基于MapGIS的仙游县地质灾害区划研究

陈丽金

(福建东辰综合勘察院,福建 福州 350001)

1 引言

福建省仙游县地质环境复杂，地质灾害频发，是地质灾害易发区之一。每年7—9月汛期季节，区内滑坡、崩塌和泥石流发育，分布广泛且规模较大，给当地人民生命和财产造成重大损失，严重阻碍了当地经济的可持续发展。因此，仙游县地质灾害区划成为该县地质灾害防治工作中迫切需要解决的问题。

近十几年来，国内许多学者对地质灾害开展了相关的研究和实践。他们把混沌(分形)论、耗散结构论、协同论、突变论等学科理论引入到地质灾害研究中，在地质灾害预报方面取得了一定成果。向喜琼、黄润秋提出了基于GIS的地质灾害风险评价、管理的总体思路和具体步骤[1]；潘耀忠、史培军提出了应用GIS技术划分不同空间尺度下基本单元，解决了区域自然灾害研究中以自然单元为基础的数据与以行政单元数据相匹配的问题[2]；武强、陈佩佩等将GIS与人工神经网络结合，对山西榆次地区地裂缝灾害进行了研究，并建立了地裂缝危险性评价系统[3]。前人研究侧重于单体地质灾害分析，对区域地质灾害研究较少。

2 MapGIS软件

MapGIS是有效表达、处理以及分析与地理分布有关的专业数据的软件,具有强大的图像、图形、地质、测绘、遥感等数据处理功能，它为人们提供了一种快速展示有关地理信息和分析信息的新手段和平台[4]。MapGIS软件平台包含图形处理、数据库管理、空间分析、图像分析、投影变换和误差校正等功能[5]。近年来,MapGIS广泛应用于地质灾害中。在各县、市开展的地质灾害调查工作中，利用MapGIS软件系统建立地质灾害管理信息系统，便于开展地质灾害评价[6]。

本文以MapGIS为平台，通过MapGIS空间分析功能，完成对仙游县地质灾害的区划，为该县城市规划、重大工程建设和地质灾害防治提供科学依据。

3 研究区概况

仙游县地处福建东部沿海，地形起伏，位于戴云山脉东坡，地势总体自西北向东南倾斜，呈向东南开口的马蹄形。地貌类型较多，境内以丘陵为主，盆地、河谷错杂其间。各地海拔差别很大，是福建省地质灾害易发区之一。

通过本次详细调查(截至2013年12月)，仙游县共有地质灾害(隐患)点276处，其中滑坡186处，崩塌51处，泥石流3处，潜在滑坡23处，潜在崩塌13处。

4 实现过程

在仙游县地质灾害详细调查成果基础上，综合考虑该县地质灾害的主要控制因素，选取工程活动、地灾发育度、地形地貌、岩土体类型、大气降雨和植被覆盖率6个影响因素，采用层次分析法确定各因子权重，并利用MapGIS空间分析功能，绘制出该县的地质灾害易发性分区图。

4.1 权重的确定

(1)构造评判矩阵。根据层次分析法原理[7]，可以求出研究区评价因子重要性数值[8]，见表1、表2。

表1 滑塌评价因子重要性数值表

表2 泥石流评价因子重要性数值表

根据表1,表2，可以构造评判矩阵T，滑塌的判断矩阵为：

泥石流的判断矩阵为:

(2)根据上述矩阵，采用方根法计算权重：

滑塌评价因子:

泥石流评价因子:

滑塌评价因子向量:

A1=(0.080 0.182 0.061 0.415 0.262)

泥石流评价因子:

A2=(0.243 0.382 0.244 0.131)

以上即为滑塌和泥石流评价因子的权重值。

滑塌评价因子最大特征值λmax=10.588，一致性指标CI=0.0653;

泥石流评价因子最大特征值λmax=9.675，一致性指标CI=0.0813。

(3)一致性检验。平均随机一致性指标RI的取值见表3，根据公式：

表3 随机一致性指标RI取值

CR= CI/RI

(1)

滑塌一致性比率CR1= CI/RI=0.0653/1.12=0.058<0.10；泥石流CR2=CI/RI=0.0813/0.89=0.09<0.10，均具有满意的一致性。

因为“权重”是一个随机模糊数，它的分配不是唯一的，允许评价因子权重在一定范围内波动。

4.2 因子分值的确定

为了反映区域各因子对地质灾害评价的影响程度，必须进行因子量化分级。根据仙游县地质灾害各因子的专题工作成果，参照《岩土工程勘察规范》[9]、《工程地质手册》[10]等相关文献及一些专家意见，给出评分标准，将6个评价因子各分为4级，分值由高向低分别为40，30，20，10，见表4。通过对区域现场调查和收集的资料分析，可以得到区域各评价因子的定性描述，对照表4标准，可得到各评价因子的分值。

表4 评价因子量化评分表

4.3 评价模型

地质灾害评价模型采用定量法，公式如下：

(2)

式中：E为综合指标；bi、ki分别为第i因子的权重和分值。

根据上述因子权重、分值和公式，可以建立以下评价模型：

(1)滑塌区划模型

ES=0.080×K1(工程活动) +0.182×K2(滑塌发育度) +0.061×K3(地形地貌)+0.415×K4(岩土体结构) +0.262×K5(大气降雨)

(2)泥石流区划模型

Em=0.243×K3(地形地貌)+0.382×K4(岩土体结构)+0.244×K5(大气降雨)+0.131×K6(植被覆盖率)

(3)地质灾害综合区划模型

仙游县地质灾害区划理论模型运用MapGIS空间分析功能的区与区的相交分析进行多图层叠加分析，其评价因子为滑塌和泥石流。为减少滑塌和泥石流两因子人为量化过程中带给区划的影响，实际分区时，是在滑塌和泥石流分区基础上，综合两者成果图，实现地质灾害综合区划图。

4.4 地质灾害区划评价

依据以上建立的灾害评价模型，以MapGIS软件为平台，运用栅格数据处理方法，每个单元面积为1 km×1 km，全县共划分出1 815个单元格，每个单元根据详查资料赋以评价因子分值。将区域内滑塌、泥石流进行分区和仙游县地质灾害综合分区，划分为4个区：极高易发区(A)：35<综合指标(E)；高易发区(B)：20

根据上述评价模型，可求得仙游县境内的滑塌、泥石流评价指标值和地质灾害综合指标值，从而完成滑塌、泥石流和仙游县地质灾害综合分区。

4.5 地质灾害综合评价

福建省仙游县地质灾害综合区划图见图1，全县分为极高易发区、高易发区、中易发区和低易发等4个区域。

(1)极高易发区。综合指标为39，分布在仙游中部及中北部，具体分布在度尾镇、书峰乡、菜溪乡和石苍乡四乡镇大部分及大济镇北部、社硎乡南部和西苑乡南部，面积约363 km2，占全县总面积20%。区内滑塌极高易发，泥石流高易发。

(2)高易发区。综合指标为31，分布在仙游东北部，覆盖整个游洋镇，面积约256 km2，约占全县总面积的15%。区内滑塌较强烈发育，泥石流中等发育。

(3)中易发区。综合指标为15，分布在仙游西北部和东南部，包括西苑乡、盖尾镇、枫亭镇和效尾镇，面积约760 km2，占全县总面积40%。区内滑塌中易发，泥石流低易发。

(4)低易发区。综合指标为8，分布在仙游中部和西南大部分地区，包括城关、鲤南镇、赖店镇、榜头镇、钟山镇和龙华镇6个乡镇，面积约453 km2，占全县总面积25%。本区滑塌低易发，泥石流低易发。

5 结束语

本文以仙游县地质灾害区划为研究对象，选取工程活动、地灾发育度、地形地貌、岩土体类型、大气降雨和植被覆盖率6个影响因素，采用层次分析法确定各因子权重，并利用MapGIS空间分析功能，绘制出该县的地质灾害易发性分区图，全县分为极高易发区、高易发区、中易发区和低易发区4个区域。对地质灾害综合区划进行了相应的评价，其最终评价结果与实际调查基本一致，说明此方法的科学性和可信性，其结果能很好地为仙游县地质灾害防治部门提供依据，并对其他区域的地质灾害防治研究具有一定的参考价值。