，1998年Singhroy、Mattar和Gray結(jié)合InSAR、機(jī)載SAR與Landsat TM遙感影像來(lái)識(shí)別山體滑坡和斜坡特征，證明了提取滑坡特征和滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)用遙感技術(shù)的可行性［29］；繼Ehlers和Goodenough.D等1980年代后期提出遙感與地理信息系統(tǒng)的一體化［30］之后，“3S”技術(shù)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理能力和空間分析能力在有效全面的提高滑坡地質(zhì)災(zāi)害研究的精確度以及簡(jiǎn)化和優(yōu)化分析過(guò)程中成效顯著，其在1990年代以后得到了更好地發(fā)展。我國(guó)對(duì)“3S”技術(shù)的應(yīng)用雖起步較晚，但進(jìn)展較快。1980年在西南地區(qū)的二灘大型水電站的前期論證為首次應(yīng)用遙感技術(shù)開(kāi)展的滑坡研究［31］；到1980年代中期，已形成較為成熟的航片目視解譯和判讀的技術(shù)方法體系［32］；目前，“3S”技術(shù)被我國(guó)廣泛應(yīng)用于開(kāi)展地震區(qū)域滑坡調(diào)查和重要的單體滑坡調(diào)查，伴隨著其理論技術(shù)的不斷成熟其在今后幾年在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用仍會(huì)是研究的熱點(diǎn)。

針對(duì)地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究國(guó)外重要成果主要有：Pachauri對(duì)喜馬拉雅山脈地區(qū)通過(guò)進(jìn)行地形分類(lèi)和滑坡的易發(fā)性分區(qū)來(lái)開(kāi)展滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)［33］；Miles、Refice和Peng參考Newmark模型，分別基于GIS平臺(tái)、結(jié)合概率模型和考慮地形影響因素對(duì)地震滑坡進(jìn)行評(píng)價(jià)［34－36］；Lee采用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)地震滑坡所進(jìn)行的評(píng)價(jià)［37］；Kamp介紹滑坡評(píng)價(jià)的4個(gè)步驟，即滑坡的索引圖—滑坡易發(fā)性分區(qū)圖—滑坡危險(xiǎn)性分區(qū)圖—滑坡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)圖［38］等。2008年至今國(guó)內(nèi)主要采用三種方法對(duì)地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)進(jìn)行研究［39］，即基于索引圖的直接評(píng)價(jià)、基于專(zhuān)家知識(shí)方法和基于統(tǒng)計(jì)的方法。這些方法在2008年汶川地震與2010年玉樹(shù)地震滑坡事件中有較多的應(yīng)用，如基于專(zhuān)家知識(shí)方法［40］的層次分析法（AHP）［41］的研究，基于二元線性統(tǒng)計(jì)［42］、邏輯回歸［43］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)［44］與支持向量機(jī)［45－46］等統(tǒng)計(jì)方法的成果均有出現(xiàn)。以上的研究成果為我們開(kāi)展基于層次分析法的蘆山地震區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)提供了研究基礎(chǔ)與參考。

2 2013年蘆山地震與觸發(fā)滑坡

蘆山地震發(fā)生在龍門(mén)山斷裂帶，為一個(gè)典型的盲逆斷層型地震［47－49］。據(jù)震后野外調(diào)查，蘆山地震觸發(fā)了大量的滑坡，類(lèi)型多種多樣，主要包括破壞型滑坡、連貫型滑坡、流滑型滑坡三大類(lèi)，細(xì)分為巖質(zhì)崩塌、巖質(zhì)滑動(dòng)、巖質(zhì)崩滑、土質(zhì)崩塌、土質(zhì)滑動(dòng)、土質(zhì)坍塌、慢土流、與快速流滑［50］。許沖等［50］根據(jù)震后可利用的航片，結(jié)合地震后野外實(shí)地考察建立的地震滑坡應(yīng)急分布圖，標(biāo)定了3 883處滑坡的位置，多數(shù)為小型的巖質(zhì)崩塌、土質(zhì)崩塌、巖質(zhì)滑動(dòng)。需要說(shuō)明的是，限于當(dāng)下可利用的震后高分辨率航片與衛(wèi)星影像，這一地震滑坡編錄成果是蘆山地震滑坡的初步解譯結(jié)果，沒(méi)有覆蓋整個(gè)蘆山地震區(qū)且可能會(huì)有較多的小規(guī)?；碌倪z漏［50］。圖1展示了一組蘆山地震滑坡的野外考察照片。

3 地震滑坡影響因子

地震滑坡產(chǎn)生于主控因子（或要素）和誘發(fā)因子（或要素）兩個(gè)方面的共同作用。其中，主控因子是決定滑坡災(zāi)害產(chǎn)生以及發(fā)展的內(nèi)在因子，通常包括地形因子、地層巖性因子、地質(zhì)構(gòu)造因子、水文地質(zhì)因子、植被覆蓋因子等；誘發(fā)因子是加促地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的外在因子，主要有暴雨、地震和人類(lèi)活動(dòng)等因子。根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)震后滑坡特征現(xiàn)將影響滑坡形成的諸多因子概括為3大類(lèi)，即地形因子、地質(zhì)因子和地震因子，地形因子和地質(zhì)因子作為內(nèi)在因子貢獻(xiàn)于滑坡災(zāi)害的發(fā)生，地震因子作為外在因子影響滑坡發(fā)生。其中，地形因子主要包括高程、坡度、坡向和斜坡曲率；地質(zhì)因子和地震因子分別主要取巖性因子和地面峰值加速度PGA?，F(xiàn)將地震滑坡的6個(gè)影響因子據(jù)研究區(qū)特征進(jìn)行分級(jí)，并采用0～9的整數(shù)值對(duì)各個(gè)級(jí)別進(jìn)行賦值。采用PoA、PoLN、LC統(tǒng)計(jì)分析6個(gè)滑坡影響因子與滑坡分布的關(guān)系，并衡量影響滑坡的各個(gè)影響因子分級(jí)賦值所代表的研究區(qū)間對(duì)地震滑坡影響程度。其中，PoA為分級(jí)區(qū)間面積占研究區(qū)面積百分比；PoLN為滑坡個(gè)數(shù)占總滑坡個(gè)數(shù)百分比；LC為滑坡密度，即單位面積內(nèi)滑坡的個(gè)數(shù)（個(gè)／km2）。

圖1 蘆山地震觸發(fā)滑坡野外照片

3.1 地形因子

高程、坡度、坡向和斜坡曲率構(gòu)成影響研究區(qū)域內(nèi)地震滑坡發(fā)生的地形因子，坡度、坡向和斜坡曲率這3個(gè)影響因子的柵格數(shù)據(jù)可在GIS平臺(tái)下通過(guò)數(shù)字高程模型（DEM）提取得到。

100 km×100 km研究區(qū)域內(nèi)的高程范圍為442～5 154 m，采用人工分類(lèi)的方法將研究區(qū)高程進(jìn)行分組，共依次分為8個(gè)等級(jí)，442～1 000 m，1 000～1 500 m，1 500～2 000 m，2 000～2 500 m，2 500～3 000 m，3 000～3 500 m，3 500～4 000 m，4 000～5 154m。高程與滑坡分布關(guān)系如圖2所示，分級(jí)2處即1 000～1 500 m區(qū)間范圍滑坡密度最大，達(dá)1.08個(gè)／km2，并且僅占研究區(qū)不足20%的范圍內(nèi)所發(fā)生的滑坡個(gè)數(shù)幾乎為總滑坡個(gè)數(shù)的1／2，故此高程范圍內(nèi)發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性最高；6、7、8分級(jí)經(jīng)統(tǒng)計(jì)未有滑坡發(fā)生，滑坡密度為0，所以3 000～3 500 m，3 500～4 000 m，4 000～ 5 154 m高程處發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性最低。據(jù)分析結(jié)果，將8個(gè)高程分級(jí)依次賦值為3、5、4、2、1、0、0、0。

圖2 高程與滑坡分布關(guān)系圖

坡度往往作為從DEM中提取的主要因子常用于滑坡危險(xiǎn)性制圖研究，坡度的增大，包括重力在內(nèi)的剪切力也隨之增大，故在坡度較大的區(qū)域滑坡的危險(xiǎn)性亦相對(duì)較高；研究區(qū)內(nèi)坡度范圍為0°～81.89°，將其依次劃分為＜5°，5°～10°，10°～15°，15°～20°，20°～25°，25°～30°，30°～35°，35°～40°，40°～81.89°共9個(gè)坡度分級(jí)。坡度與滑坡分布關(guān)系如圖3所示，滑坡密度曲線自分級(jí)9至分級(jí)1以較為平緩的方式由0.72個(gè)／km2下降到0.05個(gè)／km2，表現(xiàn)出坡度越大，滑坡發(fā)生危險(xiǎn)性越大的特點(diǎn)；同時(shí)，坡度與滑坡分布關(guān)系圖反映出9個(gè)分級(jí)區(qū)間所占研究區(qū)面積百分比波動(dòng)較小，坡度在研究區(qū)范圍內(nèi)的分布顯得十分均勻。據(jù)分析結(jié)果，將9個(gè)坡度分級(jí)依次賦值為1、2、3、4、5、6、7、8、9。

圖3 坡度與滑坡分布關(guān)系圖

坡向造成地震滑坡危險(xiǎn)性差異主要與地震波的傳播方向、地殼的運(yùn)動(dòng)方向以及塊體的運(yùn)動(dòng)方向相關(guān)，同時(shí)斜坡干燥程度、光照角度和植被發(fā)育情況等也均在一定程度上影響滑坡的發(fā)生；按照坡向?qū)⒀芯繀^(qū)依次分為9類(lèi)，分別為：平坦，北，北東，東，南東，南，南西，西，北西。坡向與滑坡分布關(guān)系如圖4所示，分級(jí)1處的平坦地區(qū)所占研究區(qū)面積最小，還不及整個(gè)研究區(qū)面積的5%，僅為3.3%，所發(fā)生的滑坡個(gè)數(shù)與總滑坡個(gè)數(shù)相比也顯得微不足道，僅為總滑坡個(gè)數(shù)的0.72%；相比之下，分級(jí)5處的南東向滑坡密度為0.59個(gè)／km2，此區(qū)域有相對(duì)更高的危險(xiǎn)性。據(jù)分析結(jié)果，將9個(gè)坡向分級(jí)依次賦值為1、3、4、5、6、4、3、2、3。

圖4 坡向與滑坡分布關(guān)系圖

斜坡曲率為正值代表斜坡為凸坡，負(fù)值代表凹坡，斜坡曲率為0或接近于0代表斜坡越平坦，一般具較陡峭臨空面以及地震波放大效應(yīng)的凸坡發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性越大；按照斜坡曲率分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)依次分為6類(lèi)，即＜－2，－2～－1，－1～0，0～1，1～2，＞2。斜坡曲率與滑坡分布關(guān)系如圖5所示，滑坡密度在＞2的凸坡高居第一，反映出斜坡為凸坡時(shí)發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性大，斜坡曲率－1～0區(qū)間所占研究區(qū)面積百分比和滑坡個(gè)數(shù)占總滑坡個(gè)數(shù)百分比較其他分級(jí)賦值區(qū)間大，但滑坡密度幾乎為分級(jí)6處的1／2，說(shuō)明凹坡發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性低。根據(jù)分析結(jié)果，將6類(lèi)斜坡曲率依次賦值為2、2、1、3、3、4。

圖5 斜坡曲率與滑坡分布關(guān)系圖

3.2 巖性與地面峰值加速度PGA

案例庫(kù)教學(xué)不僅僅是一種新的教學(xué)方法，也是一種新的思維方法。目前，跨境電商英語(yǔ)案例庫(kù)在我院商務(wù)英語(yǔ)專(zhuān)業(yè)跨境電商英語(yǔ)寫(xiě)作教學(xué)中的應(yīng)用得到了學(xué)生的廣泛認(rèn)可。然而跨境電商案例庫(kù)的建設(shè)與應(yīng)用并不是一勞永逸的事，而是一個(gè)與跨境電商行業(yè)一起與時(shí)俱進(jìn)的過(guò)程。我們?cè)诳缇畴娚逃⒄Z(yǔ)案例庫(kù)建設(shè)與應(yīng)用的探索旨在拋磚引玉，各高職高專(zhuān)院?？梢愿鶕?jù)各自的專(zhuān)業(yè)學(xué)科特色建設(shè)自己的案例庫(kù)，一起開(kāi)創(chuàng)職業(yè)教育改革的新局面。

地層巖性決定斜坡結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)地震滑坡的發(fā)生具有重要作用。研究區(qū)內(nèi)地層巖組可依次概括為如下11類(lèi)：Ⅰ第四系，Ⅱ第三系、白堊系，Ⅲ侏羅系，Ⅳ三疊系，Ⅴ二疊系，Ⅵ二疊－石炭，Ⅶ泥盆系，Ⅷ奧陶系、志留系，Ⅸ震旦系，Ⅹ前震旦系，Ⅺ花崗巖。地層巖性與滑坡分布關(guān)系如圖6所示，滑坡密度分布曲線在研究區(qū)地層巖性范圍內(nèi)呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)，分級(jí)2與分級(jí)4處滑坡密度分別高達(dá)0.75個(gè)／km2和0.72個(gè)／km2表示滑坡在第三系、白堊系以及三疊系地層中多有發(fā)生；滑坡的最危險(xiǎn)地層為第三系、白堊系地層，其次是三疊系，相比之下第三系、白堊系地層所發(fā)生滑坡個(gè)數(shù)幾乎占總滑坡數(shù)的1／2。根據(jù)分析結(jié)果，將11類(lèi)巖性依次賦值為2、8、5、7、4、0、3、 1、6、0、4。

圖6 地層巖性與滑坡分布關(guān)系圖

由于蘆山地震的發(fā)震斷層為一條尚未出露地表深埋于地下的盲逆斷層，沒(méi)有明確的地表投影位置，故取地面峰值加速度PGA作為唯一影響地震滑坡發(fā)生的地震因子。PGA與區(qū)域所經(jīng)受的震動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)，即PGA越大，區(qū)域經(jīng)受的震動(dòng)強(qiáng)度往往越大，滑坡發(fā)生危險(xiǎn)性越大。將從美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGeological Survey）下載的PGA矢量數(shù)據(jù)依次分為如下14類(lèi)：0.04 g，0.08 g，0.12 g，0.16 g，0.20 g，0.24 g，0.28 g，0.32 g，0.36 g，0.40 g，0.44 g，0.48 g，0.52 g，0.56 g。PGA與滑坡分布關(guān)系如圖7所示，明顯看出滑坡分布很不均勻，滑坡最大密度峰值5.05個(gè)／km2出現(xiàn)在0.48 g處，滑坡在此震動(dòng)強(qiáng)度作用下發(fā)生的危險(xiǎn)性很大，在0.04 g、0.08 g處滑坡密度值為0，且在0.12 g至0.28 g區(qū)間滑坡密度值也均很低，表明地震區(qū)滑坡受PGA影響較大，PGA越小，滑坡發(fā)生的危險(xiǎn)性越低；數(shù)據(jù)分析顯示0.44 g和0.52 g處滑坡密度大致相當(dāng)，但0.52 g處滑坡個(gè)數(shù)占總滑坡數(shù)的百分比卻是0.44 g處的2倍以上。根據(jù)分析結(jié)果，將14類(lèi)PGA依次賦值為0、0、1、2、2、3、3、4、5、6、5、7、5、3。

圖7 PGA與滑坡分布關(guān)系圖

4 滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

4.1 層次分析法

層次分析法即AHP法，是基于專(zhuān)家知識(shí)通過(guò)估計(jì)每?jī)蓚€(gè)影響因子之間的關(guān)系來(lái)確定所有影響因子兩兩比較關(guān)系判別矩陣，從而決定各個(gè)影響因子比重的一種多因素分析、多指標(biāo)分級(jí)的評(píng)價(jià)方法。處于同一層次的若干因子經(jīng)兩兩比較總能分出優(yōu)劣，兩兩因子定性比較的數(shù)量標(biāo)度值如表1所示。為避免其它因素對(duì)判別矩陣的干擾，保證判斷矩陣排序的可信度和準(zhǔn)確性，在實(shí)際中要求進(jìn)行一致性檢驗(yàn)計(jì)算CI值（CI＝（λmax－n）／（n－1），n表示判別矩陣的階數(shù)），若CI＝0，則表示該判斷矩陣具有完全的一致性；反之，若CI值越大，該判斷矩陣的一致性就越差，一般要求CI小于0.1。當(dāng)n＞3時(shí)，為消除CI所受n的影響，引入平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，RI指標(biāo)取值［51］如表2所示。CR＝CI／RI，一般要求CR的值小于0.1，若該值小于0.1則表示該判別矩陣具有滿(mǎn)意的一致性并能通過(guò)一致性檢驗(yàn)，否則需要對(duì)判別矩陣進(jìn)行修正。

表1 判斷矩陣標(biāo)度值及含義

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值表

4.2 危險(xiǎn)性模型構(gòu)建

以誘發(fā)滑坡的因子為基礎(chǔ)建立評(píng)價(jià)指標(biāo)，其中一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括地形因子、地質(zhì)因子和地震因子3個(gè)指標(biāo)；二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)包括高程、坡度、坡向、斜坡曲率、地層巖性和PGA6個(gè)指標(biāo)；各影響因子兩兩之間相互影響、相互作用。

式中：Wi分別為各影響因子權(quán)重；Xi為各影響因子分級(jí)賦值。

為盡量降低估計(jì)結(jié)果可能產(chǎn)生的較大誤差，文中作者采用多名專(zhuān)家估計(jì)的方案來(lái)建立影響因子兩兩之間關(guān)系構(gòu)造矩陣，經(jīng)一致性檢驗(yàn)良好后對(duì)所得到的特征向量進(jìn)行歸一化處理，所得到的A～F共6組影響因子權(quán)重兩兩比較矩陣統(tǒng)計(jì)如表3所示，并建立如圖8所示的影響因子權(quán)重統(tǒng)計(jì)圖。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，6組數(shù)據(jù)影響因子權(quán)重之間相關(guān)性較好，100 km×100 km研究區(qū)范圍內(nèi)PGA是影響滑坡穩(wěn)定性最嚴(yán)重的因子，坡度與地層巖性對(duì)滑坡的影響程度大體相同，故影響因子對(duì)蘆山地震區(qū)滑坡影響程度有如下關(guān)系：PGA＞地層巖性＞坡度＞高程＞斜坡曲率＞坡向。取6組數(shù)據(jù)的平均值｛0.065 3，0.210 1，0.026 1，0.057 2，0.215 2，0.426 1｝作為最終所確定的影響因子權(quán)重，以構(gòu)建研究區(qū)內(nèi)滑坡危險(xiǎn)性閾值柵格圖。

表3 影響因子權(quán)重兩兩比較矩陣統(tǒng)計(jì)表

圖8 影響因子權(quán)重統(tǒng)計(jì)圖（注：圖8中1～6代表依次對(duì)應(yīng)組A～F權(quán)重所形成的折線。）

4.3 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果

利用ArcGIS中的柵格計(jì)算器工具對(duì)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行因子加權(quán)疊加后求出滑坡的危險(xiǎn)度閾值R，從而構(gòu)建研究區(qū)范圍內(nèi)地震滑坡危險(xiǎn)度值圖層，即基于ArcGIS平臺(tái)將各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重值及分級(jí)賦值圖層代入滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型關(guān)系式中，接著采用Raster Calculator函數(shù)進(jìn)行柵格代數(shù)運(yùn)算并給出泥石流危險(xiǎn)度值圖；然后，采用ArcGIS空間分析中的柵格重分類(lèi)工具按能保持類(lèi)別一致性的自然間距分類(lèi)方法將滑坡危險(xiǎn)性閾值圖劃分為與評(píng)價(jià)因子分級(jí)賦值時(shí)對(duì)應(yīng)的5個(gè)分區(qū)：極高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)和極低危險(xiǎn)區(qū)，同時(shí)給出研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性等級(jí)圖?；挛ｋU(xiǎn)性閾值圖和滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃圖分別如9與圖10所示。

研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性閾值圖（圖9）分析結(jié)果顯示，大致以震中太平鎮(zhèn)（30.3°N，103.0°E）為中心約1 000 km2范圍內(nèi)圖像近似呈現(xiàn)出一個(gè)矩形區(qū)域，滑坡危險(xiǎn)性閾值R位于該橢圓形區(qū)域的絕大部分圖像呈現(xiàn)出明顯的亮灰白色和少許淺灰白色調(diào)，表明該范圍內(nèi)滑坡危險(xiǎn)性閾值很大；距離橢圓形區(qū)域近10 km以外的環(huán)形區(qū)域圖像以淺灰白色調(diào)為主并夾雜部分灰白色調(diào)，表明該范圍內(nèi)滑坡危險(xiǎn)性閾值較大。僅面積近3 000 km2的橢圓形區(qū)域與其距離10 km以外的環(huán)形區(qū)域就有3條空間分布大致平行且尚未出露地表的斷層在此穿過(guò)，這3條斷層分別為雙石－大川斷裂、大邑?cái)嗔押望}井－五龍斷裂；其中，大邑?cái)嗔褳橥砀率离[伏斷層，雙石－大川斷裂與鹽井－五龍斷裂分別為全新世斷層和晚更新世斷層，蘆山地震即為發(fā)生于龍門(mén)山推覆構(gòu)造帶南段雙石－大川斷裂附近的地震。其次，占100 km×100 km研究區(qū)2／3以上的區(qū)域多呈灰色和灰黑色調(diào)，；灰色調(diào)較集中分布于近3 000 km2橢圓形區(qū)域與其距離10 km以外環(huán)形區(qū)域周?chē)?，并且在整個(gè)研究區(qū)其他范圍也有零星分布，灰黑色調(diào)分布遍及除灰色調(diào)區(qū)域范圍以外的區(qū)域；此區(qū)域范圍圖像顏色相對(duì)較深，表明該范圍內(nèi)滑坡危險(xiǎn)性閾值較小。

研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃圖（圖10）分析結(jié)果顯示，黃色區(qū)域代表極高危險(xiǎn)區(qū)，表示發(fā)生滑坡的幾率最大，主要集中分布于NNE向雙石－大川斷裂橫穿過(guò)的橢圓形區(qū)域內(nèi)，分布面積不足研究區(qū)面積的10%，僅占研究區(qū)面積的8.46%；紫色區(qū)域代表高危險(xiǎn)區(qū)，該區(qū)域發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性亦很大，僅次于極高危險(xiǎn)區(qū)，區(qū)域除雙石－大川斷裂主活動(dòng)斷層外，大邑隱伏斷裂和鹽井－五龍斷裂也有穿過(guò)，分布面積為10 000 km2研究區(qū)總面積的15.69%；綠色區(qū)域代表中危險(xiǎn)區(qū)，中危險(xiǎn)區(qū)在研究區(qū)范圍內(nèi)分布面積達(dá)到整個(gè)研究區(qū)面積的28.28%，分布集中于高危險(xiǎn)分區(qū)周?chē)?；紅色區(qū)域代表低危險(xiǎn)區(qū)，表示滑坡發(fā)生危險(xiǎn)性較低，低危險(xiǎn)區(qū)在整個(gè)研究區(qū)范圍內(nèi)分布最廣，遍布整個(gè)研究區(qū)范圍的80%及以上，分布面積占研究區(qū)面積的30.4%；淡藍(lán)色區(qū)域代表極低危險(xiǎn)區(qū)，此區(qū)域發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性最低，除在整個(gè)研究區(qū)域零星分布外，主要集中于除雙石－大川斷裂、大邑?cái)嗔押望}井－五龍斷裂這3條斷層外諸如茂汶－北川斷裂帶、金湯弧形斷裂等活動(dòng)斷層臨近區(qū)域，分布面積占研究區(qū)面積的17.17%。

圖9 研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性閾值圖

圖10 研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃圖

5 評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)

蘆山地震滑坡初步解譯結(jié)果標(biāo)定了3 883處滑坡的位置［51］，其中3 878處滑坡位于本文的研究區(qū)內(nèi)，通過(guò)構(gòu)建預(yù)測(cè)滑坡危險(xiǎn)性面積百分比累積與實(shí)際滑坡數(shù)量百分比累積評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線，采用曲線下的面積百分比AUC（Area Under Curve）定量衡量評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)100 km ×100 km研究區(qū)范圍內(nèi)6個(gè)滑坡影響因子作用下的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性檢驗(yàn)，滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線如圖11所示。檢驗(yàn)結(jié)果顯示：滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線呈現(xiàn)出明顯的凸形，表明發(fā)生在極高危險(xiǎn)區(qū)和高危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的滑坡數(shù)量更多，滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確率也更高。極高危險(xiǎn)區(qū)與高危險(xiǎn)區(qū)面積為2 414.75 km2，占整個(gè)研究區(qū)面積的24.15%，幾乎近1／4的研究區(qū)面積；極高危險(xiǎn)區(qū)與高危險(xiǎn)區(qū)所發(fā)生的3 695處滑坡數(shù)量占研究區(qū)總滑坡數(shù)量的95.28%，24.15%的研究區(qū)范圍能較好的預(yù)測(cè)到95.28%的滑坡，說(shuō)明滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果相比實(shí)際滑坡檢驗(yàn)效果好。AUC值為85.41%，即定量衡量滑坡評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確率為85.41%。

圖11 滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線

6 結(jié)論

蘆山地震區(qū)滑坡6個(gè)影響因子與滑坡分布關(guān)系的研究表明1 000～1 500 m區(qū)間范圍內(nèi)發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性較高，此處高程所覆蓋的面積占整個(gè)研究區(qū)面積的17.71%；隨著坡度的增加，滑坡危險(xiǎn)性也會(huì)相應(yīng)增高，40°～81.6°坡度范圍內(nèi)發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性最高；坡向?yàn)槟蠔|向時(shí)有較高的滑坡危險(xiǎn)性；斜坡具有凸坡時(shí)發(fā)生滑坡的危險(xiǎn)性大，凹坡發(fā)生滑坡危險(xiǎn)性低的特點(diǎn)；滑坡的最危險(xiǎn)地層為第三系、白堊系地層，其次是三疊系，相比之下第三系、白堊系地層所發(fā)生滑坡個(gè)數(shù)幾乎占總滑坡數(shù)的1／2；PGA越大，滑坡危險(xiǎn)性往往也大，滑坡最大密度峰值5.05個(gè)／km2出現(xiàn)在0.48 g處，滑坡在此震動(dòng)強(qiáng)度作用下發(fā)生的危險(xiǎn)性很大。

采用多名專(zhuān)家的估計(jì)方案來(lái)建立影響因子兩兩之間關(guān)系構(gòu)造矩陣，經(jīng)一致性檢驗(yàn)良好后對(duì)所得到的特征向量進(jìn)行歸一化處理。其中，PGA是影響滑坡穩(wěn)定性最嚴(yán)重的因子，坡度與地層巖性對(duì)滑坡的影響程度大體相同，影響因子對(duì)蘆山地震區(qū)滑坡影響程度有如下關(guān)系：PGA＞地層巖性＞坡度＞高程＞斜坡曲率＞坡向。取6組數(shù)據(jù)的平均值｛0.0653，0.2101，0.0261，0.0572，0.2152，0.4261｝作為最終所確定的影響因子權(quán)重。

GIS平臺(tái)下所制作的研究區(qū)滑坡危險(xiǎn)性分區(qū)圖按照危險(xiǎn)性程度劃分為5個(gè)分區(qū)，即極高危險(xiǎn)區(qū)、高危險(xiǎn)區(qū)、中危險(xiǎn)區(qū)、低危險(xiǎn)區(qū)和極低危險(xiǎn)區(qū)。經(jīng)滑坡危險(xiǎn)性閾值圖和滑坡危險(xiǎn)性區(qū)劃圖分析顯示，滑坡極高危險(xiǎn)區(qū)主要集中分布集中分布于NNE向雙石－大川斷裂橫穿過(guò)的橢圓形區(qū)域內(nèi)，分布面積不足研究區(qū)面積的10%，僅占研究區(qū)面積的8.46%。所構(gòu)建的評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)曲線中AUC值為85.41%，表明定量衡量的評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確率較高。

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GIS-based Landslide Hazard Evaluation Using AHP Method in the 2013 Lushan Earthquake Region

Liu Lina1，2，Xu Chong1，Xu Xiwei1and Chen Jian2
（1．Key Laboratory of Active Tectonics and Volcano，Institute of Geology，Chinese Earthquake Administration，Beijing 100029，China；2．Department of Civil Engineering School of Engineering and Technology，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Based on the detailed review on the basis of domestic and foreign research progress on landslide hazard evaluation，the paper selected a greatextend square area of100 km×100 km that centered around the epicenter as the study area in Lushan earthquake region.With GIS technology as a platform and combined with the feature of Lushan earthquake determined earthquake landslide impact factors for classification；analyzing the relationship between the represented area after a generalized assignment of the six impact factors on elevation，slope，aspect，curvature，lithology，and PGA after the distribution of landslides；zonal area percentage and landslide density index was used tomeasure the influence degree of various influence factors from earthquake landslide.Secondly，Using themethod of AHP set up six relation matrix by six impact factors comparing the two for comprehensive analyzing each parameter weight；the influence factor weight distribution curve analysis results showed that PGA is themost serious factor affecting earthquake landslide and PGA＞lithology＞slope＞elevation＞curvature＞aspect is a relationship of impact factor to measure the influence degree of landslide Lushan earthquake region；Taking the average of six sets data as the final factorweight to build the landslide hazard threshold grid graph in the study area，and then dividing landslide hazard threshold grid graph into extremely high hazard zone，high hazard zone，middle hazard zone，low hazard zone，extremely low hazard zone which correspond the classification and assignment of evaluation factor；simultaneously，landslide hazard zoningmap of the study areawas provided.Finally，the rationality of the evaluation resultswas verified according to the landslide hazard evaluation results test curve of the actual triggered by Lushan earthquake landslide；Verification results showed that the value of AUC is percent 85.41，the accuracy of quantitativemeasure of landslide evaluation result for percent85.41implied that the evaluation results accuracy is higher.

Lushan M7.0 earthquake；landslide；Analytical Hierarchy Process（AHP）；GIS；hazard evaluation

P642；X4

A

1000－811X（2014）04－0183－09

10.3969／j.issn.1000－811X.2014.04.034

劉麗娜，許沖，徐錫偉，等.GIS支持下基于AHP方法的2013年蘆山地震區(qū)滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)［J］.災(zāi)害學(xué)，2014，29（4）：183－191.［Liu Lina，Xu Chong，Xu Xiwei，etal.Gis—Based LANDSLIDE HAZARD EVALUATION USING AHP METHOD IN THE 2013 LUSHAN EARTHQUAKE REGION［J］.Journal of Catastrophology，2014，29（4）：183－191.］*

2014－03－03 修回日期：2013－04－28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41202235）；中國(guó)地震局2013年“4.20”蘆山地震科考（蘆山地震發(fā)震構(gòu)造調(diào)查和探測(cè)）

劉麗娜（1987－），女，河北唐山人，碩士研究生，主要從事3S技術(shù)在地震地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用方面的研究工作.

E-mail：liuln0526＠126.com