基于GIS的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)流程與關(guān)鍵問題探討

屈飛行，張 菁，湯明高

（1.廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心，廣州510425；2.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）

0 引 言

地質(zhì)災(zāi)害是在自然或人為因素作用下形成的對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)和環(huán)境造成破壞的地質(zhì)作用或地質(zhì)現(xiàn)象［1］。據(jù)中國國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，僅2013年中國就發(fā)生了15 374起地質(zhì)災(zāi)害，其中滑坡9 832起，崩塌3 288起，泥石流1 547起，共造成929人傷亡，傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害防治工程措施已經(jīng)不能滿足實(shí)際安全需求［2］。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是開放系統(tǒng)下的一個(gè)非線性過程，而危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)則是對(duì)地質(zhì)環(huán)境在自然或加速演化結(jié)果下的一個(gè)發(fā)生概率區(qū)間判斷，是一種有效的防災(zāi)減災(zāi)方法［3］。經(jīng)過多年的發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)形成了由評(píng)價(jià)單元、評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、評(píng)價(jià)方法、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)結(jié)果有效性驗(yàn)證和危險(xiǎn)性區(qū)劃及應(yīng)用等六個(gè)部分構(gòu)成的較為完整的評(píng)價(jià)體系，且已有多位學(xué)者在不同時(shí)間對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)概括［4-14］，但少有人詳細(xì)闡述整個(gè)流程及各步驟需注意事項(xiàng)。因此，現(xiàn)階段對(duì)前期學(xué)者的研究成果進(jìn)行分析和歸納總結(jié)，對(duì)未來發(fā)展方向進(jìn)行合理展望具有承前啟后的重要意義，也為后續(xù)新從事該領(lǐng)域研究的學(xué)者提供一個(gè)邏輯完整的基礎(chǔ)理論。

1 評(píng)價(jià)單元

評(píng)價(jià)單元指地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)中的最小基本單元，包含大小和形狀兩方面內(nèi)容，而在理論研究和實(shí)踐應(yīng)用中常默認(rèn)選擇原始影像柵格單元作為評(píng)價(jià)單元，忽略了地質(zhì)災(zāi)害與評(píng)價(jià)單元的內(nèi)在關(guān)系。目前，評(píng)價(jià)單元常按其形狀分為規(guī)則單元和不規(guī)則單元，采用不同的評(píng)價(jià)單元時(shí)所構(gòu)架的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系亦有所不同［4］。

1.1 規(guī)則單元

規(guī)則單元柵格形態(tài)多為正方形，每個(gè)單元內(nèi)含有該柵格圖層的屬性信息。此種評(píng)價(jià)單元雖有助于數(shù)據(jù)的計(jì)算和輸出管理，但割裂了地質(zhì)要素的整體性，導(dǎo)致整體計(jì)算量增大。目前，在對(duì)規(guī)則單元大小進(jìn)行選擇確定時(shí)，常采用李軍、周成虎［15］所給出的經(jīng)驗(yàn)公式：

其中：GS為適宜格網(wǎng)大?。籗為原始等高線數(shù)據(jù)精度的分母。

1.2 不規(guī)則單元

不規(guī)則單元包括地域單元、斜坡單元、流域單元和行政單元四類［16-22］，使用時(shí)應(yīng)依據(jù)原始資料精度、災(zāi)害類型、評(píng)估組人員知識(shí)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用領(lǐng)域等方面進(jìn)行綜合選擇。

地域單元多為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)繪工作基本單元，以地層巖性和地形地貌分界線為依據(jù)，對(duì)每個(gè)地域單元進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害與孕災(zāi)因子相關(guān)性分析，進(jìn)而完成各個(gè)地域單元的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作。進(jìn)行地域單元?jiǎng)澐謺r(shí)，可采用“地+空”雙重手段進(jìn)行分化，這種方法對(duì)原始地質(zhì)資料詳細(xì)度和RS解譯人員的技術(shù)水平要求較高。

斜坡單元可用于區(qū)域滑坡或泥石流物源危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。工程地質(zhì)原理分析和野外實(shí)際調(diào)查均證明了斜坡單元作為危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)單元是合理有效的［16］。斜坡單元的劃分方法有兩種，一是根據(jù)坡度、坡向、山脊線、山谷線、臺(tái)地邊界和寬谷邊界等作為指標(biāo)完成劃分，二是將合理填洼后的集水流域和反向集水流域相融合，得到由匯水線與分水線所組成的斜坡單元［21］。斜坡單元具有完整的地學(xué)概念，更符合災(zāi)害的實(shí)際形態(tài)，劃分流程簡單，但要求研究區(qū)不能含有較大的凹陷盆地和開闊山谷等地形地貌。

流域單元常用于泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，采用GIS的Rivertools工具對(duì)DEM圖進(jìn)行自動(dòng)提取，完成小流域剔除或合并后即可獲取［22］。以流域單元為評(píng)價(jià)單元時(shí)，側(cè)重地表水徑流對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)作用，同時(shí)常將植被覆蓋度作為影響因子之一，所構(gòu)建的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與其他評(píng)價(jià)單元的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系差別較大［22］。

行政單元常作為省市級(jí)政府防災(zāi)減災(zāi)工作的規(guī)劃單元，以區(qū)（縣）、鎮(zhèn)和村為評(píng)價(jià)單元，針對(duì)各個(gè)行政區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害類別和時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行，便于后期管理和應(yīng)急避難危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)過程中側(cè)重人與自然的相互作用方式和后果評(píng)估［19］。

2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源

地質(zhì)災(zāi)害編目是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中最為重要的數(shù)據(jù)，理想的編目數(shù)據(jù)庫應(yīng)包含時(shí)間、空間和屬性等三類指標(biāo)，可利用多時(shí)相遙感影像解譯和野外調(diào)查資料分析構(gòu)建。區(qū)域地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)多以不同時(shí)期的遙感影像圖、地質(zhì)圖和野外地質(zhì)調(diào)查資料為主要數(shù)據(jù)來源，不同的地質(zhì)環(huán)境指標(biāo)組合和精度對(duì)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的適宜度不同（表1）。誘發(fā)因素具有強(qiáng)烈的時(shí)間性，不同時(shí)段下該指標(biāo)對(duì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)影響度不同。

此外，我國已建立多個(gè)地質(zhì)數(shù)據(jù)平臺(tái)，如地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)、地理空間數(shù)據(jù)云、地質(zhì)云門戶網(wǎng)等，從業(yè)人員可注冊(cè)登錄免費(fèi)下載相關(guān)數(shù)據(jù)，而諸如行政區(qū)劃圖、河流水系、道路分布等圖件可從相關(guān)政府機(jī)關(guān)門戶網(wǎng)站下載，完成相關(guān)矢量化處理后即可在GIS平臺(tái)使用。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析

數(shù)據(jù)質(zhì)量分析包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率、精密度、不確定性、誤差等四方面內(nèi)容。收集及處理數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量造成不確定性影響，如基礎(chǔ)資料不完備、解譯結(jié)果未經(jīng)野外驗(yàn)證、不同比例尺數(shù)據(jù)混合使用、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之間時(shí)間不連續(xù)等。依據(jù)數(shù)據(jù)來源和處理方法對(duì)常用的評(píng)價(jià)指標(biāo)易受影響程度進(jìn)行歸納，如表2所示。

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系類別

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基本假設(shè)是未來發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害形式和程度與已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害形式和程度是基本一致［12-13］，而該假設(shè)成立的前提是評(píng)價(jià)時(shí)間是在同一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害演化周期內(nèi)且區(qū)域地質(zhì)活動(dòng)性基本穩(wěn)定［14，23］。因此，依據(jù)區(qū)域地質(zhì)環(huán)境指標(biāo)體系所處演化階段和區(qū)域活動(dòng)程度，可將評(píng)估指標(biāo)體系分為常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和斜坡活動(dòng)性狀態(tài)指標(biāo)體系。

表1 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)相關(guān)資料收集方法及適宜度

表2 常用評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)質(zhì)量易受影響度［14］

2.3.1 常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)因子的有機(jī)組合，各個(gè)指標(biāo)之間的相互影響、共同作用最終導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生［24-31］，具體分為地形地貌指標(biāo)、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境指標(biāo)和外界誘發(fā)指標(biāo)三類。

地形地貌指標(biāo)包括坡度、坡向、坡形、地形起伏度、高程等指標(biāo)，此類指標(biāo)反映了自然態(tài)下區(qū)域地質(zhì)環(huán)境與外界的物質(zhì)、能量交換幅度，屬于三維空間形態(tài)指標(biāo)；區(qū)域地質(zhì)指標(biāo)包括工程地質(zhì)巖組、大地構(gòu)造發(fā)育指標(biāo)、斜坡結(jié)構(gòu)等指標(biāo)，反映的是三維空間物質(zhì)基礎(chǔ)及其及其組合形式；外界誘發(fā)指標(biāo)包括地震、降雨、人類工程活動(dòng)等指標(biāo)，反映三維空間的運(yùn)動(dòng)形式和外界相互作用方式。以上三類指標(biāo)雖較好的地涵蓋了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所需的物質(zhì)、環(huán)境和動(dòng)力，但本質(zhì)上和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的概念有所沖突，危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是以現(xiàn)狀評(píng)價(jià)未來，評(píng)估的是現(xiàn)在到未來的一種連續(xù)狀態(tài)，而上述指標(biāo)未能將考慮自然災(zāi)害從無到有的演化過程中不同階段的孕災(zāi)度和外部環(huán)境響應(yīng)度影響進(jìn)行考慮，缺乏時(shí)間尺度上的延續(xù)。

2.3.2 斜坡活動(dòng)性狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

斜坡演化具有周期性，World Landslide Inventory依據(jù)活動(dòng)性的時(shí)序性將斜坡的活動(dòng)性分為活動(dòng)狀態(tài)、暫停狀態(tài)、復(fù)活狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)［32］4類。斜坡的變形可分為初始變形、勻速變形和加速變形階段3個(gè)階段（圖1），這與斜坡活動(dòng)性狀態(tài)分級(jí)具有良好的一致性。不同活動(dòng)性狀態(tài)的斜坡具有不同的變形曲線（圖2）。對(duì)不同變形階段的災(zāi)害進(jìn)行野外調(diào)查和監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可將斜坡活動(dòng)性分為以下4個(gè)階段［33-35］：① 活動(dòng)性弱：暫停的、休眠的斜坡，變形趨于零，處于穩(wěn)定狀態(tài)；② 活動(dòng)性較弱：活動(dòng)的或復(fù)活的、初始變形的斜坡（變形-時(shí)間曲線緩慢增長，地表以水土流失、沖刷等表生改造為主），處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；③活動(dòng)性較強(qiáng)：活動(dòng)的或復(fù)活的、等速變形的斜坡（變形-時(shí)間曲線勻速增長，地表以出現(xiàn)裂縫等時(shí)效變形為主），處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；④活動(dòng)性強(qiáng)：活動(dòng)的或復(fù)活的、加速變形的斜坡（變形-時(shí)間曲線加速增長，地表以出現(xiàn)小崩小塌、塊石掉落、裂縫變寬加深趨于貫通等累進(jìn)性破壞為主），處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 斜坡變形三階段示意圖

圖2 斜坡活動(dòng)/復(fù)活狀態(tài)的變形-時(shí)間曲線

斜坡活動(dòng)性判斷方法依據(jù)可分為以下3類［35］：（1）測量法：以測量法獲取形變值為依據(jù)；（2）綜合判斷法：以安全系數(shù)、變形速率、變形加速度等多指標(biāo)為依據(jù)；（3）累計(jì)位移-時(shí)間曲線判斷法：依據(jù)變形曲線形態(tài)為依據(jù)（圖3）。結(jié)合上述斜坡活動(dòng)性判斷方法，可以區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害密度作表征研究區(qū)整體活動(dòng)性基礎(chǔ)，構(gòu)建斜坡活動(dòng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系（圖4）。

圖3 斜坡活動(dòng)性判斷方法

圖4 斜坡活動(dòng)性狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 評(píng)估模型與評(píng)估方法

依據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型、分析過程和評(píng)估原理，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型總體來說可分為知識(shí)驅(qū)動(dòng)型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型和確定性方法三類［6］，同時(shí)地質(zhì)災(zāi)害編目、地質(zhì)環(huán)境因子和誘發(fā)因素等不同指標(biāo)與模型之間存在著適應(yīng)性關(guān)系，對(duì)于不同評(píng)估目的的評(píng)價(jià)指標(biāo)應(yīng)作出適當(dāng)調(diào)整［36］。

3.1 知識(shí)驅(qū)動(dòng)型

以野外實(shí)際調(diào)查和專家先驗(yàn)知識(shí)為基礎(chǔ)，假設(shè)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生在時(shí)間序列上具備相似的特征和屬性，單獨(dú)考慮孕災(zāi)和致災(zāi)因子，結(jié)合歷史災(zāi)害發(fā)生規(guī)律為各因子進(jìn)行分級(jí)和權(quán)重賦值，最后將各個(gè)評(píng)價(jià)因子疊加求和即可得到現(xiàn)況下的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性值。使用該方法時(shí)，應(yīng)盡可能地收集研究區(qū)多時(shí)態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，以便掌握其長期演化進(jìn)度和規(guī)律。專家打分法［39］、層次分析法［31］等方法均屬于知識(shí)驅(qū)動(dòng)型，屬定性評(píng)價(jià)方法，結(jié)果可能會(huì)因人而異，但也是一種快速有效的方法。

3.2 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型

以歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，依據(jù)成災(zāi)機(jī)理構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用多元統(tǒng)計(jì)方法篩選各因子貢獻(xiàn)率，構(gòu)建以不同評(píng)價(jià)因子為自變量的現(xiàn)狀或未來危險(xiǎn)性預(yù)測評(píng)價(jià)模型。如邏輯回歸法［38］、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法［39］、信息量法［31］、證據(jù)權(quán)法［40］等方法均屬于此類，為定量評(píng)價(jià)方法，對(duì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫屬性類別多樣性和值精確度要求高，具有客觀性和較高的評(píng)價(jià)精度，為目前的主流方法。

3.3 確定性方法

以地質(zhì)災(zāi)害體靜力參數(shù)（剪切強(qiáng)度參數(shù)、巖土物理參數(shù)等）和動(dòng)力參數(shù)（水文動(dòng)力參數(shù)、地震參數(shù)等）為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合典型地質(zhì)剖面圖和歷史災(zāi)害發(fā)生機(jī)理，通過已有物理模型或數(shù)學(xué)模型計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。具體的方法有SINMAP模型［41］、Newmark模型［42］等，為定量評(píng)價(jià)方法，常需對(duì)野外代表性采樣點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)插值分析，適用于區(qū)域地質(zhì)屬性均一條件，數(shù)據(jù)獲取難度較大，具有一定的局限性。

4 危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

完成指標(biāo)體系構(gòu)建和評(píng)價(jià)模型選擇之后，需要對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)和篩選，以保證各指標(biāo)的有效性和獨(dú)立性?，F(xiàn)有評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)依據(jù)其表達(dá)形式可分為連續(xù)類指標(biāo)和非連續(xù)類指標(biāo)。連續(xù)類指標(biāo)有坡度、坡高、曲率、線性距離緩沖距等，分級(jí)時(shí)常采用自然斷點(diǎn)法、拐點(diǎn)分級(jí)法和經(jīng)驗(yàn)斷點(diǎn)法；非連續(xù)類指標(biāo)如地層巖性、地質(zhì)年代指標(biāo)，常結(jié)合相關(guān)國家規(guī)范和評(píng)價(jià)目的分級(jí)賦值［14，43］。地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫常被分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)兩部分，前者用于危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，后者用于驗(yàn)證預(yù)測評(píng)價(jià)有效性，也有依據(jù)研究區(qū)地形特點(diǎn)將其分為兩部分進(jìn)行評(píng)估模型的推廣驗(yàn)證［14］。因子分級(jí)賦值后，需對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性和獨(dú)立性校檢。貢獻(xiàn)度校檢方法有邏輯回歸法和確定系數(shù)法，依據(jù)各方法判斷準(zhǔn)則完成評(píng)價(jià)因子初步篩選。獨(dú)立性驗(yàn)證常采用評(píng)價(jià)因子間相關(guān)系數(shù)矩陣法，剔除因子間關(guān)聯(lián)性較大的因子。此外，也可使用不同評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行多次危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，對(duì)各評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，依據(jù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)確率和預(yù)測率最終篩選構(gòu)建最終評(píng)價(jià)指標(biāo)體系［29］。

完成以上步驟后，在 GIS平臺(tái)上完成最后的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。目前，依據(jù)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)結(jié)果的后期可利用性，危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分為靜態(tài)評(píng)價(jià)和動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。危險(xiǎn)性靜態(tài)評(píng)價(jià)指本次評(píng)價(jià)只針對(duì)在本次收集資料的時(shí)間有效期內(nèi)和現(xiàn)區(qū)域活動(dòng)性狀態(tài)不變的情況下，針對(duì)本次評(píng)價(jià)目的的一次評(píng)價(jià)，僅為后續(xù)其他的時(shí)間和目的提供參考性，不能直接再次利用，是只針對(duì)圖5中某一時(shí)間ti的單次評(píng)價(jià)，僅為后續(xù)其他的時(shí)間和目的提供參考，不能直接再次利用。危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指本次評(píng)價(jià)結(jié)果在資料形成時(shí)間上具有連續(xù)性，能夠直接用于后期研究區(qū)該演化周期內(nèi)的其它評(píng)價(jià)目的，為圖5中時(shí)間尺度t上的持續(xù)性評(píng)價(jià)。目前危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)其可分為評(píng)價(jià)指標(biāo)動(dòng)態(tài)和權(quán)重動(dòng)態(tài)兩類，前者是對(duì)不同時(shí)間或誘發(fā)因素下的個(gè)別指標(biāo)調(diào)整進(jìn)行評(píng)價(jià)，多為變形指標(biāo)、降雨指標(biāo)、植被覆蓋度和土地利用指標(biāo)的改變，后者是對(duì)不同時(shí)間和誘發(fā)因素下的權(quán)重評(píng)價(jià)，多為改變指標(biāo)在不同時(shí)間階段的權(quán)重。理想的危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法也許是兩者相結(jié)合，更新一個(gè)或多個(gè)活動(dòng)指標(biāo)，進(jìn)而體現(xiàn)指標(biāo)值和權(quán)重改變的雙重作用。兩者最終的評(píng)價(jià)結(jié)果均是以危險(xiǎn)性區(qū)劃形式表示，危險(xiǎn)性分級(jí)時(shí)多采用與指標(biāo)分級(jí)相一致的方法，分級(jí)數(shù)量和級(jí)別表述則有多種選擇。

圖5 空間數(shù)據(jù)的基本特性［53］

5 評(píng)價(jià)結(jié)果與有效性驗(yàn)證

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性論證一直是困擾學(xué)者的一個(gè)問題。目前有歷史災(zāi)害數(shù)據(jù)論證法、成功率曲線與預(yù)測率曲線、Kappa系數(shù)和 Sridevi Jadi精度評(píng)估方法等四種方法，前兩種相互驗(yàn)證為主流方法［17，44-48］。

5.1 歷史數(shù)據(jù)論證法

實(shí)際滑坡是滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果合理性檢驗(yàn)最好的標(biāo)準(zhǔn)［45］。以歷史災(zāi)害分布為標(biāo)準(zhǔn)，將歷史災(zāi)害點(diǎn)（面）與危險(xiǎn)性分區(qū)結(jié)果圖疊加分析，若高危險(xiǎn)分區(qū)以越小的面積包含了越大的歷史災(zāi)害點(diǎn)（面）時(shí)，則評(píng)估結(jié)果越精確有效。此外，歷史地質(zhì)災(zāi)害密度和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果匹配程度也是一種有效方法。

5.2 成功率曲線與預(yù)測率曲線

成功率曲線廣泛應(yīng)用于地質(zhì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果有效性驗(yàn)證。實(shí)際操作時(shí)，對(duì)不同分區(qū)范圍內(nèi)訓(xùn)練（測試）地質(zhì)災(zāi)害數(shù)或面積所占百分比的統(tǒng)計(jì)分析，以橫軸表示評(píng)價(jià)結(jié)果中危險(xiǎn)性指數(shù)從高到低的面積百分比，以縱軸表示相應(yīng)危險(xiǎn)性指數(shù)范圍內(nèi)的訓(xùn)練（測試）地質(zhì)災(zāi)害數(shù)或面積所占百分比。成功率曲線的線下面積作為準(zhǔn)確率（預(yù)測率）值，即線下面積值越大說明評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性（預(yù)測率）效果越好，反之越差［46-48］。

5.3 Kappa系數(shù)

Kappa系數(shù)屬于受臨界值約束的準(zhǔn)確性統(tǒng)計(jì)方法中常用的Heidke技術(shù)得分法［17］，驗(yàn)證時(shí)設(shè)定一個(gè)易發(fā)性臨界值，將實(shí)測數(shù)據(jù)和預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行二元分類，如表3所示。對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行正確和錯(cuò)誤分類的陽性和陰性組合，按式（2）和式（3）計(jì)算即可得Kappa系數(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于指標(biāo)臨界值的約束和指標(biāo)本身的缺陷，導(dǎo)致評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性有所下降，故常將其和ROC曲線聯(lián)合使用。

表3 地質(zhì)災(zāi)害模型評(píng)價(jià)列聯(lián)表

式中，T為單元數(shù)總和。當(dāng)K＞0．60時(shí)，可認(rèn)為評(píng)價(jià)模型精度較好，0．41≤K≤0．60為評(píng)價(jià)模型中等，K＜0.41評(píng)價(jià)模型精度較差。

5.4 Sridevi Jadi精度評(píng)估方法

基于危險(xiǎn)性二分類準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)，Sridevi Jadi提出了以經(jīng)驗(yàn)概率為表達(dá)方式的精度評(píng)估方法，如式（4）所示［23，28］：

式中：n是評(píng)價(jià)單元總數(shù)，s是存在歷史地質(zhì)災(zāi)害的單元數(shù)；k是評(píng)價(jià)結(jié)果中不穩(wěn)定性為前兩級(jí)單元數(shù)；ks是在不穩(wěn)定性為中、高等歷史地質(zhì)災(zāi)害的單元數(shù)，P值越高，評(píng)價(jià)精度越高。

6 危險(xiǎn)性區(qū)劃與應(yīng)用

依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性值將研究區(qū)域劃分為不同危險(xiǎn)等級(jí)的分布圖，即完成了一次完整的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)流程，如圖6所示。借助此圖，可針對(duì)不同危險(xiǎn)性級(jí)別的不同對(duì)象的提出防治措施，如對(duì)危險(xiǎn)性級(jí)別高的區(qū)域應(yīng)針對(duì)不同的承災(zāi)體進(jìn)行細(xì)致劃分［49］。同時(shí)，應(yīng)結(jié)合危險(xiǎn)性區(qū)劃內(nèi)的家庭結(jié)構(gòu)和知識(shí)水平，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)和社區(qū)為單位進(jìn)行科普宣傳工作，充分發(fā)揮人的能動(dòng)性［50］。此外，應(yīng)將評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行成果應(yīng)用轉(zhuǎn)化，結(jié)合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系修改和完善研究區(qū)野外調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害表，提高野外調(diào)查的針對(duì)性和有效性。

圖6 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)流程圖

7 結(jié) 論

（1）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是一種有效的防災(zāi)避災(zāi)方法，包括評(píng)價(jià)單元選擇、評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建、評(píng)估模型與方法分析、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)、評(píng)估結(jié)果有效性論證方法和危險(xiǎn)性區(qū)劃和應(yīng)用六個(gè)步驟。

（2）評(píng)價(jià)單元選擇主要受地質(zhì)圖件比例尺、DEM精度、地質(zhì)災(zāi)害類型和評(píng)估目的影響。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可分為常規(guī)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和斜坡活動(dòng)性狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系兩大類，其中，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系側(cè)重斜坡地形地貌演化狀態(tài)和形變速率方面的定性定量描述，各指標(biāo)對(duì)區(qū)域尺度的適宜性不同。

（3）評(píng)價(jià)模型主要有知識(shí)驅(qū)動(dòng)方法、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法和確定性方法，模型的選擇主要受基礎(chǔ)資料影響。評(píng)價(jià)指標(biāo)的有效性和獨(dú)立性驗(yàn)證是評(píng)價(jià)流程的必要一步。評(píng)價(jià)結(jié)果有四種驗(yàn)證方法，也可相互驗(yàn)證。

（4）目前所進(jìn)行的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果具有“一次性”的特點(diǎn)，評(píng)估結(jié)果只針對(duì)本次數(shù)據(jù)有效，不能實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。借助如InSAR、LiDAR技術(shù)等RS技術(shù)，提高指標(biāo)時(shí)間屬性重要性，構(gòu)建出可更新的動(dòng)態(tài)指標(biāo)體系，建立指標(biāo)改變則權(quán)重自動(dòng)改變的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)模型是未來一個(gè)可嘗試的研究方向。