滑坡灾害破坏损失评价概述

1、2014.09.24高玉久高玉久桂林理工大学测绘与地理信息学院桂林理工大学测绘与地理信息学院 基于基于ArcGIS的滑坡灾害破坏损失评价的滑坡灾害破坏损失评价Page 22014.09.24提提 纲纲n一、基础理论一、基础理论n二、国内外研究现状二、国内外研究现状n三、主要研究方法三、主要研究方法n四、问题与展望四、问题与展望Page 32014.09.24由于我国独特的地貌和地质环境条件，是一个地质灾害发生十分频繁且损失极为由于我国独特的地貌和地质环境条件，是一个地质灾害发生十分频繁且损失极为严重的国家。初步统计，我国有近百万处地质灾害点，其中，重特大地质灾害点严重的国家。初步统计，我国有近

2、百万处地质灾害点，其中，重特大地质灾害点34000余处；每年由于地质灾害死亡人近千人，直接经济损失余处；每年由于地质灾害死亡人近千人，直接经济损失200亿元。它们绝亿元。它们绝大部分集中在我国西部地区。大部分集中在我国西部地区。.Page 42014.09.24一一 基础理论基础理论n 1、滑坡、滑坡n 广义上将斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下运动统称为广义上将斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下运动统称为滑坡。滑坡。n 狭义的定义是斜坡岩土在重力作用为主下，由于多种原因狭义的定义是斜坡岩土在重力作用为主下，由于多种原因改变坡体内一定部位的软弱带（或面）中的应力状态，或改变坡体内一定部位的软弱带（

3、或面）中的应力状态，或因其它物理、化学作用降低其强度，及因地震或其它作用因其它物理、化学作用降低其强度，及因地震或其它作用破坏其结构，该带在应力大于强度下产生剪切破坏，带上破坏其结构，该带在应力大于强度下产生剪切破坏，带上的岩土失稳而作整体或几大块向下和向前滑动的现象称之的岩土失稳而作整体或几大块向下和向前滑动的现象称之滑坡。滑坡。Page 52014.09.24滑坡示意图滑坡示意图（冠）（冠部裂缝）（滑动面）（主断壁）（次断壁）（头）（横向裂缝）（横向脊）（放射状裂缝）（趾）（足）（剪出口）（滑体）（滑覆面）Page 62014.09.24滑坡的几种类型滑坡的几种类型Page 72014.0

4、9.24产生滑坡的主要条件产生滑坡的主要条件n 产生滑坡的主要条件：一是地质条件和地貌条件；二是内产生滑坡的主要条件：一是地质条件和地貌条件；二是内外营力和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有外营力和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有关：关：n 1岩土类型岩土类型 岩土体是产生滑坡的物质基础。通常，各类岩土体是产生滑坡的物质基础。通常，各类岩土都有可能构成滑坡体，其中结构松软，抗剪强度和抗岩土都有可能构成滑坡体，其中结构松软，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质易发生变化的岩土，风化能力较低，在水的作用下其性质易发生变化的岩土，如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩及软硬相间的

5、岩层所如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩及软硬相间的岩层所构成的斜坡易发生滑坡。构成的斜坡易发生滑坡。 n 2地质构造斜坡地质构造斜坡 岩土只有被各种构造面切割分离成不连岩土只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才可能具备向下滑动的条件。同时，构造面又续状态时，才可能具备向下滑动的条件。同时，构造面又为降雨等进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层理为降雨等进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断层发育的斜坡，最易发生滑坡。面、岩性界面、断层发育的斜坡，最易发生滑坡。Page 82014.09.24产生滑坡的主要条件产生滑坡的主要条件n 3地形地貌地形地貌 只有处于一定地貌部

6、位、具备一定坡度的斜只有处于一定地貌部位、具备一定坡度的斜坡才可能发生滑坡。一般江、河、湖（水库）。海、沟的坡才可能发生滑坡。一般江、河、湖（水库）。海、沟的岸坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物边坡等岸坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物边坡等都是易发生滑坡的地貌部位；坡度大于都是易发生滑坡的地貌部位；坡度大于10度、小于度、小于45度、度、下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。n 4水文地质条件水文地质条件 地下水活动在滑坡形成中起着重要的作地下水活动在滑坡形成中起着重要的作用。它的作用主要表现在：软化岩土，降低

7、岩土体用。它的作用主要表现在：软化岩土，降低岩土体 强度，强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩土，增大岩土容重，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩土，增大岩土容重，对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面（带）的软化作对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面（带）的软化作用和降低强度作用最突出。用和降低强度作用最突出。Page 92014.09.24产生滑坡的主要条件产生滑坡的主要条件n 就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生滑坡的基本条件发

8、生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素有：地震；降雨和融雪；地表水的冲刷、浸泡，河流等地有：地震；降雨和融雪；地表水的冲刷、浸泡，河流等地表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类活动，如开表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类活动，如开挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等都可诱发滑坡。此外，还有如海啸、风暴潮、冻融等许多都可诱发滑坡。此外，还有如海啸、风暴潮、冻融等许多作用也可诱发滑坡。作用也可诱发滑坡。Page 102014.09.24组成滑坡的要素（暴雨型）组成滑坡的要素（暴雨型

9、）Page 112014.09.24一一 基础理论基础理论n 2、地质灾害破坏损失评价（风险评价）、地质灾害破坏损失评价（风险评价）n 在地质灾害活动概率、破坏范围、危害程度和受灾体损毁在地质灾害活动概率、破坏范围、危害程度和受灾体损毁程度分析的基础上，进一步研究地质灾害的经济损失构成，程度分析的基础上，进一步研究地质灾害的经济损失构成，分析经济损失程度和分布情况。分析经济损失程度和分布情况。n 3、滑坡危险性：滑坡灾害的危险性是指滑坡灾害系统中、滑坡危险性：滑坡灾害的危险性是指滑坡灾害系统中孕灾环境和致灾因子的各种自然属性特征，可用滑坡过程孕灾环境和致灾因子的各种自然属性特征，可用滑坡过程强

10、度或规模、滑坡频率、滑坡灾害影响区域及其影响程度、强度或规模、滑坡频率、滑坡灾害影响区域及其影响程度、滑坡灾害危害程度等危险性指标来刻划。滑坡灾害危害程度等危险性指标来刻划。n 4、承灾体易损性：所谓承灾体易损性是指承灾体遭受不、承灾体易损性：所谓承灾体易损性是指承灾体遭受不同强度滑坡可能损失程度，常常可用损失率来表示。同强度滑坡可能损失程度，常常可用损失率来表示。Page 122014.09.24一一 基础理论基础理论区区域域滑滑坡坡灾灾害害风风险险评评价价方方法法研研究究 |金金江江军军Page 132014.09.24滑坡实例滑坡实例四川攀枝花机场滑坡，四川攀枝花机场滑坡，2009Pag

11、e 142014.09.242010年6月28日贵州关岭滑坡导致99人死亡Page 152014.09.24n 2 2010010年年7 7月月1919日日 重庆城口滑坡形成堰塞湖淹没庙坝镇，致使重庆城口滑坡形成堰塞湖淹没庙坝镇，致使20002000人受人受灾灾, ,下游下游80008000人紧急转移人紧急转移Page 162014.09.242010年7月27日 汉源万工乡滑坡部分掩埋万工移民集镇，20人失踪，致使1500人受灾Page 172014.09.24二二 国内外研究现状国内外研究现状国外国外n 国外发达国家开展滑坡风险研究较早，自上世纪国外发达国家开展滑坡风险研究较早，自上世纪6

12、0年代就开始了灾害年代就开始了灾害地质调查与评价研究工作，并且在有关的减灾法规中强调灾情调查、地质调查与评价研究工作，并且在有关的减灾法规中强调灾情调查、统计、风险评估以及据此确定的减灾责任与救助措施。统计、风险评估以及据此确定的减灾责任与救助措施。20世纪世纪90年年代以来，随着计算机、遥感技术和信息科学的高速发展，代以来，随着计算机、遥感技术和信息科学的高速发展，GlS技术得技术得到了空前发展，利用到了空前发展，利用3S技术开展地质灾害研究成为一个新领域。地技术开展地质灾害研究成为一个新领域。地质灾害风险评价开始考虑多致灾因素综合分析，并进行灾害分区。美质灾害风险评价开始考虑多致灾因素综合

13、分析，并进行灾害分区。美国科学国科学Mario MejiaNavarro和和Ellene.Wohl在哥伦比亚麦德林地区，在哥伦比亚麦德林地区，用用GIS进行地质灾害和风险评估。评估了基岩和地表地质、构造地质进行地质灾害和风险评估。评估了基岩和地表地质、构造地质条件、气候、地貌单元及形成作用、土地利用和水文条件等因素。根条件、气候、地貌单元及形成作用、土地利用和水文条件等因素。根据因素和灾害把每一种因素细分为不同范畴等级。借助据因素和灾害把每一种因素细分为不同范畴等级。借助GIS软件空间软件空间信息存储、缓冲区分析、信息存储、缓冲区分析、DEM 模型及叠加对有关滑坡、洪水和河岸模型及叠加对有关滑

14、坡、洪水和河岸侵蚀等灾害倾向进行灾害分区，并对某一具体事件各构成因素的脆弱侵蚀等灾害倾向进行灾害分区，并对某一具体事件各构成因素的脆弱性进行评价。性进行评价。Page 182014.09.24二二 国内外研究现状国内外研究现状国外国外n 进入进入21世纪，国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立世纪，国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上，如和计算机实现上，如3S在地质灾害的监控与可视化、数在地质灾害的监控与可视化、数字减灾系统字减灾系统DDRs(Digital Disaster Reduction system)等方面的应用。等方面的应用。n 如如RagozinA.从理论上研究了

15、滑坡灾害风险评价中的危险从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性，提出了考虑危险性评估目标有效期性、易损性和风险性，提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素的概率乘积表示，对于区域性滑坡灾害评估，提出用给定的概率乘积表示，对于区域性滑坡灾害评估，提出用给定地区的面积、滑坡发生的面积、滑坡数量和时间之间的关地区的面积、滑坡发生的面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型系建立定量模型;SaroLee等结合等结合GlS与频率比值、逻辑回与频率比值、逻辑回归模型、统计模型、概率模型对柬埔寨归模型

16、、统计模型、概率模型对柬埔寨Damrei Romel地地区进行了滑坡地质灾害敏感性制图。区进行了滑坡地质灾害敏感性制图。Page 192014.09.24二二 国内外研究现状国内外研究现状国内国内n 国内应用国内应用GIS 技术开展地质灾害研究工作起步较晚，程度技术开展地质灾害研究工作起步较晚，程度较低。将较低。将GIS与地质灾害风险评价结合起来主要开始与地质灾害风险评价结合起来主要开始90年年代后期。代后期。n 1998年开展的全国性地质灾害风险区划主要以小比例尺年开展的全国性地质灾害风险区划主要以小比例尺定性评价和以统计、估算为主，利用定性评价和以统计、估算为主，利用GlS仅局限于成果图仅

17、局限于成果图的制图表达。的制图表达。1999年，王治华提出年，王治华提出“数字滑坡遥感技数字滑坡遥感技术术”，综合应用遥感技术、数字摄影测量及图像处理技术、，综合应用遥感技术、数字摄影测量及图像处理技术、GIS技术和计算机技术的支持进行滑坡识别、基本信息获技术和计算机技术的支持进行滑坡识别、基本信息获取、信息存贮和管理及空间分析。取、信息存贮和管理及空间分析。Page 202014.09.24二二 国内外研究现状国内外研究现状国内国内n 21世纪以来，随着世纪以来，随着3S技术的不断发展为滑坡灾害研究提供技术的不断发展为滑坡灾害研究提供了全新的技术平台和有效的研究方法，遥感技术和地理信了全新的

18、技术平台和有效的研究方法，遥感技术和地理信息系统在滑坡研究领域逐步得到了广泛应用。主要是基于息系统在滑坡研究领域逐步得到了广泛应用。主要是基于遥感数据处理如彩色合成、数据融合、主成份分析等进行遥感数据处理如彩色合成、数据融合、主成份分析等进行各种区域地质灾害遥感调查的进行灾害类型、影像特征及各种区域地质灾害遥感调查的进行灾害类型、影像特征及其识别标志，并在此基础上对流域地形地貌、土地利用、其识别标志，并在此基础上对流域地形地貌、土地利用、植被类型、水土流失和地质灾害等进行了遥感调査，对地植被类型、水土流失和地质灾害等进行了遥感调査，对地质灾害现状、成因、分布规律特点和调査精度进行了分析质灾害现

19、状、成因、分布规律特点和调査精度进行了分析评价，为综合治理提供基础资料。评价，为综合治理提供基础资料。n 国内学者张继贤提出基于国内学者张继贤提出基于3S技术的开展滑坡监测评估与建技术的开展滑坡监测评估与建模，开展基于模，开展基于“3S”技术的风险评价与分析，主要采用技术的风险评价与分析，主要采用3S集成新技术来快速有效地监测、研究和评估地质灾害周集成新技术来快速有效地监测、研究和评估地质灾害周边环境的影响，为地质灾害的预防和治理提供科学依据。边环境的影响，为地质灾害的预防和治理提供科学依据。Page 212014.09.24三三 主要研究方法主要研究方法n RS和和GIS的飞速发展为区域滑坡

20、危险性评价研究提供了全新的技术平的飞速发展为区域滑坡危险性评价研究提供了全新的技术平台和有效的研究手段，利用台和有效的研究手段，利用RS及及GIS技术进行区域滑坡风险危险性评技术进行区域滑坡风险危险性评价研究已经成为一种趋势。基于价研究已经成为一种趋势。基于GIS技术平台的区域滑坡风险性评价技术平台的区域滑坡风险性评价主要有两种研究途径。主要有两种研究途径。n 部分学者采用基于专家经验知识和理论知识的知识驱动模型进行了研部分学者采用基于专家经验知识和理论知识的知识驱动模型进行了研究，主要有层次分析法、模糊数学及专家系统等。这些研究都是在对究，主要有层次分析法、模糊数学及专家系统等。这些研究都是

21、在对滑坡的成因机制进行深入分析的基础上，运用领域专家经验知识进行滑坡的成因机制进行深入分析的基础上，运用领域专家经验知识进行区域滑坡危险性评价因素的选取及其权重的定量化取值。区域滑坡危险性评价因素的选取及其权重的定量化取值。n 部分学者则运用数据驱动模型，通过对各种影响因素部分学者则运用数据驱动模型，通过对各种影响因素(预测指标预测指标)与已与已知的滑坡分布图的叠加分析，根据计算得到的各种影响因素与滑坡的知的滑坡分布图的叠加分析，根据计算得到的各种影响因素与滑坡的定量相关关系来确定评价因子的权重，主要有信息量法、多元统计分定量相关关系来确定评价因子的权重，主要有信息量法、多元统计分析方法、人工

22、神经网络、决策树模型及粗糙集等方法。析方法、人工神经网络、决策树模型及粗糙集等方法。Page 222014.09.24典型知识驱动模型典型知识驱动模型模糊综合评判模糊综合评判n 模糊综合评价方法是借助模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定模糊综合评价方法是借助模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。量评价，即对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。n 评价模型的主要步骤：评价模型的主要步骤： 1）建立评价因子集）建立评价因子集U=u1,u2,um 2）建立评价集）建立评价集V=v1,v2,vn 3）确定评价因素的权重向量确定评

23、价因素的权重向量A=a1,a2,am 4) 进行单因素模糊评价，确立模糊关系矩阵进行单因素模糊评价，确立模糊关系矩阵R 5）模糊综合评判可表示为）模糊综合评判可表示为B= ARn 模糊综合评判是典型滑坡灾害评估方法之一，王念秦教授对西安市临模糊综合评判是典型滑坡灾害评估方法之一，王念秦教授对西安市临潼大水沟滑坡灾害评价就是应用的该模型。选取人类活动、地质条件、潼大水沟滑坡灾害评价就是应用的该模型。选取人类活动、地质条件、地形条件和水文气象条件作为评价指标，将滑坡灾害划分成四个等级，地形条件和水文气象条件作为评价指标，将滑坡灾害划分成四个等级，即高危险，中危险，低危险，不危险。运用层次分析法确定

24、评价指标即高危险，中危险，低危险，不危险。运用层次分析法确定评价指标的权重，建立多级模糊综合评价模型。的权重，建立多级模糊综合评价模型。Page 232014.09.24典型知识驱动模型典型知识驱动模型模糊综合评判模糊综合评判n 通过逐级评判求得质量评价结果向量通过逐级评判求得质量评价结果向量 B，按照模糊数学隶属度最大原，按照模糊数学隶属度最大原则则, 确定质量等级，结果显示大水沟滑坡的危险等级为高危，与综合确定质量等级，结果显示大水沟滑坡的危险等级为高危，与综合打分法以及现场调查进行比较结果一致，说明该方法进行滑坡灾害评打分法以及现场调查进行比较结果一致，说明该方法进行滑坡灾害评价是可行的

25、。价是可行的。n 滑坡灾害的孕育和发生受多种因素的影响，由于各因素对滑坡的影响滑坡灾害的孕育和发生受多种因素的影响，由于各因素对滑坡的影响程度及其相互作用不同，故滑坡灾害的发生机制十分复杂。采用多因程度及其相互作用不同，故滑坡灾害的发生机制十分复杂。采用多因素综合模糊评判的方法对滑坡灾害危险性进行评价是可行的，这为认素综合模糊评判的方法对滑坡灾害危险性进行评价是可行的，这为认识滑坡的灾害发育特征、形成机理以及对滑坡进行及时、有效的灾害识滑坡的灾害发育特征、形成机理以及对滑坡进行及时、有效的灾害防治提供了比较可靠的依据。防治提供了比较可靠的依据。Page 242014.09.24典型数据驱动模型

26、典型数据驱动模型逻辑回归分析逻辑回归分析n 逻辑回归模型是一种多元统计分析模型，非常适用于基于多变量控制逻辑回归模型是一种多元统计分析模型，非常适用于基于多变量控制的，会导致存在或不存在两个不同结果的二分类问题。的，会导致存在或不存在两个不同结果的二分类问题。n 滑坡发生的概率与影响因子之间的关系可表示为滑坡发生的概率与影响因子之间的关系可表示为:Z=B0+B1X1+B2X2+BnXnP=1/（1+e-Z）n 式中，式中，P 代表滑坡发生的概率代表滑坡发生的概率; Z 代表变量叠加后的线性权重之和代表变量叠加后的线性权重之和; Bi是回归系数，输出结果范围为是回归系数，输出结果范围为0 1，可

27、以看作事件发生的概率，若，可以看作事件发生的概率，若为为 0表示某事件肯定不发生，若为表示某事件肯定不发生，若为 1 表示某事件肯定发生，若为表示某事件肯定发生，若为 0. 5 表示某事件发生的概率为表示某事件发生的概率为 50%。n 德国学者德国学者Pradhan应用该模型对马来西亚三个滑坡灾害区进行评估研应用该模型对马来西亚三个滑坡灾害区进行评估研究，选取坡度、坡向、岩性、土地覆盖、究，选取坡度、坡向、岩性、土地覆盖、NDVI等十个影响因素，使等十个影响因素，使用一个最大似然方法通过计算拟合得到各因素回归系数。用一个最大似然方法通过计算拟合得到各因素回归系数。Page 252014.09.

28、24典型数据驱动模型典型数据驱动模型逻辑回归分析逻辑回归分析n 分别计算出三个研究区分别计算出三个研究区A、B、C的滑坡危险性概率分别为的滑坡危险性概率分别为86%、89%、94%，然后应用交叉验证，即将一个研究区的回归系数分别用于另外，然后应用交叉验证，即将一个研究区的回归系数分别用于另外两个研究区，计算出对应区域滑坡危险性概率。结果显示两个研究区，计算出对应区域滑坡危险性概率。结果显示B、C区的区的参数用于参数用于A区评价得概率分别为区评价得概率分别为82%、79%；A、C区的参数用于区的参数用于B区区评价得概率分别为评价得概率分别为84%、85%；A、B区的参数用于区的参数用于C区评价得概率分区评价得概率分别为别为87%、90%。验证结果显示一个令人满意的风险区划结果。验证结果显示一个令人满意的风险区划结果。n 逻辑回归分析模型在滑坡治理和预报方面具有较强的优势，分析结果逻辑回归分析模型在滑坡治理和预报方面具有较强的优势，分析结果可用于初步滑坡风险映射。可用于初步滑坡风险映射。Page 262014.09.24四四 问题和展望问题和展望n 上述评价方法经过实践证明都具有一定的实用性和可靠性，在一定程上述评价方法经过实践证明都具有一定的实用性和可靠性，在一定程度上可以较准确、有效地预测未