CN103530512B - 一种定量评价泥石流灾害易损性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定量评价泥石流灾害易损性的方法，属于地质灾害风险评估领域。该方法基于GIS和格网技术，以泥石流活动区为研究区，以承灾体易损性为对象，共选择14个指标进行泥石流灾害易损性评价。首先根据自权重和互权重的计算公式得到8个暴露性评价指标的权重，累加得到承灾体暴露性值(E)；其次利用承灾体应对力和恢复力的6个评价指标，用Dissolve工具计算出承灾体应对力(C)和承灾体恢复力(Re)的值；最后使用易损性计算公式

Description

一种定量评价泥石流灾害易损性的方法

技术领域

本发明涉及一种定量评价泥石流灾害易损性的方法，属于地质灾害风险评估技术领域。

背景技术

泥石流灾害影响较大，其易损性更是令人关注。在实际的研究中，存在很多问题依然无法判断和解决。如在泥石流灾害研究中，哪些人群、哪些事物和地区是易损的?易损的人群、事物和地区在不同的社会经济，生态环境下是如何变化的?如何降低易损性?如何建立一个具有恢复力和适应性的社会?这一系列的问题，都是需要面临和解决的。

在相关研究中，人们对易损性概念问题，不同领域不同学者对易损性的定义不同，即使是相同领域，由于认识角度的差异易损性的定义也有所不同。概念问题的不清是易损性研究的瓶颈，一个统一而且科学的定义将为易损性的研究起到推动作用。同时，易损性研究的理论基础比较缺乏，指标问题、评价模型问题仍然没有得到解决；易损性多从风险角度入手，作为风险的函数来被研究，而很少独立成体系甚至学科来进行研究；易损性是动态变化的，然而易损性的驱动力问题却几乎没有涉及，也没有文献就易损性的动态变化进行研究；易损性具有尺度研究的需求，但在这方面研究仍然是空白；易损性是一个复杂系统，因此具有不确定性。易损性评价不仅涉及人-环境系统、社会经济系统等多个系统的耦合问题，还需要考虑耦合系统中存在的高度不确定性问题。随着易损性评价的系统越来越庞大，越来越复杂，不确定性的表现也越来越突出，如何在评价过程中处理评价系统中含有不确定的因素及系统信息的不完备性将成为易损性评价能否为决策者提供决策依据的重要前提。

正是基于泥石流灾害易损性研究的不足，需要针对泥石流找出更多的方法进行研究，以便降低泥石流造成的损失，为进一步防范和提高针对泥石流的应急处理提供对策。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的缺陷，以ARCGIS软件为平台，基于GIS格网技术提取泥石流灾害易损性的评价因子，以贡献权重法为基础进行了指标采样，为确定评价指标的权重奠定了基础。

为了实现上述目的，本发明的具体方案如下：

一种定量评价泥石流灾害易损性的方法，是基于GIS和格网技术的泥石流灾害易损性(易损性由暴露性、应对力和恢复力三部分组成)进行评价，其处理流程如下：先计算承灾体暴露性(E)值，共8个评价因子，获取每个因子的基础图件，计算每个因子的量化指标值；使用ArcGIS中的CreateFishnet建立格网；再用Intersect工具，把每个因子图件与格网叠加，使因子与格网建立关系；然后将叠加后的因子的属性表导出格式为*.dbf的数据表，使用Excel将因子图件中分布在相同格网中的值相加合并，得到因子在格网中分布的值；再将用Excel处理好的数据通过JoinsandRelates连接到格网上，并把值导到格网的属性表中；对导入的数据进行无量纲和极值化处理，得到的数据按照公式(U′_oi-贡献指数)，计算出暴露性指标在每个格网上的贡献率，将每个指标的贡献率等分为五级。

由于使用ArcGIS的属性表统计效率较低，因此再将属性数据导出为*.dbf格式的文件，在Excel中汇总每个指标的低、较低、中、较高、高五级贡献的总和，并把8个指标因子汇总到同一个数据表中，按照模型计算自权重和互权重公式，得到8个因子的权重，各指标按“指标”ד自权重”ד互权重”的公式计算并将8个指标的值累加，得到暴露性(E)的值。

而应对力(C)和恢复力(Re)指标比较难在图上表达，将应对力和恢复力共6个指标，按乡镇统计，通过查找网上资料和统计年鉴数据，统计出所有乡镇的应对力和恢复力指标，将数据导入乡镇图层里，对乡镇中的值进行无量纲和归一化，计算贡献率、自权重、互权重；关键步骤将应对力和恢复力指标对应到相同的格网上，将乡镇图层和格网图层用Intersect工具叠加，得到乡镇图层与格网图层交集，再用Dissolve工具，消除格网中的边界，使每个格网含有唯一的指标和权重值，最后使用含有指标和权重的格网，计算出应对力(C)和恢复力(Re)的值。

最后使用易损性评价模型中的公式(V：易损性；E：暴露性；C：应对力；Re：恢复力)计算得到各格网单元易损性(V)值。

其中，易损性评价模型如下：

区域易损性是暴露性和社会响应力的函数，即：

V(区域易损性)=f(暴露性，社会响应力)[1]

由于社会响应力由社会应对力、适应力以及恢复力组成，因此上式又可以被改写为：

V(区域易损性)＝f(暴露性E，社会应对力C，社会恢复力Re，适应力A)[2]

在这个方程中，右边独立因子暴露性、社会应对力和恢复力能够进行定量评价，而适应力难以定量提取指标，因此本文在进行易损性区划时，只选择暴露性、社会应对力和社会恢复力三个因子。通过指标的选择和提取，各种因子在统一的空间框架中基于一定的方法进行易损性区划。

V(区域易损性)=f(暴露性E，社会应对力C，恢复力Re)[3]

区域易损度评价模型(式4)：

$V=E(1-\sqrt{\frac{C+\mathrm{Re}}{2}})---\left[4\right]$

式中，V-易损性，E-暴露性，C-应对力，Re-恢复力。

本发明的有益效果在于：以ARCGIS软件为平台，基于GIS格网技术提取泥石流灾害易损性的评价因子，并以贡献权重法为基础进行了指标采样，为确定评价指标的权重奠定了基础。根据易损性的定义，构建泥石流灾害易损性的评价模型，应用贡献权重法构建了泥石流灾害易损性评价的定量表达式，提出了泥石流灾害易损性“积函数”模式，为研究泥石流易损性提供了基础，便于定量评价泥石流灾害易损性。

具体实施方式

以岷江上游泥石流灾害易损性评价为例说明本发明的技术方案，所用到的14个指标见表1。

表1易损性评价指标分类体系

实施例

基于GIS和格网技术的岷江上游泥石流灾害易损性评价的处理流程如下：先计算承灾体暴露性(E)指标，共8个指标因子，获取每个因子的基础图件，计算每个因子的值；使用ArcGIS中的CreateFishnet，建立岷江上游0.5km×0.5km的格网；再用Intersect工具，把每个因子图件与岷江上游的格网叠加，使因子与格网建立关系；然后将叠加后的因子的属性表导出格式为*.dbf的数据表，使用Excel将因子图件中分布在相同格网中的值相加合并，得到因子在格网中的分布；再用Excel处理好的数据，通过JoinsandRelates连接到岷江上游的格网上，并把值导到格网的属性表中；对导入的数据进行无量纲和极值化处理，得到的数据按照公式(U′_oi-贡献指数)计算出暴露性指标在每个格网上的贡献率，将每个指标的贡献率等分为五级；由于使用ArcGIS的属性表统计效率较低，因此再将属性数据导出为*.dbf格式的文件，在Excel中汇总每个指标的低、较低、中、较高、高五级贡献的总和，并把8个指标因子汇总到同一个数据表中，按照模型计算自权重和互权重公式，得到8个因子的权重，各指标按“指标”ד自权重”ד互权重”的公式计算并将8个指标的值累加，得到暴露性(E)的值。

而应对力(C)和恢复力(Re)指标比较难在图上表达，本实施例将应对力和恢复力共6个指标，按乡镇统计，通过查找岷江上游地区松潘县、汶川县、黑水县、理县、茂县和都江堰五个县的年鉴以及网上资料，统计出岷江上游地区所有乡镇的应对力和恢复力指标，将数据导入乡镇图层里，按同样的方法对乡镇中的值进行无量纲和归一化，计算贡献率、自权重、互权重，把结果导入图层属性表中；关键步骤将应对力和恢复力指标对应到相同的格网上，将乡镇图层和格网图层用Intersect工具叠加，由于在乡镇边界的格网会与不同的乡镇重合，所以在最后的处理中，可使用Dissolve工具，消除格网中的边界。最后使用含有指标权重，指标值的格网，计算出应对力和恢复力的值。

最后使用公式(V：易损性；E：暴露性；C：应对力；Re：恢复力)得到岷江上游各格网单元易损性(V)值。

Claims (1)

1.一种定量评价泥石流灾害易损性的方法，其特征在于：该方法是基于GIS和贡献权重叠加法的泥石流灾害易损性评价，所述方法处理流程如下：

(1)先计算承灾体暴露性Exposure，以下简称E值，共8个评价因子，获取每个因子的基础图件，计算每个因子的量化指标值；使用ArcGIS中的CreateFishnet建立格网；再用Intersect工具，把每个因子图件与格网叠加，使因子与格网建立关系；然后将叠加后的因子的属性表导出格式为*.dbf的数据表，使用Excel将因子图件中分布在相同格网中的值相加合并，得到因子在格网中分布的值；再将Excel处理好的数据通过JoinsandRelates连接到格网上，并把值导到格网的属性表中；对导入的数据进行无量纲和极值化处理，得到的数据按照公式U′_oi为贡献指数，计算出暴露性指标在每个格网上的贡献率，将暴露性指标的贡献率等分为五级；将属性数据导出为*.dbf格式的文件，在Excel中汇总暴露性指标的低、较低、中、较高、高五级贡献的总和，并把8个量化指标值的因子汇总到同一个数据表中，按照模型计算自权重和互权重公式，得到8个量化指标值的因子的权重，各指标按“指标”ד自权重”ד互权重”的公式计算并将8个指标的值累加，得到暴露性E的值；

(2)计算应对力Cope，以下简称C，和恢复力Resilience，以下简称Re，指标：将应对力和恢复力共6个指标，按乡镇统计，通过网上资料和统计年鉴数据的查找，统计出所有乡镇的应对力和恢复力指标，将数据导入乡镇图层里，对乡镇中的值进行无量纲和归一化，计算贡献率、自权重、互权重；关键步骤将应对力和恢复力指标对应到相同的格网上，将乡镇图层和格网图层用Intersect工具叠加，得到乡镇图层与格网图层交集，再使用Dissolve工具，消除格网中的边界，使每个格网含有唯一的指标和权重值，最后使用含有指标和权重的格网，计算出应对力C和恢复力Re的值；

(3)使用公式V：易损性；E：暴露性；C：应对力；Re：恢复力，计算得到各格网单元易损性Vulnerability，简称V值。