中国北方沙区城市风沙灾害危险度评价基于遥感地理信息系统和.docx

1、中国北方沙区城市风沙灾害危险度评价基于遥感地理信息系统和 本文由deepbluecwl贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 卷 期 年 月 自 然 灾 害 学 报 文 章编号 ： （ ） 中 国北 方 沙 区城 市 风 沙 灾 害 危 险 度 评 价 基 于遥 感 、 理信 息 系统和模 型 的研 究 地 岳耀杰 ， 王静爱 ， 易湘生 ， 史培 军邹学勇 张 峰 ， ， ， （ 北京师范大学 地理学 与遥感科学学 院， 北京 ； 北京师范大学 区域地理研究重点实验室 ， 北京 ； 北京师 范大学 环境演变与 自然灾害教育部重 点

2、实验室 ， 北京 地表过程与资源生态国家重点实验室（ ； 京师范大学 ） 北京 ） ， 摘要 ： 开展风 沙灾害危险度 评价研究 ， 对促进 中国北方沙区城市 的安全 与可持续发展具有重 要意义 。 基 于灾害系统理论 ， 构建了城市风沙灾害系统 动力学模型 ， 中国北方沙 区城市风沙灾害危险度进行 对 了评价 。结果 表明 ： 中国北方沙 区风沙灾害高危城市主要分布在新疆塔 克拉玛干沙漠周边 和古尔班 通特沙漠南缘 、 甘肃省 以及 宁一陕一蒙 省区接壤 区。重度危险 以上 的城市共计 个 ， 占参 评城 市 的 ， 中， 其 极度危险 的城市有 ， 个 由西 向东依次为 乌鲁 木齐 、 田

3、、 和 中卫 、 海、 头、 林、 乌 包 榆 通 辽等 。近邻沙源是城市风沙灾害的主要诱因 ， 应该加以重点治理 ； 经济发达城市应该重点保护。减轻 土壤风蚀的城市周边沙化土地利用格局优化的方 法与技术应是防治城市风沙灾害的研究重点。 关键词 ： 中国北方沙区 ； 城市风沙灾 害； 险度评价 ； ； 危 遥感 地理信息系统 ； 模型 中图 分 类 号 ： 文献 标 识 码 ： ， 一， ， ， ， ， （ ， ； ， ， ， ， ， ； ， ， ， ； （ ） ， ） ， （ ） ： 、 ， ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ； ； ； ； ； ： 收 稿 日期 ：一

4、； 修订 日期 ： 基金项目 ： 十一五国家科技支撑计划项 目（ ； ） 国家重点基础研究发展规划项 目（ ） 作者简介： 岳耀杰 （ 一） 男 ，博士研究生 ，主要从事土地利用与生态安全研究 ： 一 ， ） 通讯作者：王静爱， ， 女 教授 ， ： 维普资讯 自 然 灾 害 学 报 卷 风 沙灾害 已成为 中 国北方 城市 的生 态灾难 ， 重影 响 城市 人居 环境 与 可持 续发 展 。 中国北 方 约有 严 个 城 市 ， 县 （ ） 个 旗 驻地和 个村 庄常年 遭受沙尘暴 、 扬沙 和 浮尘 的侵 害。为 了防御 风 沙危 害 ， 一些 城 镇不 得不设 计和实施 了工程及 生物

5、防沙治沙措 施 。近 年来 ， 国北 方 受全 球气 候 变暖 影 响 和水 土资 中 源的不合 理利用 ， 风沙 灾害呈加剧趋 势 ， 同时 ， 市化水 平 也在 迅速 提 高。 城 。城 市 承载 了大 量人 口与 经济 设施 ， 风沙灾 害 中暴 露出更大脆 弱性与 易损性 。中 国北 方沙 区城 市快速 发展 与 风沙 灾 害加 剧矛 盾 日趋 尖 在 锐， 迫切需要防治风沙灾害， 为保障沙区城市安全人居环境和经济发展提供 良好生态环境条件。 关 于中 国北 方风沙灾 害 的研究 集 中于其 成 因 、 源 、 来 时空 格局 、 生频 率 与发 展趋 势 及 对 环境 与 人 发 类

6、健 康 的影 响 ” 。特定承灾 体 的风 沙灾害危 险性研究 ， 目前集 中 于沙 区城 镇 、 路 流沙 危 害评价 与 控 制 公 等个 案 ， 中国北 方沙 区尺 度上对 城 市风 沙灾 害危 险度 的研 究鲜 见 报道 。在 城市 灾 害危 险性 研究 方 在 面 ， 内主要 针对城 市地震 、 市火灾 城 市台风 国 城 、 以及 城市水灾 险性进 行 了研 究 。而对 于 城市 危 风沙 灾害危 险 除个 别小城镇 的定点研 究 以外 尚未见在北方 沙 区尺 度上对 城市风 沙灾 害危 险度 进行 生， ， 评价 的案例 。 因此 ， 目前 尚不 能给 出中国北方沙 区城市风 沙

7、灾害危 险度 的空间分异 规律 ， 而这种 信息对 确定 风沙 灾害发 生的位置 、 强度和制 定切实 可行 的防灾 战略是 十分必要 。 当前对 城镇风 沙灾 害危 险性 的评价 ， 主 要通过 风沙 实测与气 候分析方法 计算挟 沙风输沙强 度 ， 于工程 与生物 防沙措施 的设计 ， 服务 缺乏 区域间 的可 比性 。随着遥 感（ 与地 理信息 系统（ ） ） 科学 的发展 ， 城市遥感 观测 与海 量信息 管理 日趋成熟 ， 使得 将城 市个体特征与区域地理信息结合起来进行城市风沙灾害性评价成为可能。 本文 的 目的是 在遥感 和地理信 息系统 的支持下 ， 建合 理 模 型 （ ）

8、面评 价 中 国北 方沙 区城 市风 构 全 沙 灾害危 险度 ， 灾害 防治 提供科学 依据 ， 为 以促 进 区域 可持续 发展。 研 究 方 法 研究 区与数据 源 中国北 方沙 区指新疆 、 内蒙古 、 海 、 青 甘肃 、 陕西 、 宁夏 、 山西 、 河北 、 京 、 津 、 宁 、 林 、 北 天 辽 吉 黑龙 江 个 省、 自治 区和 直 辖 市 范 围 内 的沙 区 。约 占中 国 沙化 土 地 面 积 的 ， 土 总 面 积 的 国 。 沙区内有城市 个 （ 中国城市统计年鉴 ） 据 。 研究 使用 的数据 有中 国沙 漠与沙漠化 图 中华人 民共和 国土壤 图空 间数据

9、库 中 国城 市数 据 库 一 ； ； ； 全 国 年的多年平 均风速 数据 集 一 ； 国县 级行 政 区划 图 一 ； 国降水 量 带 图 影 像 （ 中 中 ； 年） 。遥 感影像 处理使用 空间数据 处理基 于 平 台 。 ， 依 据 灾 害 系 统 理 论 ， 市 城 城 市风 沙灾害 系统 分析 风沙灾 害系统 中 ， 孕灾 环境 （ ） 就是 干燥 、 风 和 沙 源 丰 富 的沙 区 环 境 ， 多 其 自然 与人 文 系 统 的稳 定 与 否 决 定 了孕 灾 环 境 稳 定 性 （ ） 致 灾 因 子 ； （ 包括 沙尘 暴 、 沙 与 浮尘 ， 强 ） 扬 其 度 表现为

10、 致 灾 因子 风 险性 （ ； 灾 ） 承 体 （ ） 是城 市及 其 建筑 物 、 民 、 就 居 生 活 、 产 与 生 态 系统 ， 们 对 致 灾 生 它 因子 的敏 感 程 度 表 现 为 承 灾 体脆 弱 性 （ ； 市风沙灾 害就是 ， ， ） 城 图 城市风沙灾害的动力学模型 综合作用 的结果 ， 而灾情 （ 则表现为社会、 ） 经济与生态系统 的各种损失 ， 包括风沙流对建筑物的磨蚀、 对 人身安 全 的威胁 、 沙尘对 生活环境 的污染 、 及对生产 与生态 系统 的破 坏 。要想 全面 和正确地 评价城 市风 沙灾 害危 险度 ， 还要对 ， ， 三者相互作用 的动力

11、学过程及 影 响机制 进行 分析 ， 这有 利 于提 出合理 的评价 指 标 与模 型 ， 亦有利 于制 订符合实 际的减灾措施 。基 于灾 害系统理 论 、 实地考 察 与遥 感资 料 ， 构建 了城 市风 沙 中 国科 学 院 科 学数 据 库 提供 ， ： 国家 科 学 数 据共 享 工 程 地 球 系统 科 学 数 据共 享 网 提供 ， 维普资讯 期 岳耀杰等 ： 中国北方沙 区城市风 沙灾害危险度 评价基于遥感 、 地理信息系统和模 型的研究 灾害 的动力学模 型 （ 。 图 ） 城 市风 沙灾害 的发生过 程是 ： 在不稳定 的沙 区 中， 当风速 超过 沙粒 起 动风 速 时

12、， 即风 沙 流形 成 ； 风 沙流经 过一段 距离 的输移 （ 或就地 ） 作用 于 ， 成灾 害 ， 形 造成 发生 ； 一过程 中 ， 无过 渡地带 及过 渡地 这 有 带的状况对 的影响甚大。从 中国北方沙区整体来看 ， 过渡地带从属于干燥 、 多风与沙源丰富的沙 区大环 境； 但对 一个具 体城市 而 言 ， 它又是 城市周边 重要 的小 环境 ， 以认 为是城 市 的附属 特 征 。就 影响机 制 而言 ， 可 ， ， 在 的形成过 程 中缺一 不 可 ， 只不过 是在 大小 的发 展方 面作 用不 同而 已 。其 中 ， 过渡 地 带 的状况 ， 如植被 覆盖 多少 、 地域 的

13、宽广 与 否 、 有无 河 川大 山等 ， 的形 成 具 有特 殊 的作 用 。从 的角 度 对 看， 过渡 地带 能够阻 碍风沙 流的输移 ， 从而减 轻 的风险性 ； 如从 的 角度看 ， 渡带 构成 了拱卫 城 市 的天 过 然屏 障 ， 能够增 强抗灾 能力 ， 而减轻 的脆 弱性 。所 以 ， 渡带在很 大程度 上影 响 了 ， 相 互 作 用 的强 从 过 度， 从而 影 响 大 小 。可 以认 为 ， 干燥 、 风 和沙 源 丰 富是 沙 区地 带 性 ， 渡 带 则 是 非 地 带 性 的 多 过 （ 。从这 个角度 来看 ， 险度评 价应该将 区域 （ ） 局地 （ 评 价

14、结合 起来 ， 能 够体 现 城 市风 沙灾 图 ） 危 与 ） 才 害的特 点 。 从城 市风 沙灾害 防治 的角 度 ， 渡带也具 有重要价 值 ， 过 一方 面它本 身 就具 有 阻碍 风 沙输 移 的功 效 ， 二是 一 些 措施 也应该 主要 在这条带 上实施 。不 同城 市过渡 带各具 特点 ， 已经成为 城市特 征 的一 部分 。所 以 ， 无论 是从 灾 害评价或 灾害 防治 的观点 出发 ， 应该 对 过渡 带进 行 细致 的分 析 。 目前 ， 都 随着 的发 展 ， 市 局地 城 特 征遥感 识别 已成为可 能 。 城市 局地特 征遥感 识别 城市 局地特 征遥感 识别

15、的空 间范 围是 以建成 区为 中心 ， 为半 径 的圆形 区域 。特 征 主要 有 ： 被 以 植 覆盖 度 、 沙源与城 市 的位 置关系 、 距离远 近 、 有无 山脉及 所处 位 置 、 有无 河 流及 所处 位 置 。这 些 特 征 ， 际上 实 反 映了沙 源与城市 之间 的区位与 影响关 系 ， 构成 了过渡带 的主要 因素 。这 些 因索 ， 也是 城市 风沙 灾害危 险度 评价 的重要 指标 。 指标体 系与评 价模型 根 据灾 害系统分 析 ， 野外 调查 和 已有成 果 ， 建了沙 区城 市风 沙灾害危 险度评 价指标 体 系 。确 定承灾 体 构 脆 弱性采 用城 市建

16、设 区面积 （ ） 与人 口（ 两个指 标 。区域性指标 （ 包括 个 ： 平 均风 速 （ ） 沙漠 化 ） ） 年 、 类型（ 、 ） 土壤类 型 （ 、 ） 年平均 降水 （ 、 ） 植被 覆盖 度 （ ） 又分为 个 级 指标 和 ， 个 级 指 标 。 以上 这些指标的具体内容及评分方法见文献 。局地指标（ 包括 ： ） 个 沙源与城市位置关系（ ） 沙源与城 、 市距 离关 系 （ 、 ） 有无 山脉及其 位置 （ ） 有无河 流及其位 置 （ 。参 照文献 的方法 制定 了危 险 度分 值与 、 ） 权重（ 。 表 ） 表 中 国北 方 沙 区城 市局 地 评 价 指 标权 重与

17、 分 值 黧 一 一 骤 维普资讯 自 然 灾 害 学 报 卷 式中： 为危 险度 ； 为承灾体 脆弱性 分值 。 中 ， ， 的通用计 算模 型为 ： 其 ， ）（， ） （ ， ； ） （ （） 式 中 ： 为第 指标相对 于其 上一层 评 价指 标 的权 重 ； 为 指标 层 次 ； 为 导致 城 市 风沙 灾 害 的 因子个 数 。 层 危险度 算 出后 ， 行评 分标 准化 并通 过标 准偏差 方法 进行 分级 ， 进 划分 为 个危 险度 级别 ： 全 （ ） 安 ： 、 轻度危 险 （ ： ） 中度危 险 （ ） 重度 危 险 （ ： 、 ： 、 ： ）强 度 危 险 （ ： ）

18、 极 度 危 险 、 、 （ ：一 。 ） 中 国 北 方 沙 区城 市 风 沙 灾 害 危 险 度 评 价 中国北方 沙区城市局 地特征 类型 基于 影像 ， 中国北方 沙区 城市进行 局地特征 识别 ， 到 了 大基 本类 型共 种典 型模 式 （ 对 个 得 图 。这些典 型模式 的提 出 ， ） 一方 面为局地 评价 指 标体 系构 建提 供依 据 ， 另一 方 面 也有 利 于理 解 不 同城 市 风 沙灾 害危 险度差异 的原 因 ， 而且也 可为不 同模 式城市 防沙治 沙和 防御 风沙灾 害提供启 发 。 中国北 方沙 区城市风 沙灾害 危险度 依据本 文提 出的指标体 系与评价 模型 ， 到 中国北 方沙 区城市风沙 灾害危 险度 （ 。 得 图 ） 结果表 明 ： （ 高危 极度危 险和强度 危险 ） 城市 主要分 布在新疆 塔克拉 玛 干沙漠 周 边和古 尔 班通 特沙 漠南 缘、 甘肃