甘肅定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

沈 迪，郭進(jìn)京，陳俊合

（天津城建大學(xué)地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384）

0 引言

甘肅定西地區(qū)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性進(jìn)行研究，有利于實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展[1?2]。目前，常用的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法包括層次分析法[3]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[4]、信息量法[5]與確定系數(shù)法[6]等。確定系數(shù)法在解決多因子內(nèi)部不同特征區(qū)間對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的影響上具有顯著優(yōu)勢(shì)[7]，但對(duì)于確定單因子之間的相對(duì)權(quán)重較為困難，而邏輯回歸模型能夠通過(guò)單因子和歷史災(zāi)害點(diǎn)之間的關(guān)系確定影響因子的權(quán)重[8]。因此，結(jié)合確定系數(shù)法和邏輯回歸模型既可以揭示地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征，又能判斷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要驅(qū)動(dòng)因子。

現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的研究主要聚焦于不同地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)的空間分布模式，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害空間集聚特征以及內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力的探討相對(duì)欠缺?？臻g自相關(guān)是用來(lái)檢驗(yàn)在空間上具有一定規(guī)律性的空間變量在不同空間位置上的相關(guān)性，現(xiàn)在已在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、疾病傳播、土地利用[9?10]等領(lǐng)域中應(yīng)用。其中，已有部分研究將空間自相關(guān)應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)過(guò)程中[11]。

空間自相關(guān)包括全局自相關(guān)與局部自相關(guān)，全局自相關(guān)可以分析判斷地質(zhì)災(zāi)害在空間分布上是否存在空間自相關(guān)特性，并揭示這種相關(guān)特性的強(qiáng)弱程度，局部空間自相關(guān)則可以識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害在局部區(qū)域上是否存在集聚特征以及其集聚模式。為此，本文以甘肅定西地區(qū)為研究區(qū)，基于確定系數(shù)與邏輯回歸耦合模型，分析地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征及驅(qū)動(dòng)因素，利用空間自相關(guān)分析探討在不同尺度下地質(zhì)災(zāi)害的空間聚集特征，以期為區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

甘肅省定西地區(qū)位于青藏高原東北緣、黃土高原和西秦嶺交匯地帶。研究區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，新構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，特別是地震活動(dòng)頻繁，地表巖土體類型復(fù)雜，構(gòu)造活動(dòng)造成巖體破碎，新近系-第四系固結(jié)-半固結(jié)，甚至為固結(jié)的地層發(fā)育，地殼隆升和河流侵蝕造成許多溝壑，斜坡上表層黃土分布廣泛，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。同時(shí)，人類工程活動(dòng)對(duì)環(huán)境的破壞和氣候變化等因素影響加劇了地質(zhì)災(zāi)害（ 圖1 ）。

圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Geographic position of study area

近年來(lái)，受極端天氣、地震和人類活動(dòng)等多重因素疊加的影響，定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率明顯上升。地質(zhì)災(zāi)害具有分布范圍廣、密度大、活動(dòng)頻繁、規(guī)模大的特點(diǎn)?！笆濉逼陂g，先后發(fā)生了與定西地區(qū)毗鄰的東鄉(xiāng)縣“3·2”特大滑坡災(zāi)害、定西地區(qū)內(nèi)的岷縣“5·10”特大冰雹山洪泥石流災(zāi)害和岷縣漳縣6.6 級(jí)地震引發(fā)的群體性滑坡災(zāi)害。造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失十分嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，已查明地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)418 處，滑坡118 處，其中，隴西縣、渭源縣和通渭縣分別為31，21 和22 處；崩塌81 處，其中通渭縣和隴西縣分別為35 和31 處；泥石流219 處，其中，岷縣和漳縣分別為83 和50 處（表1）。

表1 定西地區(qū)各個(gè)縣地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量Table 1 Dingxi region each county geological disaster point number

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文研究數(shù)據(jù)主要包括DEM、土地利用以及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)等。其中，DEM 數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云，空間分辨率為30 m。土地利用數(shù)據(jù)主要通過(guò)目視解譯的方法，并根據(jù)中科院土地利用分類體系將定西地區(qū)土地覆蓋類型分為林地、草地、濕地、耕地、人工表面和未利用地6 類。降水?dāng)?shù)據(jù)，來(lái)源于中國(guó)氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過(guò)空間數(shù)據(jù)插值獲取。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)來(lái)源于資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn/data.aspx?DATAID=290），同時(shí)，結(jié)合《中國(guó)典型縣(市)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)圖集》的結(jié)果進(jìn)行幾何校正，得到甘肅定西地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖[12]。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

2.1.1 確定系數(shù)與邏輯回歸耦合模型

確定性系數(shù)法（CF）基本原理是假設(shè)將來(lái)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的條件與之前相比是不變的。在已知的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)前提下，利用CF方法計(jì)算各個(gè)因子類型量的危險(xiǎn)性值[8]，計(jì)算公式為：

式中：PPa——某一評(píng)價(jià)因子的類型量中已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害面積與該類型量所占面積的比值；

PPs——區(qū)域內(nèi)已發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的面積與區(qū)域內(nèi)總面積的比值。

由式（1）可知，CF值的區(qū)間為[?1,1]。CF值為正值時(shí)，表明在該地質(zhì)環(huán)境下發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性越大；CF值為負(fù)值時(shí)，表明地質(zhì)災(zāi)害在該環(huán)境下不易發(fā)生。

邏輯回歸模型（LR）是通過(guò)分析因變量與自變量的多元回歸關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)某一事件發(fā)生的概率。在邏輯回歸分析中，因變量Y為二分類變量，取值Y=0 與Y=1，分別表示災(zāi)害不發(fā)生與災(zāi)害發(fā)生，自變量則為單因子的CF值。函數(shù)如下式：

式中：P——滑坡可能發(fā)生概率；

B0，B1,···，Bn— —邏輯回歸系數(shù)。

CF-LR耦合模型是利用確定系數(shù)法求取影響因子中類型量的CF值，將其作為邏輯回歸模型的指標(biāo)值，同時(shí)提取研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)與非地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的CF值，建立邏輯回歸方程，計(jì)算回歸系數(shù)，根據(jù)結(jié)果評(píng)估研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性。

2.1.2 全局空間自相關(guān)

莫蘭指數(shù)（Moran’sI）是全局空間自相關(guān)的一種判斷指標(biāo)，用來(lái)度量空間單元聚集程度。其值分布在[?1.1]之間，大于0 一般表示空間正相關(guān)，小于0 表示空間負(fù)相關(guān)，在本文中值越趨近于1，區(qū)域與其周邊地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間相關(guān)性越大；越趨近于?1，則空間差異性越大。在定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，選擇不同空間尺度的評(píng)價(jià)單元，求取每個(gè)評(píng)價(jià)單元的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性均值，并通過(guò)Moran’s I 指數(shù)分析該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的空間分布模式，公式為：

式中：xi、xj——第i個(gè)、第j個(gè)評(píng)價(jià)單元格地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性均值；

wij——空間權(quán)重矩陣；

n——評(píng)價(jià)單元格個(gè)數(shù)。

2.1.3 局部空間自相關(guān)

局部空間自相關(guān)分析可以更加準(zhǔn)確地把握空間異質(zhì)性。文章采用空間聯(lián)系區(qū)域指標(biāo)（Local Indicators of Spatial Association,LISA）來(lái)判斷區(qū)域內(nèi)的局部空間自相關(guān)類型，在Moran’sI計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上獲取LISA 聚類圖，以分析區(qū)域內(nèi)部地質(zhì)災(zāi)害的空間集聚特征。計(jì)算公式為：

式中：s——空間權(quán)重矩陣各元素之和；其余變量的含義同式（3）。

2.2 評(píng)價(jià)因子的選取

研究區(qū)深處內(nèi)陸腹地，區(qū)內(nèi)地勢(shì)起伏較大，總體上西高東低，地貌類型復(fù)雜，丘陵起伏，溝壑縱橫。氣象水文條件差異很大，降水集中、局地性暴雨頻繁，隨著降水的增加，特別是強(qiáng)降雨的發(fā)生，更容易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[13]。同時(shí)，人類活動(dòng)的范圍和強(qiáng)度迅速增加，加速了地質(zhì)環(huán)境的退化。不僅如此，該區(qū)域植被稀疏、生態(tài)環(huán)境脆弱，受區(qū)域構(gòu)造控制，特殊的地層巖性組合及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)。區(qū)內(nèi)河流屬于渭河水系，受河流侵蝕沖刷作用，減弱了坡體的抗滑能力，易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。此外，區(qū)域內(nèi)各級(jí)道路在建設(shè)過(guò)程中會(huì)對(duì)斜坡造成破壞，使得坡體內(nèi)的應(yīng)力發(fā)生一定變化，進(jìn)而導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生[14]。當(dāng)前，由于這些因素的綜合影響，使得定西地區(qū)成為地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)。因此，結(jié)合前人研究成果以及相關(guān)文獻(xiàn)資料，選取與區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育相關(guān)性較大的坡度、坡向、降水、土地利用、工程巖組、距河流距離、距道路距離作為地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)因子（圖2）。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子空間分布格局Fig.2 Spatial distribution pattern of geological hazard sensitivity assessment factors

3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

3.1 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析

將CF值作為自變量（表2），將是否發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害作為因變量（1 代表曾發(fā)生過(guò)地質(zhì)災(zāi)害，0 代表沒(méi)有發(fā)生過(guò)地質(zhì)災(zāi)害），利用SPSS 軟件進(jìn)行二元邏輯回歸，B值代表了各因子的回歸系數(shù)，Wals 值代表了各孕災(zāi)因子的重要程度，發(fā)現(xiàn)主要驅(qū)動(dòng)因子為降水、坡向、工程巖組、土地利用類型與距道路距離（表3）。根據(jù)回歸系數(shù)，結(jié)合式（2）得到邏輯回歸方程：

式中，P——地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率；

x1～x7——坡度、坡向、降水、土地利用、工程巖組、距河流距離、距道路距離的CF值。

根據(jù)式（5）算出地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率P，利用自然間斷點(diǎn)法，將定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)分為5 類（圖3）：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)與極低危險(xiǎn)區(qū)，面積比例分別為15.98%、22.02%、23.74%、22.59%、15.67%（表4）。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性呈現(xiàn)中部高，南北兩側(cè)較低的特征。極高與高危險(xiǎn)區(qū)主要分布在臨洮縣西部與岷縣西北部的洮河兩岸、漳縣漳河兩岸、通渭縣南部與北部、隴西縣中部、渭源縣東部地區(qū)與安定區(qū)關(guān)川河下游兩岸。該區(qū)域內(nèi)巖石破碎，土質(zhì)疏松，水系較為發(fā)育，受到人類工程活動(dòng)影響，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。中危險(xiǎn)區(qū)沿著極高與高危險(xiǎn)區(qū)的外圍分布，該區(qū)域降水量集中，植被覆蓋率低。極低與低危險(xiǎn)區(qū)主要分布在定西地區(qū)北部與南部，在此區(qū)域內(nèi)地勢(shì)相對(duì)和緩，構(gòu)造裂隙不發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率較低。

3.2 模型評(píng)價(jià)精度驗(yàn)證

利用ROC 曲線對(duì)CF-LR耦合模型進(jìn)行精度驗(yàn)證[15]，ROC 曲線與橫縱軸所圍成的面積為AUC，其范圍介于0～1 之間，越接近1，模型模擬效果越好。將研究區(qū)80%的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，將剩余的20%的點(diǎn)應(yīng)用于結(jié)果驗(yàn)證，在選取方式方面，必須保證80%的樣本點(diǎn)和20%的檢驗(yàn)點(diǎn)都均勻分布在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)。在選取非地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)方面，為了盡可能地保證選取結(jié)果的合理性和客觀性，忽略人為因素的主觀影響，主要通過(guò)ArcGIS 中的Create random Points 工具，選取與地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)同等數(shù)量的非地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)（圖4），所選取的地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)與非地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)均勻的分布在研究區(qū)內(nèi)，并且在整個(gè)研究區(qū)各個(gè)區(qū)域基本都有分布，可用于檢驗(yàn)整個(gè)研究區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性。在此基礎(chǔ)上，基于ArcGIS 中的Zonal Statistics 工具，分別統(tǒng)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)與非地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)的危險(xiǎn)性值，同時(shí)將地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)與非地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)分布賦值為1 和0，導(dǎo)入SPSS 中進(jìn)行ROC 曲線的計(jì)算，得出AUC值為0.824（圖5），說(shuō)明CF-LR耦合模型能夠客觀準(zhǔn)確的對(duì)定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

表2 各因子CF 值計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation result of CF value of each factor

表3 邏輯回歸分析結(jié)果Table 3 Results of logical regression analysi s

3.3 地質(zhì)災(zāi)害的空間自相關(guān)分析

3.3.1 不同空間尺度上地質(zhì)災(zāi)害的Moran’sI指數(shù)

為了刻畫在不同空間尺度下地質(zhì)災(zāi)害的空間集聚特征，以1 km×1 km、2 km×2 km、3 km×3 km、4 km×4 km、5 km×5 km 為基本空間尺度，探討地質(zhì)災(zāi)害的空間自相關(guān)格局。

隨著空間尺度的不斷增大，地質(zhì)災(zāi)害空間自相關(guān)性呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)（圖6）。其原因主要包括空間尺度的由低到高，數(shù)據(jù)得到平滑處理以及由于Moran’sI指數(shù)對(duì)距離呈現(xiàn)非線性特征的影響。

在3 km×3 km 的空間尺度上，定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間自相關(guān)值達(dá)到最大。以5，10，15，20，25，30，35，40 ，45 ，50，55，60 km 為距離閾值構(gòu)造空間權(quán)重矩陣（圖7）。

綜上，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性在3 km×3 km 的空間尺度下，5 km 的距離閾值內(nèi)空間自相關(guān)值達(dá)到最大，Moran’sI指數(shù)為0.739。同時(shí)，Moran’sI指數(shù)全部為正值，Z值檢驗(yàn)結(jié)果顯著，說(shuō)明地質(zhì)災(zāi)害在空間上并非隨機(jī)發(fā)生的，而是存在顯著的空間正相關(guān)。

圖3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分區(qū)圖Fig.3 Geological hazard distribution map

表4 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)統(tǒng)計(jì)表Table 4 Zonal statistical table of geological hazard

3.3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的局部空間自相關(guān)

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性表現(xiàn)出顯著的局部空間集聚特征，并且以高高聚集與低低聚集為主。高高聚集主要以團(tuán)塊的形式分布在臨洮縣西部、岷縣西北部、漳縣縣城兩岸、通渭縣南部，隴西縣中部與渭源縣東部；而在岷縣的東部與南部、安定區(qū)的東部與西部和臨洮縣的東部則表現(xiàn)出低低聚集的特征。其余高低聚集與低高聚集大多零星分布，無(wú)明顯集中（圖8）。

4 討論

圖4 地質(zhì)災(zāi)害檢驗(yàn)點(diǎn)與地質(zhì)災(zāi)害非檢驗(yàn)點(diǎn)空間分布Fig.4 Spatial distribution of geological hazard inspection points and non-geological hazard inspection points

圖5 ROC 曲線Fig.5 ROC curve

通過(guò)確定系數(shù)與logistic 回歸分析發(fā)現(xiàn)，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性呈現(xiàn)中部高，南北兩側(cè)較低的特征。這與裴惠娟等[16]的結(jié)論基本一致。甘肅定西地區(qū)具有黃土高原丘陵溝壑區(qū)的典型地貌特征，區(qū)內(nèi)地形復(fù)雜、溝壑縱橫，地勢(shì)起伏顯著，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育創(chuàng)造了條件。研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布在坡度為8°～16°的區(qū)間范圍內(nèi)，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的個(gè)數(shù)為162 個(gè)，占研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的39%。坡度在0°～8°和16°～24°區(qū)間內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量分別占總數(shù)的26%和25%，這些坡度多分布在研究區(qū)的中南部區(qū)域，坡度大于24°的地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害相對(duì)較少，基本不發(fā)育。研究區(qū)的不同坡向在區(qū)域內(nèi)呈錯(cuò)綜分布，其中，南坡和北坡的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為66 和31 個(gè)，東南坡和東北坡的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為69 和48 個(gè)，西南和西北坡的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為77 和38 個(gè)，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)研究區(qū)南坡相比較于北坡更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。這主要是因?yàn)殛?yáng)坡和陰坡的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性差異與熱量和水分的分異作用有關(guān)[17]。降水主要呈現(xiàn)南高北低的空間分布特征，研究區(qū)域在380～430 mm、430～480 mm 的降水區(qū)間范圍內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)相對(duì)較多，多集中在南部區(qū)域，分別為193 和125 個(gè)，占總地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)的比率分別為46%和30%。研究區(qū)的土地利用類型多為耕地和草地，主要分布在研究區(qū)的南部和中北部區(qū)域，這些區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)相對(duì)較多，分別占總地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)的43% 和46%。根據(jù)研究區(qū)巖性和第四系松散沉積物的分布、厚度、物理力學(xué)性質(zhì)等，將研究區(qū)的工程巖組分為侵入巖、噴出巖、變質(zhì)巖、碎屑巖、碳酸巖和松散巖。研究區(qū)的松散巖多集中分布在研究區(qū)的西部和中東部區(qū)域，其分布的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)分別占總地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)個(gè)數(shù)的74%，由于其穩(wěn)定性較差，在外力作用下極易發(fā)生滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)域內(nèi)的河流主要分布在南部和中部區(qū)域，在距離河流2 000～4 000 m 的范圍內(nèi)，研究區(qū)相對(duì)更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，其占地質(zhì)災(zāi)害的總數(shù)為15%。道路網(wǎng)貫穿整個(gè)區(qū)域，在距離道路中心1 000 m 的范圍內(nèi)，相對(duì)易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，其地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)占總地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)的19%。

圖6 不同空間尺度上定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的Moran’s I 指數(shù)圖Fig.6 Global Moran’s I index map of geological hazards in Dingxi region on different spatial scales

圖7 3 km×3 km 空間尺度上定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的Moran’s I 指數(shù)圖Fig.7 3 km×3 km Global Moran’s I index of geological disasters in Dingxi region on a spatial scale

圖8 定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的LISA 圖Fig.8 LISA map of geological hazards in Dingxi region

為了探討驅(qū)動(dòng)因子與地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性之間的相關(guān)關(guān)系，采用雙變量空間自相關(guān)模型進(jìn)行分析。由于降水、坡向和工程對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響相對(duì)較大（表3），因此，主要探討地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性與降水、坡向和工程巖組的自相關(guān)特性，發(fā)現(xiàn)三者與地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間自相關(guān)Moran’sI指數(shù)分別為0.655、0.154 與0.265，表明地質(zhì)災(zāi)害與三個(gè)驅(qū)動(dòng)因子呈顯著的空間正相關(guān)。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性與降水的空間自相關(guān)性以高高聚集為主，分布區(qū)域包括渭源縣、隴西縣、通渭縣與漳縣，這些地區(qū)降水季節(jié)性較強(qiáng)，易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，見圖9（a）。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性與坡向以高高聚集和低低聚集為主，高高聚集發(fā)生在陽(yáng)坡，低低聚集發(fā)生在陰坡，見圖9（b）。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性與工程巖組以高高聚集與低低聚集為主，高高聚集發(fā)生在碳酸巖與松散巖分布的區(qū)域，這兩類巖石巖性松軟，易發(fā)生崩塌，滑坡等災(zāi)害，而低低聚集分布的區(qū)域以侵入巖與噴出巖為主，巖性堅(jiān)硬，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率較小，見圖9（c）。

圖9 地質(zhì)災(zāi)害與驅(qū)動(dòng)因子LISA 聚集關(guān)系Fig.9 The LISA aggregation between geological disaster and driving factors

甘肅省定西地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害類型在不同區(qū)域表現(xiàn)不同，在利用空間自相關(guān)進(jìn)行分析時(shí)，主要是基于研究區(qū)的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即我們不是針對(duì)原始的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，例如滑坡、崩塌、泥石流進(jìn)行單獨(dú)評(píng)價(jià)，而是將它們作為一個(gè)整體，對(duì)柵格尺度的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，主要側(cè)重于探討整個(gè)區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性空間聚集特征。然而，由于災(zāi)害點(diǎn)類型自身的屬性，例如，在定西地區(qū)的大部分區(qū)域主要以淺層滑坡為主，而定西地區(qū)南部主要以深層滑坡為主，這可能會(huì)對(duì)評(píng)估結(jié)果產(chǎn)生一些影響，在下一步的研究中，我們將針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害類型，分別探究不同地質(zhì)災(zāi)害類型即滑坡、崩塌和泥石流各自的空間聚集特征，以及同一災(zāi)害類型下比如深層滑坡和淺層滑坡各自的空間聚集特征。

5 結(jié)論

基于定西地區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征，選取7 個(gè)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)因子，利用CF-LR耦合模型獲取定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害空間分布格局，在此基礎(chǔ)上利用空間自相關(guān)分析探討不同尺度上地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的空間集聚模式，結(jié)果表明：

（1）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性呈現(xiàn)中部高，南北兩側(cè)低的特征，其主要驅(qū)動(dòng)因子為降水、坡向、工程巖組、土地利用與距道路距離，其中，地質(zhì)災(zāi)害與降水、坡向和工程巖組的空間關(guān)系主要為高高聚集。

（2）ROC 曲線的AUC值為0.824，說(shuō)明CF-LR耦合模型能夠客觀準(zhǔn)確的對(duì)定西地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（3）地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性存在尺度依賴性，在3 km×3 km的空間尺度上呈顯著正相關(guān)，且隨距離閾值增加而降低。當(dāng)距離閾值為5 km 時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性值高高聚集與低低聚集區(qū)以團(tuán)塊的形式聚集分布，而高低聚集與低高聚集區(qū)多以零星狀分布。