基于多源遙感數(shù)據(jù)的青海省地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)

周 保，隋 嘉，孫 皓，馬 濤，孫永旺，辛倩男

（青海省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，青海西寧 810001）

引言

地質(zhì)災(zāi)害是自然或人為因素的作用下形成的對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)造成的損失、對(duì)環(huán)境造成破壞的地質(zhì)作用或地質(zhì)現(xiàn)象［1］?？茖W(xué)地規(guī)劃防治地質(zhì)災(zāi)害，保護(hù)和善待地質(zhì)環(huán)境，避免和減輕地質(zhì)災(zāi)害作用給人民生命財(cái)產(chǎn)造成的損失，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、保障環(huán)境安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義［2-3］。青海省地處青藏高原東北部，深受全球變化的影響［4］。隨著全球氣候變化愈演愈烈，崩塌、滑坡、泥石流和多年凍土熱融滑塌、凍融泥流等地質(zhì)災(zāi)害［5］被青海省各級(jí)政府和社會(huì)各界人士普遍關(guān)心［6-7］。

目前國內(nèi)外對(duì)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)有不同的定義和解釋，還沒有形成統(tǒng)一的學(xué)術(shù)思想和工作方法［8-11］。但自1996年“國際減災(zāi)日”后國內(nèi)外都將地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)作為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的重要研究內(nèi)容。地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)目前仍存在評(píng)價(jià)災(zāi)種單一、評(píng)價(jià)內(nèi)容單一、評(píng)價(jià)方法、模型、技術(shù)手段參差不齊的缺陷［12-14］。地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)在評(píng)價(jià)對(duì)象上經(jīng)歷了單一災(zāi)害［15］到單一災(zāi)害類型［16］的發(fā)展過程；在評(píng)價(jià)方法上經(jīng)歷了單一型評(píng)價(jià)方法［17］到交叉型評(píng)價(jià)方法［18］的過程；評(píng)價(jià)的內(nèi)容、流程、模型和技術(shù)手段也逐步完善［19］。目前遙感的應(yīng)用范圍變得越來越廣，利用遙感數(shù)據(jù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)警和勘察已成為主流趨勢［20-21］。新時(shí)代地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的思想通常是基于多源衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)［22］或遙感產(chǎn)品運(yùn)用數(shù)學(xué)模型或智能算法［23-24］與GIS相結(jié)合來預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害從而減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失。遙感和GIS在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)方面提供了高精度的數(shù)據(jù)、高效的方法、定量化空間分析和過程模擬預(yù)測模型，是區(qū)域定量與空間分析相結(jié)合的體現(xiàn)［25-26］。運(yùn)用GIS具有現(xiàn)實(shí)意義，可為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)提供有效的解決方案，可為國家和地方政府的災(zāi)害防治、應(yīng)急管理和決策指揮工作提供可靠的科學(xué)依據(jù)和資料。

青海省自2004年起至2020年6月已完成全省42個(gè)縣市的地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查項(xiàng)目（1：5萬），但是在以往的編制過程中受到人員水平、評(píng)價(jià)方法、模型參數(shù)、技術(shù)手段的制約地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)結(jié)果存在較大差異。因此有必要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害詳查數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行深入全面的探討，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、改進(jìn)模型方法，統(tǒng)籌全省詳查數(shù)據(jù)，為青海省地質(zhì)災(zāi)害信息化管理監(jiān)測預(yù)警平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

青海省總面積約72.12×104km2孕災(zāi)條件復(fù)雜（31°39'～39°19'N，89°35'～103°04'E），首先地形多樣構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜地殼結(jié)構(gòu)不均［27］，3 000 m以上的高原、山地占省區(qū)總面積的80%左右，氣候具有干燥多風(fēng)、寒冷缺氧、太陽輻射強(qiáng)烈等特點(diǎn)；而且青海省河流眾多，水系發(fā)育，流域面積在500 km2以上的河流有278條，冰川面積為4 620.71 km2，冰川儲(chǔ)量為3 987.87×108m3［28］。總之全省地質(zhì)災(zāi)害的分布，在空間上主要受控于地形地貌、巖（土）體工程地質(zhì)條件及人類工程活動(dòng)的影響，在時(shí)間上受大氣降水時(shí)空分布的制約，呈現(xiàn)出東多西少的基本特征（圖1）。

圖1 研究區(qū)概況圖Fig.1 Study area

1.2 數(shù)據(jù)源

地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)中涉及的因子很多，評(píng)價(jià)因子的選取直接影響著評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，科學(xué)合理的選取地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、易損性、危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)因子非常重要。結(jié)合以往研究［29-34］和實(shí)際調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、易損性、危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)因子進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

1.2.1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括以下幾個(gè)方面，地形地貌環(huán)境因子中包含坡度指標(biāo)、坡向指標(biāo)、坡高指標(biāo)、坡形指標(biāo)和河流密度指標(biāo)。全球變化因子中包含降水不均系數(shù)指標(biāo)和降水多年變化趨勢指標(biāo)。下墊面環(huán)境因子中包含土地覆被類型指標(biāo)和植被指標(biāo)。地質(zhì)環(huán)境因子中包含地層巖性指標(biāo)、斷層線密度指標(biāo)。將原始分辨率不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)一重采樣為250 m，其數(shù)據(jù)來源、原始分辨率、處理方式見表1。

表1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子Table 1 Geological disasters susceptibility evaluation factors

1.2.2 地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

人類工程活動(dòng)是地質(zhì)災(zāi)害形成發(fā)育的重要誘發(fā)因素，同時(shí)也是地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)的主體。但是人類工程活動(dòng)影響復(fù)雜多樣，如何定量化反映是個(gè)難題。夜間燈光、人口分布、道路等是研究區(qū)內(nèi)最具代表性的人類工程活動(dòng)，地質(zhì)災(zāi)害易損性最明顯，且具有覆蓋全區(qū)的特點(diǎn)，本研究采用這些數(shù)據(jù)結(jié)合GDP進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)（表2），分辨率同樣處理為250 m。

表2 地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)因子Table 2 Geological disasters vulnerability evaluation factors

1.2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

從Climate Data Store下載了ERA-20C Daily 1900至2010年青海省每日降水?dāng)?shù)據(jù)，使用ANUSPLIN進(jìn)行降尺度結(jié)合最大值合成法提取分析了10年一遇、20年一遇、50年一遇、100年一遇的降雨工況。地震動(dòng)峰值加速度矢量化自中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖（GB18306-2015）［36］青海省范圍。

在1987年后，世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)（WCED）提出需要把承災(zāi)體的抗災(zāi)能力納入危險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系［37］。但目前沒有形成明確的地質(zhì)災(zāi)害抗災(zāi)能力計(jì)算方式。根據(jù)青海省避災(zāi)安置場所建設(shè)和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警防治能力建設(shè)的規(guī)定，本研究從3個(gè)方面進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害抗災(zāi)能力指標(biāo)的計(jì)算：第一個(gè)方面為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警點(diǎn)共430處；第二個(gè)方面為避災(zāi)安置場所共91處；第三個(gè)方面統(tǒng)計(jì)了已建的抗災(zāi)建筑，如泥石流梳齒壩等。計(jì)算核密度得到抗災(zāi)能力指標(biāo)（圖2）。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害抗災(zāi)能力Fig.2 Geological disasters resilience

2 評(píng)價(jià)方法

作為地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)的最高建筑，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需要結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、易損性、危險(xiǎn)性3個(gè)方面。本研究首先對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分類，對(duì)每一種單一類型地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，然后根據(jù)各類地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)權(quán)重計(jì)算綜合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)［38-39］。下一步進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易損性，接著進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)危險(xiǎn)性的計(jì)算。最后綜合3個(gè)方面進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)（圖3）。

圖3 技術(shù)流程圖Fig.3 Technical flow chart

2.1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)方法（RF模型）

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的原理是工程地質(zhì)類比法，即類似的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)環(huán)境條件產(chǎn)生類似的地質(zhì)災(zāi)害；過去地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)也是以后地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的地區(qū)［40］。首先針對(duì)青海省地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分類，分別為滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和裂縫；針對(duì)每一種地質(zhì)災(zāi)害使用隨機(jī)森林算法進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)；不同地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)權(quán)重計(jì)算方法如下。首先將青海省按照0.25°劃分柵格區(qū)域，統(tǒng)計(jì)每一個(gè)柵格內(nèi)不同地質(zhì)災(zāi)害的數(shù)量，計(jì)算不同地質(zhì)災(zāi)害所占柵格內(nèi)災(zāi)害總數(shù)的比值作為每種災(zāi)害的權(quán)重。如果缺少某種災(zāi)害則將其權(quán)重定義為0.01。最后綜合每種地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)進(jìn)行加權(quán)求和計(jì)算綜合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)。

式中：S（x，y）是柵格x，y的綜合地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)；k是一種地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)指數(shù)權(quán)重；Si是一種地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)指數(shù)。

本研究基于隨機(jī)森林［41］算法計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)指數(shù)，其具體流程為，步驟（1）：使用分類后的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害核密度分析。步驟（2）：提取每一個(gè)災(zāi)害點(diǎn)的評(píng)價(jià)因子信息和地質(zhì)災(zāi)害核密度分析結(jié)果，將評(píng)價(jià)因子信息和地質(zhì)災(zāi)害核密度信息一一對(duì)應(yīng)組成隨機(jī)森林求解數(shù)據(jù)集。步驟（3）：確定隨機(jī)森林算法參數(shù)：如“criterion”（CART樹劃分對(duì)特征的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，本模型中是基尼系數(shù)）、“max_depth”（決策樹的最大深度）、“n_estimators”（森林中樹木的數(shù)量）、“bootstrap”（是否采用有放回的抽樣方式）等。步驟（4）：對(duì)每一個(gè)災(zāi)害點(diǎn)在隨機(jī)森林群算法內(nèi)進(jìn)行計(jì)算，獲得隨機(jī)森林決策樹組。步驟（5）使用訓(xùn)練好的隨機(jī)森林網(wǎng)絡(luò)模型驅(qū)動(dòng)所有的評(píng)價(jià)因子逐柵格進(jìn)行評(píng)價(jià)，獲得地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果。步驟（6）由機(jī)器學(xué)習(xí)模型計(jì)算得到的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性指數(shù)轉(zhuǎn)換為離散型分類結(jié)果，將青海省劃分為極高易發(fā)區(qū)、高等易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)4個(gè)部分。通過智能算法可做到權(quán)重因子自動(dòng)化選擇，避免人工評(píng)價(jià)造成的評(píng)價(jià)結(jié)果誤差。對(duì)于評(píng)價(jià)因子的重要性評(píng)估這里使用基尼指數(shù)（Gini index）來衡量。

2.2 地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)方法（PSO-AHP模型）

“易損性”是承受特定災(zāi)害的時(shí)候綜合能力的量度，是承災(zāi)體抵御能力的社會(huì)屬性特征［42-43］。本研究使用基于粒子群優(yōu)化算法的層次分析法（PSO-AHP）進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)［44］。其主要思想是使用粒子群優(yōu)化算法的層次分析法模型計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重，該方法是粒子群優(yōu)化算法和層次分析法的結(jié)合，通過建立綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)造判斷矩陣，然后建立權(quán)重優(yōu)化模型，利用PSO求解并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，輸出全局最優(yōu)位置。最終的易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重值見表3。

表3 地質(zhì)災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)及其所占權(quán)重Table 3 Geological disasters vulnerability evaluation indicators and their weightings

2.3 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法

危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是對(duì)地質(zhì)災(zāi)害活動(dòng)程度進(jìn)行調(diào)查、監(jiān)測、分析、評(píng)估的工作，應(yīng)在易發(fā)性分區(qū)的基礎(chǔ)上，采用定性評(píng)價(jià)為主、定量評(píng)價(jià)為輔的方式，綜合分析、計(jì)算不同工況下地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率、規(guī)?；驈?qiáng)度，影響范圍等［45］。

本研究在隨機(jī)森林模型評(píng)價(jià)的易發(fā)性結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同年限的降雨工況和地震動(dòng)峰值加速度狀況減去抗災(zāi)能力，分別進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型選取了青海省地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性、易損性和危險(xiǎn)性構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)計(jì)算如下：

式中：Risk是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；S，V，D分別為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性、易損性、危險(xiǎn)性；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為4個(gè)等級(jí)分別為極高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

3 數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

3.1 評(píng)價(jià)模型精度檢驗(yàn)

通過訓(xùn)練好的隨機(jī)森林網(wǎng)絡(luò)模擬整個(gè)青海省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果的訓(xùn)練過程中需要對(duì)隨機(jī)森林模型進(jìn)行不斷的驗(yàn)證，圖4（a）為模型誤差結(jié)構(gòu)分布圖。訓(xùn)練過程中將數(shù)據(jù)分成了三部分，三部分樣本數(shù)據(jù)的誤差都呈現(xiàn)出正態(tài)分布特征。誤差個(gè)數(shù)最多的均集中在零誤差線附近，預(yù)測精度為88.45%，表4為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子基尼指數(shù)。圖4（b）為易發(fā)性評(píng)價(jià)歸一化結(jié)果與災(zāi)害點(diǎn)核密度歸一化結(jié)果的差值空間分布圖，差值空間分布特征表明青海省內(nèi)11.22%的極高、高易發(fā)區(qū)內(nèi)集中分布83.54%的災(zāi)害點(diǎn)，災(zāi)點(diǎn)密度也隨易發(fā)性的增加而增加，差值的高值區(qū)分布不明顯，差值的絕對(duì)值的最大值為0.413。說明此次區(qū)劃結(jié)果與實(shí)際情況相符，該模型的評(píng)估結(jié)果較為準(zhǔn)確。表4 展示了評(píng)價(jià)因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的貢獻(xiàn)，地質(zhì)環(huán)境因子是影響地質(zhì)災(zāi)害分布最重要的因子，所以地層巖性和斷層線密度在隨機(jī)森林算法中最重要。因?yàn)榻邓鳛榈刭|(zhì)災(zāi)害的重要誘發(fā)因素，所以降水不均系數(shù)和降水多年變化指數(shù)這2個(gè)因子在隨機(jī)森林眾多評(píng)價(jià)因子中其基尼指數(shù)也超過了0.1以上。

圖4 評(píng)價(jià)模型精度驗(yàn)證Fig.4 Evaluation of model accuracy validation

表4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)因子基尼指數(shù)Table 4 Gini index of geological disasters susceptibility evaluation factor

3.2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果與影響因素

青海省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果基本上呈現(xiàn)出東部高，西部低，中部高，西北、西南低的分布特征。地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)僅存在極少部分，占青海省全省面積的1.66%。高易發(fā)區(qū)占9.56%。中易發(fā)區(qū)占26.50%。低易發(fā)區(qū)占全省總面積的62.28%（圖5）。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.5 Geological disasters susceptibility evaluation results

從青海省地質(zhì)環(huán)境分區(qū)來看，地質(zhì)災(zāi)害極高和高易發(fā)區(qū)基本上集中在祁連山中起伏高山寬谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)、青東黃土丘陵河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)、黃河上游大中起伏高山河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)和通天河上游大中起伏高山河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)。祁連山中起伏高山寬谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)位于祁連山多年凍土邊緣主要分布滑坡和崩塌地質(zhì)災(zāi)害；青東黃土丘陵河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)河谷眾多地質(zhì)災(zāi)害以滑坡地質(zhì)災(zāi)害為主；黃河上游大中起伏高山河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)和通天河上游大中起伏高山河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)主要以泥石流和崩塌地質(zhì)災(zāi)害為主。這些地質(zhì)環(huán)境小區(qū)基本上符合地形起伏不平和溝谷發(fā)育龐雜，河流溯源侵蝕和下切侵蝕嚴(yán)重的地形地貌特點(diǎn)。從青海省水系流域方面來看，地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要集中在黑河流域、湟水河流域、龍羊峽至蘭州干流區(qū)間、河源至瑪曲下游區(qū)域、大渡河流域、通天河下游流域。

地質(zhì)災(zāi)害極高和高易發(fā)區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，多數(shù)溝谷坡度為30～45°，斜坡坡體巖土層松散，植被覆蓋率小于10%，受風(fēng)化和水流側(cè)蝕等作用后穩(wěn)定性差，地質(zhì)環(huán)境脆弱；同時(shí)這些區(qū)域的人口數(shù)量不僅占據(jù)了研究區(qū)總?cè)丝诘拇蠖鄶?shù)，而且內(nèi)部人口質(zhì)量較低，老、幼齡人口比值較高；第一產(chǎn)業(yè)從事人口比例也非常高，導(dǎo)致了其自身人口整體水平的高脆弱性。此外，這些區(qū)域主要經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)來源于第一產(chǎn)業(yè)，崩滑流災(zāi)害發(fā)生時(shí)，容易造成大范圍的死傷和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。加之人類工程活動(dòng)頻繁，因修建公路、鐵路和水電工程進(jìn)行大規(guī)模開挖后致使區(qū)內(nèi)崩塌、滑坡發(fā)育，災(zāi)害類型以滑坡、泥石流為主，崩塌次之。

3.3 地質(zhì)災(zāi)害易損性與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果

青海省地質(zhì)災(zāi)害易損性和危險(xiǎn)性的高值區(qū)多集中在青海省東北部地區(qū)。從整體上來看，河谷地形易損性和危險(xiǎn)性高，山脈與高原地區(qū)易損性和危險(xiǎn)性低，主要居民點(diǎn)易損性和危險(xiǎn)性高，在高易損和高危險(xiǎn)區(qū)間通過交通線路相連，公路沿線附近也存在較高的易損性和危險(xiǎn)性。

從行政區(qū)劃位置上看，地質(zhì)災(zāi)害高易損與危險(xiǎn)區(qū)主要集中在海東地區(qū)湟水河流域和黃河流域龍羊峽至蘭州干流區(qū)間。通過城市規(guī)模和經(jīng)濟(jì)區(qū)進(jìn)行分析，高易損與高危險(xiǎn)區(qū)基本集中在青海省東北部地區(qū)的河谷城市群（圖6（a）），其中包括青海省1個(gè)200萬中心城市（西寧市）、2個(gè)20～100萬區(qū)域中心級(jí)城市、3個(gè)5～20萬小城市以及6個(gè)1～5萬縣城。按照地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求在易發(fā)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同年份的降雨工況和動(dòng)峰值加速度減去抗災(zāi)能力分別進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。危險(xiǎn)性與易損性較為接近均集中在青海省東北部地區(qū)，隨著降水工況的變化地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性也隨之增高（圖6（b））。

圖6 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.6 Geological disasters susceptibility and risk evaluation results

地質(zhì)災(zāi)害的易損性與危險(xiǎn)性在一定程度上也反映了人類工程活動(dòng)狀況。工程活動(dòng)較為密集的區(qū)域內(nèi)易損性與危險(xiǎn)性較高。查閱資料可以看出，地質(zhì)災(zāi)害易損性與危險(xiǎn)性較高的區(qū)域也是青海省人口分布較稠密的區(qū)域。西寧市及其周邊三縣地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易損程度最高。從城鎮(zhèn)化比率也可以看出，西寧市市區(qū)城鎮(zhèn)化比率為95.24%，湟中縣、湟源縣、大通縣城鎮(zhèn)化率也在30%左右。海東市的兩區(qū)四縣內(nèi)城鎮(zhèn)化率基本上在20%以上，地質(zhì)災(zāi)害易損性與危險(xiǎn)性也較高。這樣的易損性和危險(xiǎn)性分布特征也符合青海省地廣人稀，人口分布極為不平衡的總體格局。地質(zhì)災(zāi)害易損程度較低的區(qū)域基本上分布在柴達(dá)木盆地腹地和可可西里地區(qū)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生會(huì)產(chǎn)生一系列環(huán)境問題，造成植被破壞，水土流失加劇。反過來，地質(zhì)環(huán)境遭受破壞又為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育創(chuàng)造了條件，惡性循環(huán)的結(jié)果使得這些地區(qū)的自然環(huán)境和人地關(guān)系日益惡化。

3.4 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果與影響因素

青海省地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果基本上呈現(xiàn)出東高，西低，東北高，西南低的分布特征。極高易發(fā)區(qū)占青海省全省面積的1.40%，高易發(fā)區(qū)占3.93%，中易發(fā)區(qū)占19.94%，低易發(fā)區(qū)占74.74%（圖7）。青海省地質(zhì)災(zāi)害極高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要集中在青東黃土丘陵河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)和通天河上游大中起伏高山河谷地質(zhì)環(huán)境小區(qū)。從行政單元來看集中在西寧市、黃南藏族自治州、玉樹市周邊范圍，這些區(qū)域內(nèi)集中了全省80%以上的人口。從流域范圍來看極高風(fēng)險(xiǎn)主要集中在黃河流域，突出表現(xiàn)為湟水河流域和黃河龍羊峽至蘭州干流區(qū)間。通天河流域僅在玉樹市周邊范圍出現(xiàn)高風(fēng)險(xiǎn)以上區(qū)域，所以在今后的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工作中，要著重于黃河流域的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警。

圖7 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果Fig.7 Geological disasters risk evaluation results

綜合來看，地質(zhì)災(zāi)害極高和高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)基本上集中在高山、中高山起伏河谷地形地質(zhì)區(qū)。由于黃河流域南北多山，東部多丘陵，地形切割強(qiáng)烈溝壑廣布，自然與人為地質(zhì)作用相對(duì)強(qiáng)烈，尤其以湟水流域及黃河河谷區(qū)最甚，在丘陵、臺(tái)地與谷地交接部位更為密集，災(zāi)害整體布局呈現(xiàn)相對(duì)集中和條帶狀分布。人類工程活動(dòng)主要集中在較為寬闊的河谷區(qū)以及主要交通干線沿線兩側(cè)和溝谷斜坡地區(qū)，降水和人類工程活動(dòng)成為觸發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。

對(duì)比青海省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出在空間上存在差異。例如青海省中部被昆中斷裂帶和東昆侖活動(dòng)斷裂帶所阻隔，這一帶是地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，但這一地區(qū)人口稀少，人類活動(dòng)較少為地質(zhì)災(zāi)害中低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

差異主要可以歸結(jié)為3點(diǎn)：第一，在川西—藏東高原山地地質(zhì)環(huán)境亞區(qū)的西北部地區(qū)、祁連山地質(zhì)環(huán)境亞區(qū)與昆侖山高山地質(zhì)環(huán)境亞區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性低于易發(fā)性。這說明在此區(qū)域人類活動(dòng)、人口分布較為稀少，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度高，但地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度低。第二，在共和盆地（湟水河流域和龍羊峽至蘭州干流區(qū)間）和果宗木查與當(dāng)曲自然保護(hù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度高于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度，這些區(qū)域內(nèi)河谷發(fā)育，地形地貌受到河流侵蝕作用較為破碎，較易引發(fā)崩滑流地質(zhì)災(zāi)害。同時(shí)該區(qū)域內(nèi)或人口稠密或自然地質(zhì)生態(tài)環(huán)境較為脆弱，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度較高。第三，公路沿線的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較為突出和明顯，公路交通作為人類工程活動(dòng)最為突出的形式也受到地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的制約。

4 結(jié)論

基于多源遙感數(shù)據(jù)和智能算法進(jìn)行青海省地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)準(zhǔn)確可靠，通過智能算法可做到權(quán)重因子自動(dòng)化選擇，避免人工評(píng)價(jià)造成的評(píng)價(jià)結(jié)果誤差。青海省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果呈現(xiàn)出東部高，西部低，中部高，西北、西南低的分布特征。地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)基本上呈現(xiàn)出東高，西低，東北高，西南低的分布特征。對(duì)比青海省地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出在空間上存在差異。所以在今后的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工作中，要重點(diǎn)關(guān)注黃河流域的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警。

目前針對(duì)青海省地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)多以單一災(zāi)種或小流域?yàn)橹?，青海省在自然地理環(huán)境上具有整體性，青海省地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)既有利于把握致災(zāi)的總體規(guī)律，從宏觀角度比較各區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度，又能服務(wù)于防災(zāi)減災(zāi)生產(chǎn)實(shí)踐，因此此次評(píng)價(jià)結(jié)果有較好的區(qū)域綜合性。本次青海省地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)了2點(diǎn)突破：（1）與空間地貌、地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)相吻合。（2）整體性更強(qiáng)，地域性更加客觀。當(dāng)然文中存在評(píng)價(jià)模型選取與參數(shù)優(yōu)化、評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率的適配等問題，這將成為日后地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)工作的重點(diǎn)內(nèi)容。

致謝：

此次野外調(diào)查工作的數(shù)據(jù)獲取得到了的青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局、青海省核工業(yè)地質(zhì)局、青海省核工業(yè)地質(zhì)局等單位的協(xié)助，同時(shí)青海地理空間自然資源大數(shù)據(jù)中心在遙感數(shù)據(jù)處理與計(jì)算方面提供了幫助和支持，在此表示衷心的感謝！