基于ILWIS3加權(quán)信息模型的地震危害程度分析方法

王敬超

摘 要：地震是一種頻發(fā)的、破壞性極強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響人類的生產(chǎn)和生活。目前地震危害程度分析方法較為缺乏，分析所需要的數(shù)據(jù)龐大，且所采用評(píng)價(jià)模型的可靠度對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果影響很大。因此提出一種僅需使用必要的數(shù)據(jù)、模型簡(jiǎn)便的地震危害程度分析方法十分重要。本文以四川省各地、市、州為研究對(duì)象，基于加權(quán)信息量模型，綜合應(yīng)用各種GIS技術(shù)，探討地震危害程度評(píng)價(jià)方法。

關(guān)鍵詞：地震危害程度；ILWIS3；GIS空間分析；加權(quán)信息量模型

1 引言

地震研究無(wú)論是地震預(yù)測(cè)還是地震危害評(píng)價(jià)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都做了無(wú)數(shù)的探索以及研究，但是發(fā)生震級(jí)或者烈度大的地震概率很低，專家門難以收集充足的地震數(shù)據(jù)并對(duì)災(zāi)害進(jìn)行深入的研究。目對(duì)地震危害程度大小缺乏分析手段，有學(xué)者用充分考慮城市建筑、生命線、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)功能及人群等因素建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，但也是認(rèn)為各因素間是獨(dú)立的，僅用簡(jiǎn)單的線性組合來(lái)評(píng)價(jià)，此類模型未考慮評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)所起作用大小。本文所采用的的加權(quán)信息量模型，它不僅能夠反映出評(píng)價(jià)中各分級(jí)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)的貢獻(xiàn)大小，且通過(guò)加權(quán)計(jì)算之后體現(xiàn)出不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)目標(biāo)的影響程度，評(píng)價(jià)結(jié)果為四川各市抗震建設(shè)提供了參考數(shù)據(jù)。將此方法推而廣之，也可為中國(guó)其他地區(qū)進(jìn)行地震危害平價(jià)提供了參考方法。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近年來(lái)，地震危害性分析的各項(xiàng)工作都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，一方面得益于科學(xué)技術(shù)特別是GIS及遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展。另一方面是由于近年來(lái)發(fā)生了多次大地震，以及從最近災(zāi)害中吸取的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)的教訓(xùn)嗎，地震危害性分析中各項(xiàng)工作都有或多或少的發(fā)展[1]。其中地理信息系統(tǒng)（GIS）在研究中扮演著重要的角色。

GIS最初在地震領(lǐng)域的應(yīng)用是在地震危險(xiǎn)性分析和地震中。美國(guó)舊金山灣區(qū)政府的系統(tǒng)BASIS就是GIS下的產(chǎn)物。該系統(tǒng)通過(guò)在系統(tǒng)中設(shè)定地震所產(chǎn)生的烈度分布圖從而對(duì)洛馬普利埃塔地震的災(zāi)害進(jìn)行模擬。在此之后，美國(guó)又開啟了大量相類似的研究。其中，GIS在地震損失預(yù)測(cè)的應(yīng)用是各項(xiàng)研究中取得成果最突出的。1997年美國(guó)地震工程研究所在其雜志出版的震害預(yù)測(cè)的專集中，絕大部分的項(xiàng)目都是通過(guò)GIS來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 研究區(qū)背景

四川省的地理結(jié)構(gòu)是西北部多為山區(qū)，其他地區(qū)屬于盆地。把關(guān)注點(diǎn)放到四川從古到無(wú)數(shù)次的地震上，將地震震中所在的位置投影在地圖中，通過(guò)觀察大致能發(fā)現(xiàn)這些地震發(fā)生的地點(diǎn)大多數(shù)位于在西部的山區(qū)里。對(duì)于盆地來(lái)說(shuō)，雖然也經(jīng)常會(huì)遭到地震的影響，但很少直接位于震中的區(qū)域。龍門山是山區(qū)與盆地兩個(gè)地質(zhì)體的接觸帶，由于對(duì)剛性客體來(lái)說(shuō)，默認(rèn)其力作用在兩者交界的邊緣，因此，山與盆接觸的前鋒帶，便成為了應(yīng)力場(chǎng)釋放其機(jī)械力的集中區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域里，地震發(fā)生的次數(shù)便多了起來(lái)。

4 危害性計(jì)算及對(duì)比分析

4.1 地質(zhì)災(zāi)害危害程度評(píng)價(jià)基本理論

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)程度評(píng)價(jià)是通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)觀察以及對(duì)影響地質(zhì)災(zāi)害的各種因素的綜合分析[2]，評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)的危險(xiǎn)性，預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)的密度、強(qiáng)度、發(fā)生概率以及可能造成的危害區(qū)的位置、范圍，它對(duì)預(yù)防和減輕地質(zhì)災(zāi)害危害有著十分重大的意義，且為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作奠定了基礎(chǔ)。

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基本內(nèi)容是：根據(jù)歷史地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)程度和地質(zhì)環(huán)境條件、影響因素的情況，將研究區(qū)劃分為若干各單元[3]，把影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的各種指標(biāo)轉(zhuǎn)化成可量化對(duì)比的數(shù)值，根據(jù)各指標(biāo)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的控制方式和作用程度，建立起計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)指數(shù)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)計(jì)算出的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)，結(jié)合自然條件和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，劃分研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)，對(duì)劃分的結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，為地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃提供重要的科學(xué)依據(jù)。

4.2 評(píng)價(jià)單元?jiǎng)澐?/p>

利用GIS技術(shù)和遙感軟件進(jìn)行地震害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，就面臨評(píng)價(jià)單元的選取問(wèn)題，一方面是選擇評(píng)價(jià)單元的形式，另外一個(gè)方面就是確定評(píng)價(jià)單元的大小。如何合理地選擇評(píng)價(jià)單元來(lái)存儲(chǔ)地理對(duì)象的位置、屬性等信息，是利用GIS技術(shù)進(jìn)行地震危害性評(píng)價(jià)計(jì)算分析的首要步驟。

4.3 計(jì)算結(jié)果科學(xué)性驗(yàn)證

驗(yàn)證本文結(jié)論通過(guò)兩種方法，分別為對(duì)比最新地震情況以及將地震危害程度分區(qū)圖與四川省地質(zhì)斷裂帶對(duì)比。該法通過(guò)將四川省各市地震危害程度分區(qū)圖與最新四川省的地震情況對(duì)比，按照設(shè)想，地震危害性高的市發(fā)生地震的次數(shù)以及發(fā)生地震的震級(jí)會(huì)明顯高于其他地區(qū)。由此可得結(jié)果：（1）地震發(fā)生次數(shù)大致上隨區(qū)域隨著危害性等級(jí)降低而減少。（2）地震震級(jí)最高的地震發(fā)生在高危害性等級(jí)地區(qū)。

可得出結(jié)論：

（1）地震是偶然性很大的災(zāi)害，在一個(gè)較短的時(shí)間段內(nèi)由地震發(fā)生情況統(tǒng)計(jì)出規(guī)律，盡管如此通過(guò)上文統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)還是能發(fā)現(xiàn)地震危害性高的地區(qū)發(fā)生地震可能性要明顯高于其他地區(qū)

（2）對(duì)比結(jié)果與設(shè)想基本一致，表明城市地震危害程度圖符合客觀事實(shí)，驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性。

5 結(jié)束語(yǔ)

由四川省城市地震危害程度分析圖可以得出以下結(jié)論：

（1）本研究說(shuō)明了測(cè)繪可以使地震分析以及計(jì)算更為簡(jiǎn)便，研究中做出了十分顯著的貢獻(xiàn)。

（2）由個(gè)影響因子的權(quán)重值可知，影響城市地震危害程度最大的因子是地震的震級(jí)，權(quán)重達(dá)到了0.524。地震震級(jí)相差一級(jí)，釋放的能量就相差了100倍，所以震級(jí)的權(quán)值達(dá)到一半多，也符合客觀常識(shí)。

參考文獻(xiàn)

[1] 杜國(guó)梁，張永雙，呂文明，張廣澤，周成燦，郭長(zhǎng)寶.基于加權(quán)信息量模型的藏東南地區(qū)滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)[J].災(zāi)害學(xué)，2016，（02）：226-234.

[2] 鄧輝，何政偉，陳曄，蔡宏，李璇瓊.信息量模型在山地環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用——以四川瀘定縣為例[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào).2014（02）

[3] 楊秀梅.基于GIS的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[D].蘭州大學(xué)，2008.