中国泥石流滑坡灾害风险制图与空间格局研究

基于GIS技术和危险性区划图、2000年的社会经济数据相关资料,研究了中国泥石流滑坡灾害危险度、易损度和风险度的量化与分析,分别编制了比例尺为1∶6000000的相应地图.泥石流滑坡灾害的危险度是泥石流危险度和滑坡危险度的叠加;易损度采用简化后的评估模型,模型输入指标包括国内生产总值、土地利用现状及人口分布3方面;风险度在数值上表达为危险度和易损度的乘积.中国泥石流滑坡灾害的危险度、易损度和风险度的数值结果表明,中国分别有104km2和283008km2的国土面积受到泥石流滑坡灾害极高风险和高度风险的威胁;有3161815km2处于中度风险区;处于低风险和极低风险区的面积分别是3299604km2和2681709km2.就所占国土面积比例而言,以上各个风险区分别占0.001%,3%,33.55%,35%和28.45%.同时,还单独对30个省份及各自省会城市泥石流滑坡灾害风险的空间分布格局进行了分析.研究结果表明,政府和土地利用决策者应该施行更加严格的土地使用策略,特别是在极高风险和高度风险区域,严厉禁止任何对环境不利的人类活动;在中等风险地区,人类社会经济的发展也应受到必要的限制.

基于遥感和历史水位记录的鄱阳湖区淹没风险制图

提出了一种利用多时相遥感影像和历史水位观测资料,利用ArcGIS空间分析功能实现冲积平原区洪水风险制图的方法.首先利用9幅鄱阳湖区不同时相的Landsat TM/ETM+遥感影像,通过非监督分类的方法提取水体淹没范围.根据都昌水文站资料1955-2001年间水位记录,分别计算鄱阳湖洪水多发期(6,7,8月份)和全年各水位的超频率(EP).假设在相同水位条件下具有相同的淹没范围,将遥感获取的水体边界作为EP的等值线,在ArcGIS的支持下,利用等值线插值实现鄱阳湖区洪水多发期和全年的水体淹没风险制图.

基于机器学习的流域尺度森林火灾灾害风险预测

森林是碳库,具有强大的固碳增汇功能,在应对气候变化中发挥着重要作用。然而,由于极端高温的影响,频繁发生可燃物自燃而引发森林火灾,除了影响区域水文大气循环过程以外,也给人类带来严重的人员伤亡和经济损失。现有森林火灾预测研究主要侧重可燃物研究和火灾监测等方面,较少关注大尺度地形、气象和人类活动对森林火灾的影响,但这些也是除可燃物外导致森林火灾发生的主要因素。以嘉陵江流域重庆段为研究区,区域内山地受自然火灾影响严峻。基于地理信息系统叠加地理空间因子与火灾分布点获得数据集,构建4种机器学习模型,测试模型性能,评价最优模型进行森林火灾灾害风险制图。研究结果表明,模型评估指标受试者工作曲线下面积(area under the curve,AUC)平均值为95.0%,模型性能梯度提升决策树最优,AUC值为98.3%。利用梯度提升决策树(gradient boosting decision tree,GBDT)模型预测森林火灾风险对防范大尺度森林火灾具有一定的可行性,对山城避灾规划起到借鉴作用,规划引导降低森林火灾风险,从而维护生态平衡和生态系统碳汇能力。

基于地表不透水特征的局地暴雨内涝灾害风险等级制图及分布特征分析——以天津主城区为例

城市局地暴雨内涝风险等级识别和制图对于防范洪涝灾害风险及提升韧性城市人居环境具有重要的科学意义。文章以天津市主城区为例,利用融合高精度的地表不透水特征数据的土壤保持服务-径流曲线数模型(soil conservation service-curve number,SCS-CN),分析了城市地表径流状况、地势状态和汇流的分布特征,从而识别不同下垫面特征的暴雨洪灾风险的特征。结果表明:天津市主城区暴雨内涝灾害风险区呈现中心城区聚集、环城四区分散的环状分布格局,暴雨内涝灾害区多分布在高密度不透水和建筑的老旧城区以及商业圈,城市高产流区主要分布在和平区、南开区以及河东区;城区内部的公园绿地通过植物冠层的截留和土壤下渗可以减低内涝灾害发生的风险。当发生大规模降雨时处在地势低洼的立交桥也是内涝灾害发生的热点区,地表产流高风险区是天津主城区暴雨内涝灾害风险区的主导类型。在城市发展规划中需加强中心城区绿化基础设施建设,提升韧性城市和人居环境。

全球暴雨洪水灾害风险评估与制图

全球洪水灾害风险评估是洪水综合风险管理的基础,对在宏观上把握洪水灾害风险的空间格局,识别全球洪水灾害的高风险区,为国际社会采取措施减轻洪水损失有重要意义。然而受数据和模型的限制,全球尺度的洪水风险评估工作十分有限。基于灾害系统理论,从洪水可能造成损失的评估以及洪水致灾因子危险性、孕灾环境稳定性、承灾体脆弱性综合分析的角度出发,利用全球范围内的降水、径流量、数字高程、土地利用、人口、GDP等数据,评估了国家、网格、流域3个单元上全球洪水灾害经济和人口风险。最后利用历史洪水损失及前人研究结果,对本研究评估结果进行了比较验证,其一致性较好,准确地反映了全球洪水灾害风险的空间分布。评估结果表明,受自然因素及人口经济分布的影响,亚洲地区(尤其是东亚、南亚及东南亚地区),美国中南部和欧洲西部洪水灾害风险最高。此外,由于社会经济发展和政府管理水平的落后,非洲地区洪水灾害人口风险也十分严峻。

风暴潮灾害风险制图研究

风险图是风暴潮灾害风险评估和区划的重要成果,它能清晰反映风暴潮灾害风险等级分布的时空格局,有利于用图者更好地认识和掌握区域风暴潮灾害风险,提高沿海地方风暴潮灾害风险管理水平。从风暴潮灾害风险评估和区划的角度,阐述了风暴潮灾害风险图的用途、制图内容及色彩和符号设计,并对未来风暴潮灾害风险制图研究进行了展望。

基于空间逻辑回归模型的滑坡易发性评价

滑坡是山地丘陵地区发生最频繁、危害性最强的地质灾害之一。进行滑坡易发性评价对于人们进行土地灾害评估和减轻滑坡相关损失是十分必要的。在过去的几十年里,已经开发了许多种模型用于滑坡评估和易发性分级,但这些模型大多数并未考虑数据的空间结构信息,预测精度还有待提高。研究使用随机森林模型筛选风险因子后对四川雅安芦山地区震后滑坡使用贝叶斯空间逻辑回归进行建模,并与普通未考虑空间结构信息的逻辑回归建模结果进行比较。贝叶斯空间逻辑回归的AUC值为0.931,在传统逻辑回归的基础上提升了近14%,为滑坡易发性评价带来了新的思路。

基于模糊逻辑和网络层次分析法的森林火险区划

林火对人类生命财产安全和生态环境产生重要影响,编制高质量的森林火险图对预防林火的发生、指导扑救资源配置、辅助火灾扑灭和支持决策制定均有积极意义。本研究采用基于地理信息系统的多准则决策分析(MCDA)方法以及查阅文献确定影响福建省尤溪县林火发生的主要因子,每个火险因子的重要性利用网络层次分析法(ANP)确定,得出权重,次标准的权重由模糊逻辑评估,使用ArcGIS的聚合函数生成森林火灾风险图,结合卫星火点验证准确度。结果表明:尤溪县4级及以上火险等级区域占比大,中部和北部林火发生风险较高,该县整体火险情况严峻;模糊ANP模型的准确性较高,达85.8%。引入新的MCDA方法有效地提高了小尺度范围森林火险制图的准确度,可为早期林火预警、扑灭资源规划和分配工作提供依据。