滑坡地質災害論文2篇范文

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第一篇

1粗糙集及其算法基本原理

粗糙集(RoughSets)，又稱粗集，是波蘭數學家Z.Pawlak于1982年提出的一種數據分析理論［6］。粗糙集為處理不確定性問題或模糊信息系統提供了一種新型數學工具，其核心就是在保持分類能力不變的原則下，進行知識約簡，從而導出問題的決策或分類規則［7］。在粗糙集理論中，關于U的一個知識庫可以認為是一個關系系統，其中U為論域，R是U上的一簇等價關系。決策表是一類特殊的知識表達系統，表示當滿足某些條件時決策應當如何進行。決策表是一張二維表格，每一列描述對象的一種屬性，每一行描述一個對象。屬性包括條件屬性與決策屬性，論域中的對象根據其條件屬性的不同，被劃分到不同決策屬性的決策類［8］。

1.1知識庫與不可區分關系設U≠Φ，是我們感興趣的對象組成的有限集合，稱作論域或對象空間。設任何子集XU，稱作U的一個概念或范疇。設R是U上的其中一個等價關系，U/R表示R所有等價類構成的集合，［x］R表示包含元素x∈U的R等價類，則一個知識庫即可看作一個關系系統K=(U，R)。如果PR，且P≠Φ，則P中所有等價關系的交集∩P，稱作P上的不可區分關系，記為ind(P)。

1.2粗糙集與近似集令XU，R為U上的一個等價關系，當X能表示成某些R基本范疇的并時，則X是R可定義的，稱作R精確集;否則X是R不可定義的，稱作R粗糙集。

1.3知識約簡與屬性依賴知識約簡定義為在保持知識庫的分類能力不發生改變的前提下，刪除知識庫中次要的或不相關的知識。

1.4知識表達系統與決策表對于知識表達系統S=(U，A，V，f)，若A中的屬性又可分為兩個不相交的子集，即條件屬性集C和決策屬性集D，且滿足:A=C∪D，C∩D=，則該知識表達系統稱為決策表。當決策表中A中的決策屬性D的所有屬性值唯一地由條件屬性C中的屬性值決定，則稱D完全依賴于C;若D中僅有一些值由C中的屬性值決定，則稱D部分依賴于C。在決策表中，不同的屬性可能具有不同的重要性，為了找出各種屬性的重要性，方法是從表中去掉某一屬性，然后考察沒有該屬性后的分類情況。假如去掉某屬性后，決策表的等價分類變化較大，說明該屬性在表中具有較高的重要性;否則，說明該屬性在表中具有較低的重要性。

2滑坡地質災害風險評估預處理

2.1研究區地質災害概況研究區為廣西梧州市，該市是以丘陵為主的地區，山多平地少，加上氣候濕熱，降雨量較大，各類工程建設切坡現象普遍。在地層巖性、地質構造、降雨和人類工程活動等諸多因素的影響下，地質災害十分發育。根據野外調查工作和地質環境監測站的數據，歷年來地質災害種類有滑坡、崩塌、不穩定斜坡和泥石流，以滑坡和崩塌為主，占災害總數的95%左右。從規模上看，該市的地質災害均為小型，無中型與大型地質災害，但由于梧州市人口密集，且多聚居于斜坡坡腳或溝谷下游，地質災害的發生曾一度造成了嚴重的人員傷亡與財產損失。近年來，隨著城市規模的不斷擴大和各類工程的興建，在地質環境遭受影響較強烈的地段，滑坡等地質災害的發生次數不斷增多，分布面積明顯擴大，對人民的生命和財產構成日益嚴重的威脅，直接影響社會安定和城市經濟持續發展。

2.2地質災害風險評估內容體系根據災害風險的定義，目前，國內地質災害風險評估主要包括危險性分析、易損性分析和期望損失分析三方面內容。其中危險性分析與易損性分析是地質災害風險評估的基礎，通過危險性與易損性分析，確定地質災害風險區位置、范圍及地質災害活動分布密度和時間概率，進一步確定可能遭受地質災害的人口、財產、工程、資源、環境的空間分布和破壞損失率;期望損失分析則是預測地質災害可能導致的人口傷亡、經濟損失和資源、環境的破壞損失程度，可綜合反映地質災害的風險水平［12］。風險評估的內容體系見圖1。

2.3評估單元劃分按照國土資源部地質環境司《縣(市)地質災害調查與區劃基本要求》實施細則，結合梧州市具體情況和原始數據精度，利用GIS網格剖分技術，將梧州市按1km×1km劃分單元網格，部分邊界區不足1km×1km的單元進行適當合并或劃歸鄰近單元，研究區共劃分出1087個評估單元格。

2.4評估指標體系構建根據調查結果可知，崩塌、滑坡是梧州市主要的地質災害類型，且梧州市內滑坡和崩塌災害的發育條件、分布特征、成災機理等基本相同，因此將兩者合并考慮。基于聯合國人道主義事務部公布的自然災害風險定義，結合梧州市地質災害現狀發育因素、地質環境條件因素、人類工程活動因素和社會經濟發展因素，從致災因子危險性和承災體易損性兩方面，建立梧州市滑坡地質災害災害風險評估指標體系。危險性評估指標體系包括歷史地質災害活動程度指標和環境地質條件指標，歷史地質災害活動程度指標主要包括歷史災害的強度或規模、頻次、分布密度等，考慮梧州市已發生的地質災害均為小型規模，且突發性比較明顯，因此不計面密度、體積密度及頻次指標，以點密度指標代表歷史災害發育強度;環境地質條件指標主要包括地形地貌條件、水文條件、地質條件、植被條件、人類活動條件等控制災害發育的基本條件。根據研究區地質災害成災機理，初步確定地貌類型、坡度、河水側蝕、地層巖性、殘坡積層厚度、斷裂發育情況、年降雨量、道路工程活動和建筑工程活動9個因子為地質災害危險性評估指標。為便于數學模型的統一處理和計算機識別，將單因子定性定量數據按其對地質災害危險性貢獻大小進行標準化處理再量化分級。根據研究區以往對地質災害損失統計情況、資料的可獲取性及損失的可度量性準則，研究區承災體易損性評估只考慮人口密度、土地資源、交通設施、房屋及其附屬價值和抗災能力5個指標，各評估因子按四個等級進行量化分級［14］(見表1)。

2.5地質災害空間數據庫構建基于GIS軟件平臺，將研究區劃分的規則單元網格拓撲構建形成面狀要素，并對不足1km×1km的單元網格進行合并處理，然后將合并處理后的單元網格圖層分別與研究區災點圖、地形地貌圖、坡度圖、河流緩沖區圖、地層巖性圖、地質構造圖、降雨量等值線圖、交通圖、地類圖、居民區緩沖區圖等進行空間疊置分析，將各圖層的相關屬性特征賦給規則單元網格圖層各網格要素，在此基礎上按評估指標分級標準，計算出各單元網格的上述各評估指標對應的分級量化值，構建具備空間與屬性特征的滑坡地質災害單元網格數據庫。

3基于粗糙集的滑坡地質災害風險評估過程

3.1滑坡地質災害評估決策表建立建立滑坡地質災害評估決策表旨在通過分析歷史地質災害確定影響潛在地質災害發生的關鍵因素及其權重。根據梧州市已有地質災害發生情況將地質災害點圖層與規則網格單元進行疊加，可建立論域U中共124個單元網格的歷史地質災害強度信息表達系統。

3.2評估指標體系優化與權重確定為確定影響梧州市滑坡地質災害發生的關鍵影響因子及其權重，結合粗集屬性約簡算法對表2所示的決策表進行優化。首先根據式(1)計算決策表中條件屬性等價分類U/C、決策屬性等價分類U/D及約去某指標后的條件屬性等價分類集合式中:m為評估指標總數，對于易損性評估，則將式(8)和(9)中的xi替換為aj(j=1，2…，5)。由式(8)與(9)計算出決策表中各指標權重(見表3)。

3.3滑坡地質災害風險等級劃分與區劃根據研究區評估指標體系各因子權重及其評分值，構建研究區滑坡地質災害危險度及易損度評估分值計算公式:式中:ω(xi)表示各評估因子權重;Vij表示第j個對象的第i個指標對應的單因子分值;m表示評估因子總個數;n表示評估對象的總個數。按式(10)，計算研究區各單元網格的危險度及易損度評估分值。通過將實際發生的滑坡地質災害密度數據與地質災害危險性分區進行對比分析，極高、高、中、低地質災害危險區對應的地質災害密度分別為:2.33處/km2、0.43處/km2、0.26處/km2、0.08處/km2，發現地質災害危險度越高的地區發生地質災害的密度相應偏高，與實際情況吻合，說明運用粗糙集開展滑坡地質災害評估的方法和技術手段是可行的。根據聯合國人道主義事務部1992年公布的自然災害風險計算所采用的表達式:“風險度(R)=危險度(H)×易損度(V)”，研究區滑坡地質災害風險度可在區內滑坡地質災害危險性分析和承災體易損性分析結果的基礎上計算得出，將研究區滑坡地質災害風險評估分值劃分為4個等級［18］，即極高風險、高風險、中風險和低風險。利用GIS軟件制作研究區滑坡地質災害風險性分級柵格圖(圖2a)，并統計得出各風險等級的單元網格數和面積比(表4)。進一步將研究區滑坡地質災害風險性分區圖與各基礎要素圖層疊加，根據各分區的滑坡地質災害主要威脅對象、基礎地理要素、地質環境條件等的不同，將各分區進一步劃分為若干亞區，得出圖像疊加分割后的各亞區分布特征(表5)和滑坡地質災害風險專題圖。

4結論

(1)根據地質災害風險評估內容體系，分別開展梧州市滑坡地質災害危險性評估與承災體易損性評估。結合研究區地質災害發育特征、地形地貌及災害誘發因素等，選取地貌類型、坡度、河水側蝕、地層巖性、殘坡積層厚度、斷裂發育情況、年降雨量、道路工程活動和建筑工程活動9個因子作為滑坡地質災害危險性評估指標;選取人口密度、土地資源、交通設施、房屋及其附屬價值和抗災能力5個因子作為承災體易損性評估指標。(2)采用地理信息系統技術與粗糙集相結合的方法開展滑坡地質災害評估是可行的。此方法在反映地質災害不確定性的同時，可以通過對數據約簡發現最小數據集，排除多余的評估指標，并且可以挖掘評估指標數據中隱藏的模式，使評估因子權重確定具有很好的客觀性，并對結果提供直觀可視的解釋。(3)研究結果表明，研究區滑坡地質災害極高風險區約占梧州市總面積的6.44%，主要沿傍山而建的城鎮和切坡坡度、坡高較大的交通干線分布;地質災害高風險區約占梧州市總面積的14.36%，主要沿國道等交通干線切坡坡度較大處分布;地質災害中風險區約占梧州市總面積的30.44%，主要沿縣道、鄉道及居民點附近切坡坡度較大處呈帶狀或面狀分布;其余地區均為地質災害低風險區，約占梧州市總面積的48.76%。

作者：劉彥花葉國華單位：廣西師范學院國土資源與測繪學院

第二篇

1研究區概況

安康市地處陜西省最南部漢江河流盆地，東與旬陽縣為鄰，北與寧陜、鎮安縣相接，南連嵐皋、平利，西接漢陰、紫陽。安康市總面積約為23391km2，東西寬約200km，南北長約240km。研究區北依秦嶺、南枕巴山，漢江、月河穿過區境，總的地勢特點是南北高，中間低，境內最高點為小牛蹄嶺，高程651．5m，最低點為漢江下游關廟變電所附近，高程232．1m。地貌類型為山地、侵蝕堆積臺地、和河流階地三種形態類型，山地見于周邊，為低山，基巖多為千枚巖組成。臺地由洪積作用形成，地形高，呈臺狀，可分為一、二、三級。漢江及其支流月河、黃洋河、傅家河、冉家河等發育有河漫灘及一、二、三級階地，巴山弧形的分支斷裂貫穿研究區境內，新構造運動十分活躍。區內地層主要由下震旦統、寒武—奧陶系、志留系、泥盆系以及新生界新近系、第四系組成。巖土類型主要有砂礫石、砂、粉土、粘性土(包括粘土、粉質粘土)、中—強膨脹土、弱膨脹土、人工填土(雜填土、素填土)。

2研究方法

2．1AHP方法評價模型層次分析法(AnalyticHierarchyProcess，簡稱AHP)，該方法是美國運籌學家匹茨堡大學教授Saaty［6－8］于20世紀70年代初，提出的一種層次權重決策分析方法。它將復雜的研究目標分為若干個層次，每個層次由實際情況和可實現性選取評價因子，由因子間的重要性進行對比，構建相應的判斷矩陣，得到相應各評價因子優先權重，最后由加權和的方法決定最終目標的最終權重。

2．2滑坡危險性分析

2．2．1因子的選取滑坡等地質災害是在一定的孕災環境、致災因子與承災環境相互作用下的產物。不利的巖性組合、地質結構等地質體內部固有的因素對地質災害的孕育發生起到主導作用，但暴雨、地震和人類工程活動等外部因素對滑坡、泥石流等地質災害會起到誘發作用。影響滑坡災害的因子很多，而各種影響因子對災害的貢獻率不同，但在眾多的因子之中，總會找出一種最佳組合，對滑坡的易發性進行定量化分析。在區域滑坡危險性評價時，一般基于地域差異性、分清主次及分清尺度等三個原則確定和選取評價指標，使評價指標能更好地適應區域滑坡危險性評價的需要。根據滑坡災害危險性評價指標選取的原則，結合研究區的實際情況和數據獲取來源情況，確定了研究區滑坡發生的主要影響因子:歷史災害因子、地形因子、地貌類型因子、區域地質環境因子，并對各個因子進行分析，最終擬用歷史災害點密度、坡度、坡向、高程、地貌、地質巖性、斷裂構造、河流覆蓋等建立滑坡災害危險性評價指標體系。

2．2．2評價因子的獲取與分級研究區的數字高程灰度圖DEM空間分辨率為30m，數據獲取時間為2009年，數據類型為IMG，投影坐標為UTM/WGS84，由arcgis中arctoolbox3Danalyst模塊提取高程等值線，創建tin，再轉化成相應的地形因子格柵圖。其它圖層根據實際野外踏勘和前人收集資料基于Analysttools以100m2為圓心500m為半徑繪制滑坡災害密度圖，由1:25000區域地質圖提取其他因子格柵圖，各評價因子等級劃分指標內容詳見表1。

2．2．3評價因子判斷矩陣及權重計算滑坡受上節所述多個影響因子的控制，各影響因子對滑坡災害的影響程度不同，為了更準確地評價研究區滑坡災害危險性，就有必要知道各影響因子的權重系數。專家在綜合評價多個因子的權重時會比較困難，但兩個因子之間重要性的比較會容易得多。層次分析法(AHP)就是按約定對兩兩因子之間進行比較并賦值，形成多因子的判斷矩陣矩陣［9］，計算出相應的規范化特征向量，即可獲得因子的權重系數。秦吉等對層次分析法的基本原理和計算方法進行了介紹［10］。以下根據所述方法計算出研究區滑坡危險性評價各因子的權重。

2．2．4評估模型采用災害評價過程中最常用的分層加權疊加的方法，即為對一級因子與二級因子權重做乘法確定各滑坡因子最終權重系數，最后對相應區塊兒內各因子圖層進行疊加求和，確定評價模型為。式中:F(u)為滑坡災害發生的危險度系數，E(d)i為i個因子，W(s)i為i個因子的權重，i為選取的評價因子，n為評價因子的個數。按式2．2計算得出各個區塊兒相應的危險度系數。本文按照滑坡的規模、頻率分類等級標準，將危險性按危險度系數劃分為極度危險、高度危險、中度危險和輕度危險，見表3。

2．2．5評估結果在Arcgis空間分析模塊的支持下應用arcgis格柵計算模塊執行評價模型，將上述八個基本格柵圖層進行空間加權疊加分析，繪制出研究區滑坡危險性區劃圖，再將其與歷史發生的173處滑坡災害點相疊加進行對比分析，如圖2。由這一結果圖層分析看出，滑坡災害易發程度較高的區域主要分布在東部、東南部、南部地區，這部分區域地貌主要是以低山、丘陵為主，部分為不同地貌的分界處，地形起伏較大，其坡度大部分為陡坡和急坡，而且大部分土地都是未開發利用的土地。研究區滑坡災害的孕育、發生和發展主要受地層巖性、相對高差、植被覆蓋系數，土地利用類型、溝谷密度及降雨等因素的控制。在空間分析技術的支持下，通過對滑坡主控因子和誘發因子的綜合描述和定量分析，最后繪制出安康市滑坡災害危險性評價圖。該分區與歷史滑坡災害點情況作對比，發現兩者的匹配程度較好，說明所選的評價因子基本上符合研究取得基本情況，由滑坡災害危險性評價圖，可以很直觀形象的看出研究區的滑坡災害危險性情況，為以后工程建設及的城市規劃提供總要的參考依據。

3結語

地質災害危險性評估目前還處在探索階段，在這方面的工作是一個較新的領域，我國在災害風險評估領域的研究時間不長，滑坡地質災害風險性評估還未形成系統完善的理論和方法體系［11］。尤其是基于GIS技術開展滑坡地質災害評估工作起步較晚，并且還沒有成熟實用的滑坡地質災害預測評估的GIS系統。GIS技術在滑坡地質災害評估中的應用己經從多源數據采集、空間數據管理、數字化輸入和繪圖輸出，到DEM的使用、GIS結合滑坡災害評估模型的擴展分析、GIS虛擬現實技術的使用，都得到不斷的發展和廣泛的應用。GIS技術的應用，使滑坡區域危險性評價更準確、直觀反映出滑坡的活動現狀和發展趨勢，間接呈現出滑坡災害對人類生命安全和財產安全可能造成的損失程度，為指導抗災救災與減災決策提供重要的科學依據。

作者：張偉王建斌單位：西北大學地質學系大陸動力學國家重點實驗室