地理灾害有什么获取

‘壹’ 地质灾害防治的经济效益研究

高兴和¹高世乐²

（1中国国土资源经济研究院，河北三河，101149；2大连理工大学，大连，116024）

摘要本文着眼于地质灾害防治活动生产的产品、产品的特殊性以及产品生产活动过程的特殊性，从希克斯－卡尔多补偿检验原理及其推论出发，分析了地质灾害防治资源配置的经济效益本质，提出了适合于包括地质灾害防治在内的经济活动的经济效益定义，为建立地质灾害防治的经济效益评价模型奠下了理论基础。

关键词地质灾害防治经济效益

经济效益被定义为产出与投入之比，或以绝对数形式表示为产出与投入之差。地质灾害防治活动的投入是投资者的投资，减灾投入的产出是什么呢？

1.地质灾害防治活动的产品

在人类的物质资料生产过程中，劳动首先是人与自然之间的过程，是人以自身的活动来引起、调整和控制人与自然之间的物质变换过程。地质灾害防治活动，包括预测地质灾害发生的可能性，兴工动料构筑减灾工程都是引起、调整和控制人与自然之间的物质变换过程。

在地质灾害的定义中，人类的生命和财产遭受了危害，生产和生活活动受到了阻滞，资源和环境受到了破坏，这时成灾区范围内人类的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境称为承灾体。我们把按照人们对地质动力运动规律的已有认识，对于有发生崩塌、滑坡、泥石流等地质动力现象之势，且在地质动力现象作用范围内有人类的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境受威胁的地质体称为势地质灾害体，可简称为势灾害体。在地质动力现象作用范围内受威胁的生命、财产、生产及生活活动、资源和环境称为势承灾体。势灾害体和势承灾体同时存在就称为势地质灾害。地质灾害防治活动是以提供势承灾体安全为产品的经济活动。我们把通过地质灾害防治活动提供的势承灾体安全称为安全品。

安全品的价值就是势承灾体在受到地质动力作用时最大可能损失的价值，称之为势损失。安全品的价值不是在市场竞争中通过价格得以实现，不论是转移了势承灾体，还是通过防治工程，使势灾害体消失了危害之势，只要势承灾体获得了安全，安全品的价值就实现了。

2.安全品生产活动的特殊性

2.1产品用途的单一性

地质灾害防治活动的劳动对象是客观地质体。人们根据已有的认识，对客观地质体进行勘查，当然首先是可能成灾的区域，尤其是成灾严重的区域。为了保证势承灾体的安全，经过论证，对于极易成灾，且一旦成灾则灾度很高的点要兴工动料建造防御工程，改变地质体应力状态。就过程而言，对客观地质体的认识是勘查过程，这与地质勘察一样。对于兴建工程，地质体改变应力状态这一阶段又类似于建筑业，兴工动料，生产单件性产品。虽然少数减灾工程除了具有减灾功能外，还可以结合具体条件综合开发其他产品，但我们的目的是防止地质灾害发生，遇到这种情况可以分开讨论。

2.2安全品是一种公共物品

势承灾体和承灾体是宽泛的概念，我们不能排除防治区域内任何人及其所有物从地质灾害防治中获得安全，也不会因为区域内多有一个人及其所有物而使另外人及其所有物的安全受到威胁。因此，地质灾害防治活动的产品具有公共物品的属性。安全品的公共性决定了地质灾害防治活动的出资人必为政府，包括中央政府和地方政府。政府出资的方式可以是财政拨款，也可以是政府出面，在一定区域内，按某种规则集资。

2.3安全品生产活动中资金运动的特殊性

工业的资金，从用货币在市场上购进生产要素开始，经过生产过程生产出产品，再用产品从市场交换回货币资金，这样一个过程又一个过程循环运动。其中一个环节受阻，整个资金运动就会停止。事实上，地质灾害防治活动也要连续不断地完成这四个环节，防治活动才能不断地进行下去。我们来分析资金运动过程的特殊性。

2.3.1决定生产过程是否进行的是业主

从事地质灾害防治活动的企业，用货币资金从市场上购进生产要素，获得具有专业知识的劳动力和劳动手段，为勘查活动做准备，这一环节与工业企业没有差别。完成生产准备之后，资金进入生产过程。劳动力与劳动资料结合作用于劳动对象，对客观地质体可能发生地质动力现象的情况获得认识。一般要作出三种选择，一是成灾可能性很小，成灾灾害损失很小，不必采取预防措施；二是成灾可能性较大，灾害损失也较大，但种种原因使得兴建工程，改变客观地质体的应力状态并不经济，这时可选择转移能够转移的势承灾体；三是必须兴建防灾工程。做出决定之前，需要进行方案比选的效益分析。做完选择并实施后，生产过程就结束了，资金进入了产成品状态，这一环节与工业企业也没有差别。但在生产过程进行之前，生产要素进入企业之后，与工业企业不同，劳动对象不像工业企业那样，购进材料加工处理，购进什么材料，从哪里购都由企业自己决定。地质灾害防治企业对自然地质动力现象进行勘查之前要通过国家有关部门的认可才能进行。这是资金运动过程中与工业企业的资金运动在空间位置确定上的差异，是地质灾害防治活动特有的经济关系的反映。

2.3.2产成品没有实物形态

工业企业的生产过程结束，产成品有时要在企业留滞一段时间。产成品一般是实物形态。地质灾害防治活动企业产出的安全品不会在企业留滞，没有实物形态，具有信息产品的特征。

2.3.3“惊险的一跃”在生产过程进行之前

工业企业的产成品要在市场出售换回货币资金。这一环节完成，资金就完成了一个循环，一个产品的物质生产过程也就完成。这一阶段是价值实现阶段，这是一个十分重要的环节，马克思说这是“惊险的一跃”。产品是否适应市场需要，产品的质量性能，产品个别劳动与社会平均劳动的差别，都要在这一环节上表现出来。如果产品不是社会所需要的产品，那么就卖不出去，产成品就完不成“惊险的一跃”。如果产品的质量、性能不高，那么买者就不愿买，或低价卖或销售不畅，完成“惊险的一跃”就很困难。产品的价格要以市场上的价格表现出来。售价与成本之差是产品生产者的利税，如果售价高于成本，那么产成品转化为货币资金，也就大于投入的生产要素成本，否则转化的货币资金或等于或小于投入的生产要素成本，企业就没有利润。地质灾害防治活动企业的产成品是安全品，一经生产出来，立即就被势承灾体的所有者或占有者、使用者直接享用，看不到直接的惊险一跃过程，没有产成品直接转化为货币资金的过程，即不是用产成品直接在市场上交换成货币。但是地质灾害防治活动要继续下一生产过程就必须获得货币资金的补充，谁来补充，这一问题涉及到地质灾害防治活动特有的经济关系：自然地质灾害应由政府再投入货币资金，人类直接诱发地质灾害应由诱发者投入资金。尽管地质灾害防治活动的产成品没有直接的“惊险的一跃”过程，但仍有产品质量和个别成本与社会成本的差别问题存在。显然，对地质动力现象的产生、发展和变化认识结论常与实际不符，则必失信于人，企业要在“惊险一跃”中摔伤。如果减灾投入比承灾体的损失还大，那么减灾企业的继续存在就没有意义，“惊险一跃”之后也就难以再获得出资人的投资了。然而，对于出资人来说，从事地质灾害防治活动的企业对地质动力现象的产生、发展和变化认识结论与实际相符的程度却是投资产生效益的关键之一。因而从事地质灾害防治活动的企业的“惊险一跃”不在产品生产出来之后，而在资金投入之前。信誉程度、企业等级是地质灾害防治效益的分析指标。

2.3.4社会财富总量即时不增

在市场经济中，一般经济活动在“看不见的手”的指挥下，自觉不自觉地从自然界获取物质和能量，增加社会财富。而地质灾害防治活动是动用已经获得的社会物质财富防止更大量的已经形成的社会物质财富损失，其基本出发点和归宿点是如何减少灾害给社会经济和资源带来的破坏与损害。这个特性说明，除非结合其他以经营为目的的工程或间接影响，一般地，地质灾害减灾工程没有资金回流，投入资金的成本都会被安全品的价值即时抵消。

3地质灾害防治活动中资源配置的优化和经济效益再定义

3.1资源配置的优化

资源的有效配置是我们研究经济问题的出发点和归宿点。整个社会的资源配置效率与个体经济行为主体的经济效率不同，对个体经济行为主体来说，少消耗、多产出就可以说是高效率，这对于单个的地质灾害防治工程也一样。可是整个社会的经济系统，如果在特定时间和资源数量给定的条件下，要产生最大社会福利才有高经济效率。

经济学给出了实现帕累托效率的三个充要条件：一是交易的最优条件，对于消费品，每一个人对每一种消费品的边际替代率相等。二是生产条件，对有限的资源，每一生产者使用的各种资源的边际技术替代率相等。三是产品替代的边际条件，对每一种产品和对消费该产品的每一个人来说，产品生产的边际转换率等于消费品的边际替代率。这三个条件也是市场的最优条件。

从这三个条件中我们可以看到社会应该分配给地质灾害防治的资源是多少。但是，我们前面提到安全品，尤其是对纯自然因素可能导致的地质灾害防治生产的安全品近乎纯公共物品，而纯公共物品使得市场失灵。因此，要能在宏观上获得最佳经济效益，仅靠市场去调节，上述三个条件就实现不了。上述三个条件是严格准确的，理论上可以进行测算分析，找到资源投入的最佳量，但是操作起来相当困难。

帕累托效率给出了逻辑严密的经济效率定义，但现实中能够实现帕累托效率的完美政策不多，大多数情况下，公共政策都会使一些人的处境变坏。为解决这一问题，产生了补偿定理。如果不能实现一个人或一些人的福利增加，而任何人的福利不减，事实上还可以有更优的决策。假如政策A实施时资源利用的状态为原状态，引入政策B并实施后的资源利用状态为新状态。如果政策B的实施，使社会净收益大于实施政策A时的原有状态所获得的社会净收益，就可以认为是一次帕累托改进。受益者可以将其增加的福利转移给福利损失者一部分用以补偿其损失，如果在政策B的实施中没有实现福利转移称为潜在的一次帕累托改进，如果福利转移实现了就称为一次实际的帕累托改进。不管是潜在的改进，还是实际的改进都使资源的配置进一步优化了，经济效率提高了，这就是希克斯－卡尔多补偿检验（Hicks-Kaldor Compensation Test）思想。这一思想给出的原则被称为补偿定理。

如果社会净损失必须发生，那么使社会净损失可减少的一次政策改进，也应该是一次帕累托改进。假如政策A实施后的资源利用状态为原状态，此时，不管受损失个体成员各损失多少，社会净损失总和为X₁。当改变政策A而实施政策B后，资源利用状态为新状态，在新状态下不管受损失的个体成员的损失如何变化，各是多少，社会净损失总和为X₂。如果X₁-X₂＞0，那么政策B就使资源配置进一步优化。从政策A到政策B所受损失增加者的增加损失量可以得到补偿。若这种补偿在政策B实施后没有发生，我们也称之为从政策A到政策B是一次潜在的帕累托改进；若实际补偿发生了，我们也称之为从政策A到政策B的一次实际帕累托改进。以此为准则衡量政策的优劣，无疑是正确的。这个认识源于补偿定理，我们姑且称之为补偿定理推论。

3.2经济效益的再定义

通过上面的分析，按经济效益的通常定义，地质灾害防治经济效益似乎可以理解为投资者投入资源，地质灾害防治企业生产出安全品的势损失与投资者投入的资金之比。但是，在通常的经济效益定义中，投入是对生产产品的投入，产出是生产活动的直接结果，而在上面的理解中，投入没有疑问，可是产出就有问题了。安全品的价值独立于地质灾害防治活动过程之外，并且在地质灾害防治活动之前就已经存在了，因此在理论上说不通，这种理解还存在偏差。

补偿定理及其推论从整体着眼使得资源配置更优，已经不再局限于具体的生产过程，而是对比决策的社会净收益，而且个体资源配置优劣必须以整体资源配置优劣为前提。所以，可以依据补偿定理及其推论，把经济效益定义的内涵和外延扩大。我们把不进行投入，也没有产出的决策称为不作为决策或零决策。至此，我们可以把经济效益定义为：相对于零决策的决策产生的社会净收益。为便于比较，经济效益形式以资金利税率的形式表达为宜。显然，这样的定义包含了通常的经济效益定义。

这样定义的经济效益给出了经济效益评价的方法。获益者可以补偿损失者，即使实际补偿没有发生。净效益最大，也就是收益与总费用之差最大，或总收益与总费用之比最大。由此可见，已有的经济效益定义，用于地质灾害防治，虽然理论上有偏差，但计算式仍然正确。用补偿定理推论来表述地质灾害防治经济效益十分顺畅。就单个地质灾害防治工程来说，把投入资源看成一种损失，没有资源投入时的损失为势损失X₁，有资源投入时的损失为X₂，两种政策下效益的最低水平为X₁-X₂≥r（r是在评价区域内与等量资金可以获得的平均利税额），或（X₁-X₂）/X₂≥nR（R是评价区域内的年平均资金利税率，n是地质灾害防治工程的设计寿命年限）。就地质灾害防治的区域经济效益而言，如果把势损失按大小排队，再把减灾投入相应地列出来，那么每一个项目都有一个经济效益。现按经济效益从大到小依次排队，当经济效益小到等于其他行业资源投入的平均的资金利税率时，大于或等于这个经济效益水平以上所有项目所需资源投入之和，即为当期政府应投入的资源数量。政府投入这样的资源量在宏观上能够接近实现帕累托效率。这就是说，向地质灾害防治投入资源的边际利税和是递减的，当边际利税和等于其它产业的平均边际利税和时，能够接近于帕累托效率。如果政策B是从无限多个方案中比选出来的，那么，就类似于用弦位法或牛顿法解方程，其解无限接近精确解一样，其资源配置效果无限接近于帕累托效率。

‘贰’ 万年县强化地质灾害应急措施，得到了哪些有效救助

引言：在最近以来的自然灾害不断侵袭着各个地方，给每一个地方的人都带来了不同程度的损失。但是自然灾害带来的损失是不可避免的。那么在这些情况发生的时候，积极和尽快的采取一些保护措施，也是能够尽快的及时止损的。并且可以更好的加快恢复而造成不必要的损害。那么万年县在受到了自然灾害的破坏后，都采取了什么有效的措施来及时避免更多的损失。

三：随机应变的落实方案。

在突如其来的地质灾害面前，一定要做好随机应变的救援方案。如果出现突发情况，一定要及时更改应急救援方案，这样可以更好的完善指挥措施保证一定人们的人身安全，有条件可以加以演练应急避险传授遇险自救方式。

‘叁’ 地质灾害调查评价的技术方法

地质灾害调查评价的方法有遥感解译、地面测绘、地球物理、地球化学、山地工程、钻探、试验等。这些方法各有特点。

1.主要技术方法

(1)遥感图像解译

遥感图像能直观地显示区内地形、地貌、地质和水文的整体轮廓与形态，可以宏观认识调查区的自然地理、地质环境，指导调查工作的整体部署，减少盲目性，节省人力、物力的投入。

(2)工程地质测绘

工程地质测绘是地质灾害调查评价最基本、最经济的手段。其成果有利于指导物探、钻探和山地工程及试验工作的部署，应首先开展。

(3)地球物理勘探

地质灾害调查评价中常用的物探方法有电法、弹性波法、放射性法、重力法、磁法、热测量法、扩散法、综合测井法等类型。物探方法设备轻便、成本低、速度快、覆盖面大，与钻探、山地工程、地面测绘相结合，既可以节约投资，又可取得有效的成果，但要注意物探结果具有多解性，并受应用前提和现场条件的制约。

(4)钻探

钻探方法用于获取深部地质资料，具有成果直观、准确并能长期保存等优点，可以进行综合测井、录像、跨孔探测、长观和变形监测。不足是受交通运输、地形和场地等条件的限制，耗资较大。

(5)山地工程

山地工程分为轻型山地工程(试坑、探槽、浅井)和重型山地工程(竖井、平斜硐、石门、平巷等)。山地工程是地质勘查的重要手段，技术人员可直接观测岩土体内部结构、构造、断层、软弱夹层、滑带、裂缝、变形和地压等重要地质现象，获取资料直观可靠。还可以进行采样、原位测试，为物探、监测乃至施工创造有利条件。山地工程施工受地层岩性和其他条件限制，为保证施工安全，要认真研究论证防范措施。

(6)试验

试验是研究地质体的材料特性，即物理性质、水理性质、力学性质及其赋存环境(如地下水、地应力、地温等)的重要手段，是地质灾害调查评价中复杂地质条件下地质参数选取的重要途径。

2.选择方法的原则

方法的选择应以调查工作的任务要求、阶段以及地质灾害的特征为依据，以期使用最基本、简便易行的方法，以最低的投入，取得有用且好用的资料，实现最好的减灾效益。

1)针对性:要根据现场踏勘和前人资料，初步判定地质灾害的性质，有针对性地选择勘探方法，避免盲目工作，做到事半功倍。

2)实用性:力求以最简单的方法解决最复杂的问题，不刻意追求新奇复杂的技术方法。

3)简单高效:尽可能采用操作简便、易于搬运、环境适应性强的设备。

4)经济合理:在能满足调查评价任务要求的前提下，尽可能降低工作量。

3.方法的配置

方法的配置要充分考虑调查工作的阶段性，方法自身的适用性，方法之间的互补性、互验性，技术和经费的可行性。

钻探和山地工程对物(化)探有很强的互补性和互验性。先用钻探对地面物化探结果进行验证，提高其成果的准确性和推广价值。再进行测井和跨孔探测，拓宽物探的勘测范围，以取得更好的成效。钻探要投入到关键部位，每个钻孔都应综合测井，进行变形监测等，发挥其较多的功能。

试验用于查明灾害体的地质特性和赋存环境，提供岩土体物理力学参数和水文地质参数，要结合其他工作统一部署。试验常常成为解决复杂地质问题的有效途径。

实践表明，如果地质测绘工作细致深入，轻型山地工程配合得当，物化探工作针对性强，就可以大大降低钻探工程量，少用甚至不用重型山地工程。

‘肆’ 震害信息的识别与提取

( 一) 地震灾害的分类

根据地震灾害的成因，地震灾害可分为直接灾害、次生灾害和间接灾害三种 ( 谢礼立等，1988; 肖承邺，1992; 王劲峰，1995) 。

1. 直接灾害

直接灾害是指因强烈地震和地面破坏作用引起的建筑物结构破坏、倒塌及城市生命线系统的损毁，是造成人员伤亡和经济损失的最直接原因。城市生命线系统主要包括供水系统、供电系统、供气系统、通信系统及交通系统，地震后城市生命线系统的破坏将严重影响震后居民的正常生活，给地震后的应急救援和恢复重建工作带来障碍，同时城市生命线系统的破坏也容易引起一些次生灾害的发生，从而造成极大的经济损失。汶川地震震级高、震源浅，在广泛的范围内造成了极为严重的生命、财产损失和生态灾难，引发的直接灾害有房屋建筑、工程设施、道路桥梁等损毁。汶川地震中，14 个县 ( 市) 的道路受到了极大破坏，其中包括都汶公路、213 国道、105 国道、210 国道等主要道路以及一些省道和县道 ( 图4 －17) 。图4 －18 和图4 －19 显示的是地震前和地震后北川县西城的景象，地震前的北川县西城一片繁荣景象，有近 50 栋高楼，地震后几乎成为一片废墟，建筑物倒塌、损毁情况严重，只有几座孤零零的楼房未倒。

图 4 －17 汶川地震中国道 213 公路破坏情况

图 4 －18 地震前繁华的北川县西城

图 4 －19 地震后的北川县西城

2. 次生灾害

地震的次生灾害是指因地面震动或地面破坏作用造成的泥石流、崩塌、滑坡和碎屑流、堰塞湖等地质灾害。根据形态、分布位置、斜坡、沟谷和水系特征，汶川地震的泥石流可分为坡面泥石流和沟谷泥石流，坡面泥石流是汶川地震中分布最为广泛的地质灾害类型。

图 4 －20 反映出了上述的几种次生地质灾害。

图 4 －20 几种典型的次生灾害

3. 间接灾害 ( 潜在灾害)

间接灾害是指地震灾害所引起的各种社会灾害，例如停工停产、经济失调、社会混乱、疾病流行、心理创伤等，以及潜在的生态、环境破坏等。次生灾害和间接灾害是直接灾害造成的连锁反应，是在前者的基础上产生的派生现象。

( 二) 震害遥感影像特征分析

对于都江堰市紫坪铺镇，通过对比分析及目视判读地震前、地震后两时相遥感影像，把主要震害信息分成以下四类: 山体滑坡、建筑物破坏、临时简易房和土地类型的改变。见图 4 －21 至图 4 －24。

严格来讲，“临时简易房”不属于震害信息的范畴，但是其确实是由地震灾害产生的变化信息，所以本文将其列入震害信息的范畴，作为研究对象。

图 4 －21 山体滑坡

图 4 －22 建筑物破坏

图 4 －23 临时简易房

图 4 －24 土地类型的改变

从震后影像中识别不同的震害信息需要依靠若干要素和特征，主要有形状、大小、阴影、色彩色调、纹理、位置、空间分布等信息。尽管不同的震害信息在遥感图像上具有相应的特征，但是这些特征容易由于地震破坏强度以及发震季节的不同而有所差异 ( 张景发等，2001) 。所以为了提高对震害信息识别的效率与准确度，有必要在解译 ( 提取) 震害信息之前了解不同震害类别的几何形态、观测指标以及对遥感影像的要求。本节将不同震害信息的特点总结如下 ( 表 4 －6) 。

表 4 －6 遥感震害信息解译的相关要求

了解遥感震害信息解译的相关要求后就可以进行影像判读和解译，根据相关参考文献，简单总结了主要震害信息的遥感影像特征 ( 张德成，1993; 王丹等，1997; 陈鑫连等，1995) ，如表 4 －7 所示。

表 4 －7 主要震害信息在遥感影像上的特征

续表

( 三) 建筑物遥感影像特征

建筑物 ( 构筑物) 的倒塌给地震灾区人民的生命和财产带来了巨大损失，是震害信息重要的组成部分之一，如何从地震影像中准确获取损毁建筑物信息是震害信息提取的难点和重点，也是学术界研究的焦点问题。建筑物遥感影像特征至关重要，是正确识别和提取建筑物信息的前提条件，本节特别对比分析了正常建筑物与损毁建筑物在遥感影像中表现出的不同特征。

1. 正常建筑物的遥感影像特征

任何建筑物都有自己固定的几何形态和外形轮廓，多为长方形或其组合。住宅区建筑物比较密集，在影像上可以看见清晰的长方形外形和纹理信息，并且图像规则有序; 政府机关、事业单位等机构的用房面积一般比住宅大; 城镇老旧平房面积较小，高度较低; 学校房屋布局具有规律性，体育场则是个特例; 城市生命线系统工程用房与相关建筑物或构筑物是相连的; 工业用房的遥感影像特征是面积大并且与工业构筑物相连接 ( 张景发等，2002) 。

2. 损毁建筑物的遥感影像特征

倒塌建筑物的影像特征主要包括: 建筑物外形轮廓特征消失，无完整的几何形态和纹理信息，或表现为不具备规则外形的几何形态，或外形图案凌乱，轮廓不清，倒塌物表现为色调杂乱的斑点状，太阳光照呈漫反射状态，建筑物本影和落影被破坏，房屋布局特征消失，相邻街道或人行道被堵塞或者无法辨认。有些建筑物倒塌后的影像特征也表现为建筑物的平面几何形态遭到破坏，纹理的韵律性被破坏，倒塌部分在影像上呈暗色或黑色，分布为无规则的斑点状，使原本规则的色彩 ( 色调) 发生了变化，房屋间隔还可辨认; 也存在建筑物的几何形态完整，但是可能已经完全塌落的情况，需要结合其他特征来判断。

( 四) 震害信息的人工提取

由于数据条件的限制，地震前、地震后两时相遥感影像时间间隔较大 ( 6 个月) ，并且跨越了不同季节，使得之前计算得到的变化信息二值图像 ( 图 4 －14 和图 4 －16) 中不可避免地夹杂着非震害信息，主要包含有不同季节植被覆盖和耕地的变化，以及少量的土地利用类型的改变等。因此，为了提高震害信息提取的精度，剔除这些非震害变化因素，需要对变化二值图像进行人工解译，正确地提取其中的震害信息。

所谓人工提取 ( 人工图像解译) 是指借助影像的大小、模式、色彩、色调、阴影、形状、纹理和位置等判读标志，人为提取目标地物的过程。本研究中，对于直接灾害信息( 被破坏的建筑物、道路、桥梁等) ，利用表 4 － 7 中建立的解译标志，进行人工图像解译;对于次生灾害信息 ( 滑坡、崩塌、泥石流等) ，除了需要根据色彩、色调、纹理等解译标志确定外，还需要参考某类灾害的地学原理及形态特征，进一步提高识别和分类的精度，为此采用地理信息解析方法。

地理信息解析是指赋予灾害体空间信息以及建立各要素之间的空间关系，然后求解其位置、边界和规模的过程，主要包括: ① 赋予灾害体空间信息。根据建立的次生灾害类型、几何形态及发育环境的解译标志，结合 GIS 平台下其他矢量、栅格数据进行配准、叠置分析，明确灾害体的类型并勾画出大致位置，进行编号。② 确定灾害体空间位置、边界和规模。根据之前的标注和编号，在同一调查区从北到南、从西到东 ( 同一纬度时) ，对灾害体逐一进行解译识别，确定各灾害体的类型、边界以及规模 ( 在影像上速算其覆盖面积) 。如果在非紧急、正常工作流程下，应当把灾害体信息在 GIS 平台上矢量化，利用GIS 功能较强的软件 ( ArcGIS、EＲDAS) 计算出更加准确的位置、边界和规模信息。

利用上述人工图像解译和地理信息解析方法，从震害信息二值影像中提取得到最终震害信息 ( 图 4 －25) ，图 4 －26 是变化信息叠合震后 QuickBird 影像的空间三维表达，其中的白色区域为震害信息。

图 4 －25 震害信息二值图像

图 4 －26 震害信息的空间三维表达

‘伍’ 地质灾害调查

进入20世纪以后，在社会变革和科技进步的双重驱动下，全球经济进入快速发展阶段。与此同时，自然灾害发生频次不断增加，环境污染日益扩大，成为威胁经济社会发展的重大问题。据联合国国际减灾战略机构统计，重大地质灾害从1900～1909年的40次增长到2000～2009年的358次(图6-3)。为了应对日益增多的自然灾害所带来的巨大挑战，20世纪80年代末，联合国大会上通过关于成立国家减灾委员会的决议，提出“国际减轻自然灾害十年”计划，由此推动各国政府把减轻灾害列入国家发展规划。针对地质灾害，专门成立了国际滑坡研究组等组织，实施全球地质灾害编图计划。2000年联合国通过了国际减灾战略，成立了相应的国际减灾战略机构，继续推进各国的减灾行动。2005年1月，第二届世界减灾大会在日本神户召开，与会专家学者们一致呼吁加强区域综合减灾能力建设，提高应急管理水平，从而实现区域的可持续发展。目前，各个国家的地质调查部门均把地质灾害的调查、监测和防治作为其重要的工作内容。

图6-3 1900～2009年世界地质灾害发展趋势示意图

美国地质调查局长期致力于滑坡、地震、火山等地质灾害的研究和预警预报工作。经过长期的积累与努力，美国地质调查局成为世界公认的滑坡灾害权威机构，设有国家滑坡信息中心，负责滑坡灾害研究并提供实时灾害信息。2000年，美国地质调查局制定了《国家滑坡灾害减灾战略》，确定了美国减轻滑坡灾害的重点工作方向，包括滑坡过程与发生机制研究、灾害填图与评估、实时监测、信息收集传输与解译、指导与培训、公众教育、灾害防治、应急反应与救灾9大方向^［8］。目前，正在执行滑坡灾害项目2005～2010年规划，强调采用新的机理模型和监测技术来研究滑坡灾害。挪威地质调查局和挪威岩土工程研究所等机构联合开发建立国家滑坡灾害数据库，对挪威境内的滑坡进行登记入库，包括灾害分布图、危险性分区图、滑坡历史数据、灾害评价资料等。从2004年开始，挪威地质调查局负责进行全国的滑坡灾害填图。澳大利亚1994年启动的国家环境地质科学填图协议，把灾害调查、灾害风险评估作为其中一项重要的内容。澳大利亚地球科学机构与地方政府合作进行滑坡灾害调查与评估工作，重点对发生滑坡的区域开展灾害预测，对滑坡易发区进行灾害风险评估。日本泥石流灾害发生频繁，不得不投入大量的人力、财力进行泥石流灾害研究，取得了显着的成效。近年的研究工作重点强调利用先进技术建立泥石流原型综合观测系统，同时进行一系列规模大小不一的模拟实验，开展泥石流产生、搬运和堆积机理的理论研究^［9］。

近年来，国外地质灾害调查的主要研究集中在以下几个方面:

(1)地质灾害数据库及灾害的风险填图。例如，意大利建立了GEOS数据库，收集的数据包括岩石、古今滑坡、对人造建筑的损害、土壤最易过饱和和滑动的地区、河道特征等。根据需要，可以绘制各种1∶10万至1∶25万比例尺的图件，如脆弱性图、洪水多发区图等。加拿大启动了自然灾害填图项目，目的是提供加拿大自然灾害的背景信息，包括历史事件数据和风险图等。美国编制了自然灾害风险图，表明了易受各类自然灾害危险的地区。

(2)地质灾害预测和预警系统。在进行灾害预警系统研究中，广泛采用了现代化的技术方法。例如美国采用GIS技术确定各个地区对地震灾害的脆弱性，并实时监控地质活动带获取相关数据。

(3)先进技术在地质灾害调查中的应用。例如，采用遥感技术对中小流域地质灾害进行区域性评价，查明地质灾害时空分布规律，结合地面调查划分地质灾害危险性等级。同时将灾害危险性等级与土地资源的可利用性联系起来，使地质灾害研究成果更容易为公众所接受，扩大成果的应用服务。

(4)灾害系统和灾害链的研究。研究表明，各种地质灾害的发生有着成生联系，往往会发生连锁反应，例如大洪水常伴生有滑坡、泥石流、地面塌陷等灾害。由于灾害的共生性使灾害事件和灾害系统非常复杂，对单一灾害的研究往往不能解决实质性的问题，各国加强了对地质灾害系统的研究。

‘陆’ 哪里可以找到即时的地质灾害信息

地质专业知识服务系统里面有地质灾害专题，以GIS方式呈现地质灾害的分布、灾害情况和一些具体的数据，可以进入这个系统在菜单栏的专题应用里找到地质灾害数据，点击就进入地质灾害服务应用了，可以通过右侧的条件进行选择精准定位自己想要的内容，内容会在左侧地图上呈现出来。

‘柒’ 山西省孝义市地质灾害治理 获取国家资金补贴

一、今年灾情及我部防范工作情况

今年，我国气候极端异常，部分地区前旱后雨，瞬时暴雨，持续强降雨，导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害多发频发群发。1至6月，全国发生19522起，造成464人死亡和失踪，直接经济损失18.61亿元，分别比去年同期增长932.3%、177.8%和190%。

国务院领导高度重视地质灾害防范工作，今年上半年作出60多次重要批示，为我们工作指明了方向。我部坚决贯彻落实国务院领导批示精神，年初开始早研判、早部署、早检查、早落实，采取多种手段严防严控。一是精心部署，先后8次召开全国和重要地区的汛期防范工作会议，多次发文和联合相关部门发文，进行再动员、再部署、再落实。二是检查督促，近百次派出由部领导和司局领导带队、相关部门参加的工作组检查指导。三是强化应急，派出88名专家长期驻守18个重点省（区、市），指导排查、监测预警和群测群防等。多次启动应急响应，在玉树地震和关岭滑坡等灾害发生后，第一时间组织开展隐患排查，协助和指导防范次生灾害。四是重点防范，把地震灾区和三峡库区作为重中之重，派出150名专家协助四川、青海、重庆、湖北四省（市）开展排查和巡查，并在全国范围内部署开展人口密集地区、交通干道和重要工程周边灾害点再排查。五是联控联防，加强与气象、水利、铁路、交通运输、教育等部门的协作配合，发挥部门优势，落实防灾责任，提升防控能力。

通过以上工作，今年上半年地质灾害防范取得了显着成效。转移受威胁群众20多万，成功避让477起，避免人员伤亡14839人。仅6月一个月，全国共成功预报320起，避免人员伤亡11014人，避免直接经济损失1.38亿元，为历年来单月最多。与2009年1至6月相比，今年同期地质灾害发生数量增长了近10倍，而造成的人员死亡失踪人数同比大幅减少。

重点地区防范工作取得了很大的成效，成功预报和避免多起重大地质灾害。三峡库区已连续7年未因地质灾害导致人员伤亡。汶川地震灾区2年多来，虽然地质灾害多发频发，但灾民安置点未因地质灾害导致人员伤亡，实现了主汛期地质灾害无重大群死群伤的目标。玉树地震灾区隐患排查迅速完成，重要隐患均被严密监控或应急排危除险。

二、以往地质灾害防治工作主要成效和存在问题

1998年政府机构改革，地质环境队伍（工程地质队、水文地质队）作为地勘队伍的组成部分连同地勘费一并下放地方。地质灾害作为地质环境工作的一部分，是在机构改革之后的10年来逐步成为一项重要职能，越来越受到重视，三定规定我部的职能是组织、协调、指导、监督。近年来，地质灾害防治工作经历了调查、普查、工程治理从无到有的过程，初步形成了以地质灾害调查为基础，以三峡库区、地震灾区为重点的，少数隐患点实施专业队伍监测，绝大多数采取群测群防监测，逐步开始重大隐患点工程治理的格局。

1、在山区县地质灾害调查基础上形成了群测群防体系

从2003年至2008年，在地质灾害易发区部署完成了1640个县的地质灾害调查与区划工作，基于此项成果初步建立了以群测群防为主的地质灾害监测网络体系。现在全国24万处隐患点均已纳入群测群防体系，有10万群测群防员。实践证明群测群防是我国地质灾害防治工作的一大创举，是在现行条件下最为有效的监测体系，创造了无数的奇迹，挽救了大量生命，取得了巨大成功。

1640个县的调查评价程度很低，每个县只安排20万元经费，只能做一些地表肉眼观察工作，基本查清了房前屋后小开小裂小缝，但对较远距离的、具有隐蔽性的、比较复杂的地质灾害隐患还没有查清楚。群测群防体系不健全，主要依靠兼职，缺少必要的经济待遇和设施配备。原因是地质灾害多数分布在山区，大多数都是贫困县，县乡政府在财政上都比较困难。

2、组建了部级和省级及三峡库区地质灾害监测机构

目前全国已形成了由1个国家级地质环境监测院、32个省级监测总站、233个市级监测分站和166个县级监测站组成的全国地质环境监测体系。初步建立了三峡库区滑坡崩塌专业监测网。在典型地区开展了突发性地质灾害专业监测示范工作。

问题是全国地质灾害行政管理人员太少，越到基层越少，绝大多数县一个专职人员也没有。香港的土木工程拓展署的土力工程处有700多人从事地质灾害管理，我们全国都算上专职管理人员也不到他们的一半。市、县级地质环境（地质灾害）监测机构建立的还很不普遍，绝大多数市、县没有地质灾害监测机构，现有的机构也还存在着人员少，技术人员更少的问题。经费普遍没有保障，少数机构的经费纳入财政预算，多数是自收自支，与其公益性服务机构性质很不相宜。

3、法规规章逐步完善，管理工作逐步加强

国务院于2003年颁布了《地质灾害防治条例》。全国已有29个省（区、市）颁布了相关的地方性法规或规章。国务院先后发布《国家突发地质灾害应急预案》和《全国地质灾害防治“十一五”规划》。各省（区、市）和大部分地质灾害易发区的市、县均发布实施了突发地质灾害应急预案和地质灾害防治规划。2009年我部印发了《国土资源部突发地质灾害应急响应工作方案》，建立了较为完善的地质灾害应急响应机制。建立了部省两级应急专家队伍。2009年，在全国开展以县（区、市）为对象的群测群防 “十有县” （有组织、有规划、有经费、有预案、有制度、有宣传、有预报、有监测、有手段、有警示）建设，已建成321个。在全国推进地质灾害防治行政管理、事业支撑、应急处置、专家咨询、中介服务“五条线”建设，努力提高地质灾害防治能力和水平。2007年以来，在全国先后开展“农村地质灾害防治知识万村培训行动”和“县、乡、村干部国土资源法律知识宣传教育培训”，培训基层干部、监测人员和群众、学生300多万人。2010年，正在在全国开展针对基层国土所和群测群防员的地质灾害防治评估、巡查、宣传、预案和人员“五到位”宣传培训活动，培训10万人。

4、各相关部门的工作配合逐步加强

从2003年起，我部与气象局合作开展地质灾害气象预警预报，截至2009年，国家、30个省（区、市）、223个市、1035个县开展了这项工作。今年我部与气象局又共同研究进一步提高预警预报的精度，联合发文要求所有市、县都要开展这项工作。我部与建设、交通、铁道等部门联控联防，相关部门对建设工程区、交通干道等的地质灾害防治工作逐步加强。今年我部与交通部、铁道部联合发文，就汛期地质灾害防治共同部署， 2次邀请10多个部委联合召开视频会议，共同开展汛期检查，取得较好效果。

三、今后地质灾害防治工作需要加强的工作和需要解决的问题

地质灾害防治已经是中央领导高度重视、社会各界普遍关注、人民群众充满期盼的大事。我们一方面坚决贯彻落实国务院领导批示指示精神，加强应急响应和应急处置。一方面积极探索深化改革完善地质灾害防灾减灾体系。

1、进一步开展地质灾害调查、普查、排查等基础工作

为建立完善的地质灾害防灾减灾体系，必须加大基础工作力度。全国应开展全面的地质灾害调查，重点地区（300万平方公里）详查工作应加快进度，地震灾区、三峡库区等应做到普查，排查工作应纳入基础工作由专业队伍承担，并每隔一年排查一次，人员集中区附近2000米范围要提高工作程度，部署一批必要的工程勘查。

2、建立市、县地质灾害（地质环境）监测机构

建立市、县地质灾害（地质环境）监测机构是必要的，地下水、地面沉降、地面塌陷、矿山地质环境、地质灾害等都需要监测，各地的监测机构可以根据不同地区特点有所侧重。监测机构承接地质灾害调查、普查、排查等基础工作成果，可以根据成果、根据群测群防员分布，划定每个群测群防员的监测区域、监测隐患点、巡查路线等，使地调成果发挥作用。

3、以村支部书记、村长、村民小组长为主加强群测群防员队伍

实践证明村支部书记、村长和村民小组长担当群测群防员是最合适人选，他们了解当地情况、熟悉村民、富有责任心。他们当群测群防员遇有灾情险情最方便报告乡镇政府，立即就能使基层政府直接组织抢险救灾。应该给这支群测群防员队伍统一的经济待遇，应由中央财政承担他们的补助经费，这样就能把群测群防的水平提高到现阶段最高水平。

4、国家级和市、县级地灾防治指挥协调能力建设是当前应该加强的两个重要环节

地质灾害现在已经成为非常重要的自然灾害，今年暴雨导致人员伤亡90%属于地质灾害。建议在国家层面成立国家地质灾害防治指挥部，我部作为办公室单位，组建地质灾害防治应急中心。

地质灾害防治关键在基层，而我们基层最为薄弱。要加强市、县防灾减灾体系建设，形成中央出资由专业的地勘单位进行地质灾害调查，成果由市、县两级地质灾害（地质环境）监测机构承接，群测群防员使用，发现灾情险情报告市县、乡政府应急处置的防灾体系。

5、进一步加大重大地质灾害治理资金投入

《地质灾害防治条例》规定由中央和省级政府负责特大和重大地质灾害治理，现在用于面上的治理资金中央每年出资仅9个亿，与各地需求相比杯水车薪。如能增加到每年40个亿治理进度会大大加快。三峡库区、地震灾区之所以防灾工作做得好，与国家投入力度大是直接相关的。现在有些省级政府也出一些资金，但不普遍，也没有形成制度。各省都应该每年有专项纳入财政预算。市、县两级的地质灾害（地质环境）监测机构的工作经费也应纳入地方财政预算。

‘捌’ 地质灾害风险评估方法

滑坡泥石流等地质灾害的不确定性决定了其评估方法采用非确定性分析方法。该类方法是基于地质灾害预测理论的广义系统科学原理，在类比法的基础上发展起来的一类研究方法。随着概率论、数理统计及信息理论、模糊数学理论用于地质灾害预测，目前已形成了多种预测模型，其预测成果可相互对比、检验，从而可使预测成果更具合理性、科学性。目前常用的非确定性分析方法主要有以下几种。

一、参数合成法

参数合成法又称专家经验指数综合评判法。它是最为简单的定量评估方法。该类模型主要是建立在专家丰富的经验基础之上的，通过专家打分法等途径获取专家经验知识，专家选择影响地质灾害的因子并编制成图。根据专家的经验，赋予每个因子一个适当的权重，最后进行加权叠加或合成，形成地质灾害危险性分区图。

它的主要优点是：①可以同时考虑大量的参数；②可以应用于任意比例尺的区域和单体斜坡稳定性评估；③大大降低了隐含规则的使用，定量化程度提高；④整个流程可以在GIS的支持下快速完成，使数据管理标准化，时间短，费用少。主要缺点有：①主观性较强，不同的调查者或专家得出的结果无法进行比较。权值的确定仍含有不同程度的主观性；②隐含的评判规则使结果分析和更新困难；③需要详细的野外调查；④应用于大区域评估时，操作复杂，模型难以推广。

二、数理多元统计模型法

该方法是通过对现有地质灾害及其类似不稳定现象与地质环境条件和作用因素之间的统计规律研究，建立相关的预测模型，从而预测区域地质灾害的危险性。该类模型方法很多，如回归分析、判别分析、聚类分析方法等。

统计分析的前提是已知学习区（训练区）的地质灾害分布情况，根据数理统计理论，建立影响参数和地质灾害发生与否的数学统计模型，在测试区得到验证后，将其应用到地质环境相同或相似的地区，预测研究区的灾害危险性分布规律。因此，统计分析方法评估的结果的可靠度直接取决于测试区原始数据的精度，模型也不能在任何地区推广使用。尽管如此，大量的研究表明，统计分析是目前最为适用的区域地质灾害危险度评估区划方法，它有严格的数理统计理论作基础，数学模型简单易懂，而且与GIS技术能够很好地结合，使庞大的数据得到合理的标准化管理、分析与储存。

多元统计分析中的主成分分析和因子分析方法在环境统计方面有不少成功的应用。将这两种方法结合起来的主成分－因子分析法可以应用于多变量的因子赋权研究（吴聿明，1991）。主成分－因子分析法的主要思想是（应农根，刘幼慈，1987）：在所研究的全部原始变量中将有关信息集中起来，通过探讨相关矩阵的内部依赖结构，将多变量综合成少数彼此互不相关的主成分，以再现原始变量之间的关系，并通过因子荷载矩阵的轴正交或斜交旋转，进一步探索产生这些相关联系的内在原因。

此方法适用于区域地质灾害空间预测研究，对一定地区土地利用、国土开发、城市规划具有宏观指导作用。

三、层次分析法

层次分析法是对一个包括多方面因子而又难以准确量化的复杂系统进行分析评估时，根据各因子之间以及它们与评估目标的相关性，理顺组合方式和层次，据此建立系统评估的结构模型和数学模型；对模型中的各种模糊性因子，根据它们的强度以及对影响对象的控制程度，确定标度指标和作用权重；将这些指标作为基本参数，代入评估模型，逐级进行定量分析并最终取得评估目标。根据地质灾害风险系统组成，大致可通过4个层次的统计分析完成评估工作：以各种要素为主体的基础层统计分析；以危险性、易损性、减灾能力为目的的过渡层分析；以期望损失为目标的准则层分析；以风险度或风险等级为最终目标的目标层分析。

四、模糊与灰色聚类方法

模糊聚类判别法模型以模糊数学理论为基础。由于地质灾害系统的复杂性，用绝对的“非此即彼”不能准确地描述地质灾害系统的客观实际，存在着“亦此亦彼”的模糊现象，不能用1或0二值逻辑来刻画，而需用区间[0,1]的多值（或连续值）逻辑来表达。而模糊数学理论正是适用于地质灾害系统的不确定性，用隶属函数来描述那些边界不清的过渡性问题及受多因素影响的复杂系统的非确定性问题。目前常用的方法有模糊综合评判法、模糊可靠度分析方法及其与层次性原理相结合而派生的模糊层次综合评判法。模糊聚类综合评估的基本步骤是：根据地质灾害风险构成，建立因素集、综合评估集和权重集，确定隶属函数，得到综合评估结果，并进行解释分析。

灰色聚类综合评估法以灰色系统理论为基础，常用于研究“小样本、贫信息不确定性”问题。在地质灾害预测中，可利用灰色关联分析，评估斜坡稳定性各影响因素的影响程度，可以克服通常数理统计方法作系统分析所导致的缺憾，对样本量和样本的规律性无特殊要求。同样可通过灰色聚类中的灰类白化权函数聚类，在考虑多种影响因素的基础上对各研究单元的危险性状态进行判定，进而完成空间预测中的危险性分区。灰色系统的以灰色模型（GM）为核心的各种预测模型还为分析地质灾害预测中的各种时序数据提供了有效途径，成为目前地质灾害实时跟踪预报的常用方法之一。灰色聚类综合评估的基本步骤是：确定聚类白化数和白化函数，标定聚类权，求聚类系数，构造类向量，求解聚类灰数。

五、信息模型评估法

该类模型的理论基础是信息论。用地质灾害发生过程中熵的减少来表征地质灾害事件产生的可能性，因素组合对某地质灾害事件的确定所带来的不肯定性程度的平均减少量等于该地质灾害系统熵值的变化。认为地质灾害的产生与预测过程中所获取的信息的数量和质量有关,是用信息量来衡量的,信息量越大，表明产生地质灾害的可能性越大。该类模型预测法同统计预测模型一样，适用于中小比例尺区域预测。

信息科学现已成为广泛使用的一门科学，但它的产生却只有短短的半个世纪历史。1948年Shannon 发表的着名论文《通信的数学理论》标志着信息科学的诞生。Shannon把信息定义为“随机事件不确定性的减少”，并把数学统计方法移植到了通信领域，提出了信息量的概念及信息熵的数学公式。信息科学研究的对象是信息，它的重要任务是研究信息的提取、信息传输、信息处理、信息存储等。由于现代自然科学发展的综合整体化趋势，各学科的相互渗透、相互联系，经过几十年的发展，使信息量和信息熵的概念已远远超出了通信领域。信息科学不仅应用于各种自然科学领域，而且已广泛应用在管理、社会等科学领域。

运用信息论方法进行地质学领域的矿床预测研究是由维索奥斯特罗斯卡娅（1968）及恰金（1969）先后提出。赵鹏大等在《矿床统计预测》一书中研究了信息量方法在区域找矿工作中的应用问题。晏同珍、殷坤龙等自1985年起，先后多次在陕南及长江三峡库区探索了信息量方法在区域性滑坡灾害空间预测分区中的应用，并与其他方法（如聚类分析、回归分析、数量化理论方法等）的研究成果进行了比较性研究。艾南山、苗天德（1987）研究了侵蚀流域地貌系统的信息熵问题，他们在斯揣勒的流域面积——高程曲线的基础上构造了侵蚀流域地貌系统的信息熵表达式，并据此作为流域稳定性的一种判定指标。Read J. 和Harr M.（1988）首次将信息熵的概念与斜坡安全系数计算的条分法结合在一起。由于地质灾害预测内容的多样性，所以决定了预测理论和方法的非单一性。晏同珍等（1989）将其概括为三类模型预测法——确定性模型预测法、统计模型预测法、信息模型预测法；前两种模型又可分别称其为“白箱”和“黑箱”模型，而信息模型则是介于两者之间。

地质灾害现象（Y）受多种因素Xi的影响，各种因素所起作用的大小、性质是不相同的。在各种不同的地质环境中，对于地质灾害而言，总会存在一种“最佳因素组合”。因此，对于区域地质灾害预测要综合研究“最佳因素组合”，而不是停留在单个因素上。信息预测的观点认为，地质灾害产生与否是与预测过程中所获取的信息的数量和质量有关，因此可用信息量来衡量：

地质灾害风险评估理论与实践

根据条件概率运算，上式可进一步写成：

地质灾害风险评估理论与实践

式中：I（y,x₁x₂x_n）为因素组合x₁x₂x_n对地质灾害所提供的信息量（bit）；P（y,x₁x₂x_n）为因素x₁x₂x_n组合条件下地质灾害发生的概率；Ix₁（y,x₂）为因素x₁存在时，因素x₂对地质灾害提供的信息量（bit）；P（y）为地质灾害发生的概率。

式（2）说明，因素组合x₁x₂x_n对地质灾害所提供的信息量等于因素x₁提供的信息量，加上因素x₁确定后因素x₂对地质灾害提供的信息量，直至因素x₁x₂x_n-1确定后，x_n对地质灾害提供的信息量，反映出信息的可加性特征，从而说明区域地质灾害信息预测是充分考虑因素组合的共同影响与作用。

P（y,x₁x₂x_n）和P（y）可用统计概率来表示，各种因素组合对预测地质灾害提供的信息量可正可负，当P（y,x₁x₂x_n）>；P（y）时，I（y,x₁x₂x_n）>；0；反之I（y,x₁x₂x_n）<；0。大于0情况表示因素组合x₁x₂x_n有利于所预测地质灾害的发生，相反情况则表明这些因素组合不利于地质灾害的发生。

区域地质灾害预测是在对研究区域网格单元划分的基础上进行的，根据不同地区具体的地质、地形条件，采用相应的网格形状和网格大小，进一步结合区域地质灾害分布图开展信息统计分析。假定某区域内共划分成N个单元，已经发生地质灾害的单元为N₀个。具相同因素x₁x₂x_n组合的单元共M个，而在这些单元中有地质灾害的单元数为M₀个。按照统计概率代表先验概率的原理，式（1），因素x₁x₂x_n在该地区内对地质灾害提供的信息量为：

地质灾害风险评估理论与实践

如果采用面积比来计算信息量值，则式（3）可表示成：

地质灾害风险评估理论与实践

式中：A为区域内单元总面积；A₀为已经发生地质灾害的单元面积之和；S为具相同因素x₁x₂x_n组合的单元总面积；S₀为具相同因素x₁x₂x_n组合单元中发生地质灾害的单元面积之和。

一般情况下，由于作用于地质灾害的因素很多，相应的因素组合状态也特别多，样本统计数量往往受到限制，故采用简化的单因素信息量模型的分步计算，再综合叠加分析相应的信息量模型改写为：

地质灾害风险评估理论与实践

式中：I为预测区某单元信息量预测值；Sⁱ为因素x_i所占单元总面积；S₀ⁱ为因素x_i单元中发生地质灾害的单元面积之和。

六、实证权重法

实证权重法（Weights of evidence，）是加拿大数学地质学家Agterberg等（1989）提出的一种基于二值（存在或不存在）图像的地学统计方法，是在假设条件独立的前提下，基于贝叶斯定理（Bayesian’rule）的一种定量预测方法。Bonham-Carter等（1990）和Harris等（2001）都先后应用WOE方法来预测矿产的远景分布。通过对已知成矿情况网格单元的预测因子和响应因子之间的统计分析，计算出权重，然后对各待预测网格单元的各预测因子进行加权综合，最后，通过确定每一单元响应因子出现的概率大小便可得到不同级别的成矿远景区。

Van Westen进一步将模型应用到灾害危险性评估领域。数据驱动权重模拟方法的主要原理是利用滑坡历史分布数据，建立滑坡分布与各影响因子之间的统计关系，即根据在各影响因子不同类别中滑坡分布的统计情况来确定各影响因子对滑坡灾害的贡献率（权重）大小。这种采用数据进行权重确定的方法被称为数据驱动模型。与专家知识模型相比，权重的确定更加科学和可靠，避免了专家的主观性所带来的不确定性。最后，利用另一时期的滑坡分布历史数据对评估结果进行检验和成功率预测，调整不合理的边界，使评估结果更加具有可信度。基于统计学的Bayesian方法的数据驱动权重模型所采用的统计方法更加严谨，充分考虑了滑坡影响因素之间的关系，以及各影响因素与滑坡灾害的关系；并进行影响因素的独立性分析，找出最关键的影响因子。在此基础上计算各影响因素的权重。

七、非线性模型预测法

非线性模型预测法又称BP神经网络法，是把一组样本的输入输出问题变为一个非线性优化问题而建立的预测模型。

鉴于地质灾害系统具有复杂性特点，很难用简单的线性方程表达，因此使一批非线性预测模型迅速发展起来。如分形理论就是通过研究地质灾害系统的自相似性来对地质灾害的运动规律进行研究。易顺民应用分形理论研究了区域性滑坡灾害活动的自相似结构特征，发现在地质灾害活动的高潮期到来前有明显的降维。吴中如、黄国明等依据分形理论提出了滑坡变形失稳判据及滑坡蠕滑的相空间模型，是地质灾害时间预报的一种全新思路。自组织理论探索地质灾害复杂系统如何从无序进化到有序的自组织过程；突变理论主要从定量的角度描述非线性系统在临界失稳时的突变行为，为地质灾害时间预报提供了一种新途径；分形理论则从几何的角度探讨系统内各个层次间的自相似性，应用在地质灾害过程描述及过程预报中，化复杂为简单，化定性为定量；混沌动力学探讨非线性地质灾害系统在其演化过程中的不可逆性和演化行为对初值的敏感性。

人工神经网络（Artificial Neural Network，简称ANN）是由大量与自然神经细胞类似的人工神经元广泛互连而成的网络。网络的信息处理由神经元之间的相互作用来实现，知识与信息的存贮表现为网络元件互连间分布式的物理联系，网络的学习和识别决定于各神经元连接权系的动态演化过程。人工神经网络是一个超大规模非线性连续时间自适应信息处理系统。目前人工神经网络的应用已渗透到许多领域，为学习识别和计算提供了新的现代途径。

人工神经网络使用比较方便，它的信息处理过程同人脑一样，是一个黑箱，如图1-6所示。在实际应用中，和人们打交道的只是它表层的输入和输出，而内部信息处理过程是看不到的。对于不懂神经网络内部原理的人，也可将自己的问题交给这种网络进行解决，只要把你的例子让它学习一段时间，它就可以解决与之有关的问题。这正符合地质灾害预测理论的基本原理和思路。

图1-6 神经网络信息处理示意图

根据人工神经网络对生物神经系统的不同组织层次和抽象层次的模拟，人工神经网络可以分为多种类型。目前已有40余种人工神经网络模型。引用于地质灾害预测评估的多层前馈神经网络模型（Back Propagation,简称BP模型）是目前应用最广泛、发展最成熟的一种神经网络模型，如图1-7所示，它是按层次结构构造的，包括一个输入层、一个输出层和一个或多个隐含层。

图1-7 BP网络模型

实际上，BP模型是把一组样本的输入输出问题变为一个非线性优化问题。我们可以把这种模型看成一个从输入到输出的映射，这个映射是高度非线性的。如果输入节点数为n，输出节点数为m，则神经网络表示的是从n维欧氏空间到m维欧氏空间的映射。

在预测识别过程中，标准样本的选择是否得当，是预测是否成功的关键。一般来说，学习样本最好能涵盖预测对象的所有状态，具有广泛的代表性。在确定网络结构时，一般来讲，一个隐层的三层BP模型已可进行任意精度模拟任何连续函数。隐含层结点数目过少，不能有效地映射输入层和输出层之间的关系；过多，收敛速度过慢。因此，中间层结点数目的选取，需经过反复演算训练，才能得出较为理想的节点数。在计算过程中，为了提高效率，可以适当降低输入结点的数目，减少训练样本的维数，以增加网络的稳定性，同时还可以通过增加冲量项法或者自适应调节学习率、共轭梯度法等方法提高迭代收敛速度。

BP模型运用到地质灾害危险性区划中，可以通过样本区的标准样本的学习建立相应预测网络，从而推广到预测区进行预测。网络的输入层的变量对应于影响地质灾害产生的主要影响因素，变量可以是二态变量，也可以是具体的观测数据。当然由于各变量存在单位或数量级的差异，必须把变量数据经过正规化或标准化处理。输出层对应的是地质灾害预测等级（极高、高、中等、低、极低）的划分，或是危险程度的具体数值表达，如稳定性系数、破坏概率等，这就要求样本区的研究精度较高，指标细化程度较高。

八、地质灾害风险分析与GIS技术

地理信息系统（GIS）是集计算机科学、信息科学、现代地理学、遥感测绘学、环境科学、城市科学、空间科学、管理科学和现代通讯技术于一体的一门新兴学科。具体而言，GIS是指对各种地理信息及其载体（文字、数据、图表、专题图等）进行输入、存储、检索、修改、量测、运算、分析、输出等的技术系统。GIS的主要功能有采集、存储、管理、分析、输出各种数据、数据维护和更新、区域空间分析以及多因素综合分析和动态监测等。GIS不仅可以像传统的数据库管理系统（DBMS）那样管理数字和文字（属性）信息，而且还可以管理空间（图形）信息；它可以使用各种空间分析的方法，对多种不同的信息进行综合分析，寻找空间实体间的相互关系，分析和处理一定区域内分布的现象和过程。当代地理信息系统正向能够提供丰富、全面的空间分析功能的智能化GIS的方向发展。智能化的GIS具有强大的空间建模功能，能够构建各种具有专业性、综合性、集成性的地学分析模型来完成具体的实际工作，解决以前只有靠地学专家才能解决的问题。

GIS把各种与空间信息相关的技术与学科有机地融合在一起，并与不同数据源的空间与非空间数据相结合，通过空间操作与模型分析，提供对规划、管理、决策有用的信息产品。GIS为我们提供了一种认识和理解地学信息的新方式，GIS强大的空间分析功能和空间数据库管理能力为我们研究区域地质灾害提供了一个科学、便捷的崭新途径。

作为数字地球的核心技术之一，GIS经过将近40年的发展，已经成为一种日益成熟的空间数据处理技术和方法。它提供了一种认识和理解地学信息的新方式，已广泛应用于国土资源调查、环境质量评估、区域规划设计、公共设施管理等方面。在地质灾害研究领域，GIS技术的应用已从最初的数据管理、多源数据采集数字化输入和绘图输出，到数字高程模型、数字地面模型的使用、GIS 结合灾害评估模型的扩展分析、GIS与决策支持系统的集成、GIS虚拟现实技术的应用等，并逐步发展与深入应用。

各种地质灾害都是在地球表层一定空间范围和一定时间限度内发生的，尽管不同种类的地质灾害之间、同一种类的地质灾害的不同个体之间大都形态各异，形成机理也是千差万别，但它们都是灾害孕育环境与触发因子共同作用的结果，而这些都与空间信息密切相关，利用GIS技术不仅可以对各种地质灾害及其相关信息进行管理，而且可以从不同空间和时间的尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系，评估各种地质灾害的发生概率和可能的灾害后果。地质灾害危险性区划图属于一种综合图件，而且具有一定时段内的静态特点，因此需要不断更新；尤其是有新的地质灾害发生的时候，更应及时修订。由于GIS技术的空间分析、制图功能和可视化的特点，所以GIS技术在地质灾害区划研究方面正得到快速发展，以GIS软件为技术平台的地质灾害的危险性、易损性和风险评估的系统研究逐步成为本领域研究的发展方向，并有可能在不远的未来与网络技术相结合。

国外尤其是发达国家，对GIS技术应用于地质灾害领域的研究已做了很多工作。从20世纪80年代至今，GIS技术的应用已从数据管理、多源数据采集、数据化输入和绘图输出，到数字高程模型、数字地面模型的使用、GIS结合灾害评估模型的扩展分析、GIS与决策支持系统（DSS）的集成、GIS虚拟现实技术的使用，都得到不断的发展和广泛的应用。在滑坡灾害研究领域，GIS技术的应用已经比较成熟，主要体现在以下几个方面：

（1）建立基于GIS的滑坡灾害信息管理系统。如Keane James M.（1992）, BaharIrwan（1998）, Bliss Norman B.（1998）等将GIS运用到滑坡灾害历史数据的管理及预测成果成图表征中。

（2）GIS技术与各种评估模型结合运用到滑坡危险性预测中。如Matula（1987），Lekkas E.（1995）, Randall（1998）, Dhakal Amod Sagar（1999）等利用GIS的空间分析功能与预测模型的结合，完成了滑坡预测因素的空间叠加，进行滑坡危险性预测，得出相应的预测分区图和滑坡敏感性图。

（3）进行基于GIS的滑坡灾害风险分析预测与管理。如 Ellene（1994）,Leroi（1996）,Bunza（1996）, Castaneda Oscar E.（1998）, Atkinson（1998）, Michael（2000）, Aleotti（2000）等从影响滑坡灾害风险的因素出发，利用GIS的空间分析功能进行因素叠加，实现风险评估并结合GIS的信息管理功能，对灾害信息进行管理，最终进行管理决策，大到防灾减灾的目的。目前，国外在滑坡灾害预测领域已基本实现了RS与GIS的紧密结合，个别项目已达到了3S技术的结合。

国内基于GIS技术开展地质灾害评估工作起步较晚，目前还没有成熟实用的地质灾害预测评估的GIS系统。姜云、王兰生（1994）在山区城市地面岩体稳定性管理与控制中应用了GIS技术，以重庆市为典型研究对象，对地面岩体变形破坏进行了时空预测预报；同时，通过分析城市地质环境对土地工程利用的制约关系，应用GIS的信息存储、查询、空间叠加运算及DEM模型等功能，做出地力等级划分，并编制了斜坡稳定性综合评估分区图。雷明堂、蒋小珍等（1994）将GIS技术运用在岩溶塌陷评估中，完成了研究区岩溶塌陷危险度评估及分区。成都理工学院（1998）和中国地质环境监测院及国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部合作进行了“地质灾害信息系统及防治决策支持系统”开发试验工作，初步建立了一个全国地质灾害调查与综合评估系统。中国国土资源经济研究院、中国地质大学、中国地质科学院岩溶地质研究所、国土资源部实物地质资料中心（2002）联合开展了“全国地质灾害风险区划”项目攻关，利用国产软件MAPGIS，对全国小比例尺滑坡、泥石流、岩溶塌陷地质灾害进行了基于GIS的风险评估（包括地质灾害危险性评估、易损性评估和风险性区划）。朱良峰等在国产版权的MAPGIS软件平台上，开发了一套地质灾害风险评估系统RISKANLY。这套基于GIS技术的地质灾害风险分析不仅方法上可行，而且技术上先进，代表着地质灾害风险分析的发展方向。当然，无论是地质灾害的危险性分析模型，还是区域社会经济易损性分析模型，都有待于实践中的进一步研究与发展，这显然是应该随着人类对地质灾害本质属性认识的逐渐深化而不断发展的。

随着我国社会经济的迅速发展和城市化进程的加快，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害破坏的广度与深度也在迅速增大，需要更加关注地质灾害的区域时空预测研究。与地质灾害有关的相关因素很多且成因复杂，都与空间信息密切相关，因此，利用GIS技术不仅可以对地质灾害相关的各种空间信息进行管理，而且可以从不同的空间和时间尺度上分析地质灾害的发生与环境因素之间的统计关系，评估地质灾害的发生风险和可能的灾害范围。因此，基于GIS的地质灾害风险评估与区划将会在未来我国的社会经济发展中起着重要的作用。

九、小结

地质灾害风险评估涉及两个重要的方面：一是地质灾害发生的可能性问题，二是人类自身、社会及环境等对象对地质灾害的抵御能力问题。因此，地质灾害的定义采用国际上的geological hazard一词。本书遵循科学性、通用性的原则，结合国内近年来在地质灾害风险评估领域已初步形成的有代表性的术语表达方式，在联合国教科文组织提出的统一定义的基础上，对地质灾害风险评估所涉及的基本术语定义如下：

（1）危险度H（Hazard）。特定地区范围内某种潜在的地质灾害现象在一定时期内发生的概率。

（2）易损性V（Vulnerability）。某种地质灾害现象以一定的强度发生而对承灾体可能造成的损失程度，易损性可以用0-1来表示，0表示无损失，1表示完全损失。

（3）承灾体E（Element at risk）。特定区域内受地质灾害威胁的各种对象，包括人口、财产、经济活动、公共设施、土地、资源、环境等。

（4）风险度R（Risk）。承灾体可能受到各种地质灾害现象袭击而造成的直接和间接经济损失、人员伤亡、环境破坏等。风险等于危险性、易损性、承灾体价值三者的乘积。

风险度（R）=危险度（H）×易损度（V）×承灾体价值（E）

‘玖’ 地质灾害防治措施

崩塌灾害防治的工程措施：

1、拦挡：对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等，遮挡建筑物有明洞、棚洞等。

2、支撑与坡面防护：支撑是指对悬于上方、可能拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固，以达到治理危岩的目的。对危险块体连片分布，并存在软弱夹层或软弱结构面的危岩区，首先清除部分松动块体，修建条石护壁支撑墙保护斜坡坡面。

3、锚固：板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落，利用预应力锚杆(索)可对其进行加固处理，防止崩塌的发生。锚固措施可使临空面附近的岩体裂缝宽度减小，提高岩体的完整性。

4、灌浆加固：固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。一般先进行锚固，再逐段灌浆加固。

5、疏干岸坡与排水防渗：通过修建地表排水系统，将降雨产生的径流拦截汇集，利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水，可利用排水孔将地下水排出，从而减小孔隙水压力、减低地下水对滑坡岩土体的软化作用。

滑坡灾害防治的工程措施

1、排除地表水和地下水：滑坡滑动多与地表水或地下水活动有关。因此在滑坡防治中往往要设法排除地表水和地下水，避免地表水渗入滑体，减少地表水对滑坡岩土体的冲蚀和地下水对滑体的浮托，提高滑带土的抗剪强度和滑坡的整体稳定性。

2、减重与加载：通过削方减载或填方加载方式来改变滑体的力学平衡条件，也可以达到治理滑坡的目的。但这种措施只有在滑坡的抗滑地段加载，主滑地段或牵引地段减重才有效果。

泥石流灾害防治的工程措施

1、跨越工程：在泥石流沟上方修筑桥梁、涵洞跨越避险工程，使泥石流有排泄通道，又能保证道路的畅通。

2、穿越工程：在泥石流下方修筑隧道、明硐和渡槽的穿越工程，使泥石流从上方排泄，下方交通不受影响。这是通过泥石流地区的又一种主要工程形式，对于隧道、明洞和渡槽设计的选择，总的原则是因地制宜。

3、防护工程：对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程，从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。

4、排导工程：修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程，改善泥石流流势、增大桥梁等建筑物的排泄能力。

5、拦挡工程：修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程，控制泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。

(9)地理灾害有什么获取扩展阅读：

诱发地质灾害的因素主要有：

1、采掘矿产资源不规范，预留矿柱少，造成采空坍塌，山体开裂，继而发生滑坡。

2、开挖边坡：指修建公路、依山建房等建设中，形成人工高陡边坡，造成滑坡。

3、山区水库与渠道渗漏，增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。

4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮，堆填加载、乱砍乱伐，也是导致发生地质灾害的致灾作用。