一种区域滑坡灾害风险估计方法
【专利摘要】本发明公开了一种区域滑坡灾害风险估计方法，包括：调用区域滑坡灾害风险估计模型；根据区域滑坡灾害风险估计模型创建风险估计插件；向风险估计插件输入从不同数据源获取的感兴趣区域内的针对至少一个滑坡灾害点的至少一个孕灾因子和至少一个致灾因子，并输入至少一个承灾体易损性评价因子；以及风险估计插件用于执行以下操作：基于至少一个孕灾因子计算滑坡灾害敏感性指数；基于滑坡灾害敏感性指数和至少一个致灾因子计算滑坡灾害危险性指数；基于至少一个承灾体易损性评价因子计算滑坡灾害脆弱性指数；基于滑坡灾害危险性指数和滑坡灾害脆弱性指数计算滑坡灾害风险指数；以及根据计算出的滑坡灾害风险指数来估计滑坡灾害风险。
【专利说明】一种区域滑坡灾害风险估计方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种区域滑坡灾害风险估计方法。
【背景技术】
[0002]灾害是天体、地球大气系统中能量交换、物质运动在生态圈的一个客观事件。地球大气系统圈层由岩石圈、水圈、大气圈、生物圈组成，自然灾害由大气灾害、生物灾害及地质灾害相互有机结合而成一个系统。
[0003]以中国为例，自然地理、地质构造、地形地貌以及气候条件复杂，地质灾害分布广泛，类型多、频率高、强度大，是世界上地质灾害最严重国家之一。按地质灾害的破坏形式、动力作用、物质组成和破坏速率划分，中国地质灾害可分为10类30种，不同地区地质灾害的类型、组合特征和发育、危害程度各不相同，具有明显的地域特征和区域变化规律。自西向东，大体以贺兰山-六盘山-龙门山-哀牢山和大兴安岭-太行山-武陵山-雪峰山为界，分为三个大区(与中国地形三个阶梯界限基本相近，又略有差异)，西区为高原山地，海拔高，切割深度大，地质灾害以地震、冻融、滑坡、泥石流、沙漠化为主，中部为高原向平原的过渡地带，地形陡峻，切割剧烈，主要发育地震、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、土地沙化、地面变形、黄土湿陷、矿井灾害等地质灾害；东区为平原及海岸带和大陆架，地形起伏小，气候潮湿且降雨量丰富，重要地质灾害为地震、地面变形、崩塌、滑坡、泥石流、河湖灾害、海岸灾害、盐碱、冷浸田等。
[0004]地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件、气象水文及植被条件、人类经济工程活动及其强度等有着极为密切的关系。其中，新构造运动是内因，不良气候条件是主要的诱发因素，不合理的人类经济工程活动使得地质灾害的发育程度日趋加剧。在所有的地质灾害中，除地震外，滑坡和泥石流灾害较为突出，滑坡和泥石流是两种不同类型多块体运动。
[0005]滑坡灾害作为地质灾害系统的一个子系统，由于多种内外、动静因素相互作用产生，灾害发生周期性时间变化具有明显的动态特征，因此，凡具有动态特性致灾因素的变化是控制灾害随时间变化的主因。如地形地貌、岩土石体以及组合类型、地质构造、地质物理化学作用和赋存环境以及人类工程经济活动的作用，另外，气候变异、集中降雨、融雪、河流侵蚀、新构造运动、地震等，加速各种致灾因素发展变化、其中以降雨、人类活动的年度变化幅度最大，最频繁、最广泛，动态特征最活跃。因此，地形地貌、岩性、地质构造等是物质基础，而降雨、人类活动是激发控制滑坡灾害发生变化的主要因素。
[0006]中国滑坡灾害的空间分布受地形地貌条件、区域地质条件、岩土体类型的控制，具体群发性和区域性的特点。中国大陆的地势从西向东依次降低，形成三个显著的台阶:第一台阶为青藏高原，第二台阶为中部山地，第三台阶为东部平原。滑坡的空间分布主要发生在第一台阶向第二台阶和第二台阶向第三台阶过渡的阶梯斜坡区域，占全国滑坡总数的90%以上。区域地质构造尤其是活动性构造对滑坡的分布具有明显的影响，滑坡往往沿大的活动性断裂带呈条带状分布，一方面是大的活动性断裂带岩体破碎，易于发生滑坡；另一方面，活动性断裂所引起的地震往往诱发大量滑坡的发生。从滑坡发生的地层和岩组条件分析，滑坡往往相对集中在一些特征的地层中，如片岩千枚地层、碎屑岩地层、黄土地层、半成岩的粘土岩地层、含软弱夹层的碳酸盐地层等，成为易滑坡地层。由于地形地貌、地质构造和岩土体类型对中国滑坡分布的区域控制作用，滑坡的区域规律性非常明显，这种区域性特征为滑坡灾害风险估计提供了基础。
[0007]滑坡灾害是造成中国水土流失的主要原因之一，而水土流失破坏生态环境，带来系列灾害已成为中国头号环境问题。
【发明内容】
[0008]为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种区域滑坡灾害风险估计方法，该方法包括:调用区域滑坡灾害风险估计模型；根据该区域滑坡灾害风险估计模型创建风险估计插件；向所述风险估计插件输入从不同数据源获取的感兴趣区域内的针对至少一个滑坡灾害点的至少一个孕灾因子和至少一个致灾因子，并输入至少一个承灾体易损性评价因子；以及所述风险估计插件用于执行以下操作:基于所述至少一个孕灾因子计算滑坡灾害敏感性指数；基于所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子计算滑坡灾害危险性指数；基于所述至少一个承灾体易损性评价因子计算滑坡灾害脆弱性指数；基于所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数计算滑坡灾害风险指数；以及根据计算出的滑坡灾害风险指数来估计滑坡灾害风险。
[0009]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0011]图1是根据本发明的实施方式的滑坡灾害风险估计方法的流程图；以及
[0012]图2是根据本发明的实施方式的风险估计插件执行的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0014]图1是根据本发明的实施方式的区域滑坡灾害风险估计方法的流程图。如图1所示，根据本发明的一个实施方式，提供了一种区域滑坡灾害风险估计方法，该方法包括:
[0015]调用区域滑坡灾害风险估计模型；
[0016]根据该区域滑坡灾害风险估计模型创建风险估计插件；
[0017]向所述风险估计插件输入从不同数据源获取的感兴趣区域内的针对至少一个滑坡灾害点的至少一个孕灾因子和至少一个致灾因子，并输入至少一个承灾体易损性评价因子；以及
[0018]所述风险估计插件用于执行区域滑坡灾害风险估计。
[0019]在本发明的实施方式中，可以根据所需功能建立区域滑坡灾害风险估计模型，并可以给该模型分配ID以方便查找并调用。在本发明的优选实施方式中，可以通过插件的形式来执行该模型。建立区域滑坡灾害风险估计模型所用到的建模方法以及程序语言可以是编程领域技术人员熟知的方法和程序语言。
[0020]另外，该方法还可以包括:
[0021]根据所述风险估计插件产生用户界面；
[0022]将所述风险估计插件与所述用户界面相关联。
[0023]可以通过用户界面进行用户交互以触发插件事件，从而启用/停用该插件。
[0024]图2是根据本发明的实施方式的风险估计插件执行的步骤的流程图。如图2所示，具体来说，风险估计插件可以执行以下操作:
[0025]基于所述至少一个孕灾因子计算滑坡灾害敏感性指数；
[0026]基于所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子计算滑坡灾害危险性指数；
[0027]基于至少一个承灾体易损性评价因子计算滑坡灾害脆弱性指数；
[0028]基于所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数计算滑坡灾害风险指数；以及
[0029]根据计算出的滑坡灾害风险指数来估计滑坡灾害风险。
[0030]这里所述的孕灾因子是指孕育产生灾害的自然环境与人文环境，其中举例来说，孕灾因子可以包括但不限于坡度、地形起伏度、岩石类型、地震带分布、活断层分布、公路分布、河流分布。
[0031]这里所述的致灾因子是指导致灾害发生的因素，例如可以包括但不限于地震、台风、暴风雨等等。在本发明的实施方式中，以致灾因子为降雨强度对本发明的实施方式进行描述。
[0032]这里所述的承灾体是指灾害作用的对象，是人类及其活动所在的社会与各种资源的集合。
[0033]所述不同的数据源可以例如是已经开放的一些关于天气、地质、气候等的数据库，例如NASA SRTM、地球科学数据共享平台、气象科学数据共享平台等。
[0034]本发明的区域滑坡灾害风险估计基于一个思想:滑坡灾害发生是孕灾因子和致灾因子对承灾体共同作用的结果。因此，在估计灾害风险时，可以计算孕灾因子和致灾因子对灾害的影响。
[0035]孕灾因子对风险灾害的影响可以用滑坡灾害敏感性指数来表示。针对某指定区域，计算滑坡灾害敏感性指数可以包括:
[0036]对所述至少一个孕灾因子进行归一化处理；
[0037]对处理后的每个孕灾因子赋予权值；
[0038]将每个孕灾因子和对应的权值进行加权求和，以计算出所述滑坡灾害敏感性指数。
[0039]由于每个孕灾因子对灾害发生风险的影响不同，因此，可以根据孕灾因子对灾害发生风险的影响来对每个孕灾因子赋予权值，之后对赋予权值的孕灾因子进行加权求和，可以得到滑坡灾害敏感性指数。
[0040]孕灾因子和致灾因子共同对灾害发生风险的影响可以用滑坡灾害危险性指数来表示。针对某指定区域，计算滑坡灾害危险性指数可以包括:[0041]将所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子相乘以得到所述滑坡灾害危险性指数。这里，对至少一个致灾因子的处理与孕灾因子相同，即对致灾因子进行归一化处理，对处理后的致灾因子赋予权值，然后加权求和，最后将得到的结果与滑坡灾害敏感性指数相乘。
[0042]类似地，计算滑坡灾害脆弱性指数可以包括:
[0043]对所述至少一个承灾体易损性评价因子进行归一化处理；
[0044]对处理后的每个承灾体易损性评价因子赋予权值；
[0045]将每个承灾体易损性评价因子和对应的权值进行加权求和，以计算出所述滑坡灾害脆弱性指数。
[0046]上述的对孕灾因子和/或致灾因子和/或承灾体易损性评价因子进行归一化处理可以是本领域技术人员公知的方法，其作用是对估计中所需的多源数据进行无量纲化处理。权值的选择可以基于各自的孕灾因子/致灾因子/承灾体易损性评价因子对滑坡灾害风险的影响程度，这可以根据历史数据和/或统计数据来合适确定。例如所考虑的孕灾因子的权值和可以等于I。此外，所考虑的致灾因子的权值和可以等于I。
[0047]滑坡灾害脆弱性指数表示人类社会经济系统对致灾因子的敏感(反映)程度。通常脆弱性愈大，则致灾后易形成灾情，反之，脆弱性愈小，则致灾后不易形成灾情。
[0048]之后，将所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数相乘以得到所述滑坡灾害风险指数。
[0049]可以根据计算出的滑坡灾害风险指数来对滑坡灾害风险进行估计。在本发明的一个实施方式中，可以采用例如最小方差法和因子组合法对该滑坡灾害风险指数划分等级，生成滑坡灾害风险等级，例如无风险、低风险、中风险、高风险，但本领域技术人员可以理解滑坡灾害风险等级划分可以不局限于所列举的。
[0050]在上述实施方式中，孕灾因子、致灾因子以及承灾体易损性评价因子的值的确定可以根据实际情况合适确定。下面介绍一种简单化处理的值确定方法。以孕灾因子中的坡度为例，可以将坡度从低到高划分若干区间，例如4个区间。这4个区间可以分别赋予例如值0、1、2、3。如果感兴趣区域中某个感兴趣点的坡度其中一个区间，则可以将该感兴趣点的坡度的值确定为所落入的区间所对应的值(例如，O、1、2、3中的一个)。
[0051]其他孕灾因子、致灾因子以及承灾体易损性评价因子也可以以此做类似处理。但本领域技术人员可以理解，还可以有其他的确定值的方法。
[0052]在一些应用中，根据不同的需求，可能需要对例如全国范围内的滑坡灾害风险进行估计。在其他一些应用中，可能关注的是例如省级或市或县级范围内的滑坡灾害风险。因此，感兴趣区域的范围可以是以下范围的至少一者:国家级范围；省级范围；市或县级范围。
[0053]在不同的感兴趣范围，承灾体易损性评价因子也有可能不同。以全国范围为例，在对全国范围内进行滑坡灾害风险估计时，考虑的承灾体易损性评价因子可以例如是全国人口密度和/或国内生产总值(GDP)密度。因此，本发明的实施方式提供的滑坡灾害风险估计方法可以定义:
[0054]在所述感兴趣区域的范围是所述国家级范围的情况下，所述承灾体易损性评价因子包括全国人口密度和国内生产总值密度中的至少一者；[0055]在所述感兴趣区域的范围是所述省级范围的情况下，所述承灾体易损性评价因子包括该感兴趣区域内的人口综合指数和经济综合指数中的至少一者；
[0056]在所述感兴趣区域的范围是所述市或县级范围的情况下,所述承灾体易损性评价因子包括该感兴趣区域内的人口密度和道路价值中的至少一者。
[0057]上述列举的承灾体易损性评价因子是可以从公开的数据源中获取。
[0058]本发明的实施方式提供的区域滑坡灾害风险估计方法，在充分考虑滑坡灾害发生机制及其分布时空格局的基础上，结合灾害孕灾环境特征，综合分析致灾因子的发生时间、范围、强度等；基于历史案例数据，通过统计分析和概率分析等方法，分析孕灾环境因子、致灾因子与滑坡灾害程度的关系；适当选取若干因子，确定各影响因子所占的权重，计算灾害风险指数，最后进行灾害风险等级区划。
[0059]本领域技术人员可以理解，本发明提供的上述方法可以通过软件编程以模块化的形式来实现。适用的编程语言可以包括例如但不限于C语言、VB、Java等。还可以使用XML技术来建立灾害风险估计模型等。
[0060]本发明提供的风险估计方法，针对实际业务需求，在保证科学性的基础上，充分考虑目前各类科学数据(气象数据、遥感影像数据、地质数据、地形数据、水文数据、农作物类型分布及生长状态数据等)可获取性和共享程度，设计并实现面向减灾业务的区域滑坡灾害风险估计方法。经过多年的跟踪和验证，模型精度较高，满足业主单位的业务需求。
[0061]在全国尺度下的滑坡风险估计方面，自2010年5月3日17时起，国土资源部、中国气象台联合发布地质灾害气象预报。同时，基于该技术方法，制作全国地质灾害风险估计专题产品，通过对比分析，两类产品对滑坡灾害预警的空间分布范围基本一致。
[0062]在区域尺度下的滑坡风险估计方面，参与建模的数据中，在置信区间为95%的情况下，实际情况为O的未发生滑坡的判断正确率为85.5%，实际情况为I的发生滑坡的判断正确率为74.4%，对建模数据总的回判正确率为80.0%，这说明该技术方法对研究区滑坡灾害的发生具有较好的预测能力。
[0063]以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0064]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0065]此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
【权利要求】
1.一种区域滑坡灾害风险估计方法，该方法包括: 调用区域滑坡灾害风险估计模型； 根据该区域滑坡灾害风险估计模型创建风险估计插件； 向所述风险估计插件输入从不同数据源获取的感兴趣区域内的针对至少一个滑坡灾害点的至少一个孕灾因子和至少一个致灾因子，并输入至少一个承灾体易损性评价因子；以及 所述风险估计插件用于执行以下操作: 基于所述至少一个孕灾因子计算滑坡灾害敏感性指数； 基于所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子计算滑坡灾害危险性指数； 基于所述至少一个承灾体易损性评价因子计算滑坡灾害脆弱性指数； 基于所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数计算滑坡灾害风险指数；以及 根据计算出的滑坡灾害风险指数来估计滑坡灾害风险。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括: 根据所述风险估计插件产生用户界面； 将所述风险估计插件与所述用户界面相关联。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述至少一个孕灾因子计算滑坡灾害敏感性指数包括: 对所述至少一个孕灾因子进行归一化处理； 对处理后的每个孕灾因子赋予权值； 将每个孕灾因子和对应的权值进行加权求和，以计算出所述滑坡灾害敏感性指数。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子计算滑坡灾害危险性指数包括: 将所述滑坡灾害敏感性指数和所述至少一个致灾因子相乘以得到所述滑坡灾害危险性指数。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述至少一个承灾体易损性评价因子计算滑坡灾害脆弱性指数包括: 对所述至少一个承灾体易损性评价因子进行归一化处理； 对处理后的每个承灾体易损性评价因子赋予权值； 将每个承灾体易损性评价因子和对应的权值进行加权求和，以计算出所述滑坡灾害脆弱性指数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数计算滑坡灾害风险指数包括: 将所述滑坡灾害危险性指数和所述滑坡灾害脆弱性指数相乘以得到所述滑坡灾害风险指数。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，根据计算出的滑坡灾害风险指数来估计滑坡灾害风险包括: 采用最小方差法和因子组合法对所述滑坡灾害风险指数进行等级划分，以生成滑坡灾害风险等级。
8.根据权利要求1所述的方法，其中: 所述孕灾因子包括以下各项中的至少一项:坡度、地形起伏度、岩石类型、地震带分布、活断层分布、公路分布、河流分布； 所述致灾因子包括以下各项中的至少一项:降雨强度、有效降雨量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述感兴趣区域的范围是以下范围的至少一者: 国家级范围；省级范围；市或县级范围。
10.根据权利要求9所述的方法，其中: 在所述感兴趣区域的范围是所述国家级范围的情况下，所述承灾体易损性评价因子包括全国人口密度和国内生产总值密度中的至少一者； 在所述感兴趣区域的范围是所述省级范围的情况下，所述承灾体易损性评价因子包括该感兴趣区域内的人口综合指数和经济综合指数中的至少一者； 在所述感兴趣区域的范围是所述市或县级范围的情况下，所述承灾体易损性评价因子包括该感兴趣区域内 的人口密度和道路价值中的至少一者。
【文档编号】G06F19/00GK103605897SQ201310627906
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】杨思全, 吴玮, 王平, 段福洲, 聂娟, 范一大, 和海霞, 崔燕, 张薇 申请人:民政部国家减灾中心