临湘市位于湖南省北东的湘鄂交界之地，2000年以来地灾数量呈波动上升趋势，威胁巨大。2011-06-10大型泥石流地质灾害灾害造成34人死亡^[1]。因此，开展地质灾害易发性评价，圈定易发性高的危险区对于当地的防灾减灾规划具有重要意义。

地质灾害发生受各种致灾因素影响，信息量模型在地灾多发区域开展易发性评价中有着广泛应用^[2-7]。层次分析法能够较精准快速地确定权重，从而反映地质灾害不同评价因子的作用大小。因此广泛应用于多因子地灾易发性评价^[8-10]。本文结合信息量模型和层次分析法，选取多个致灾因素建立评价指标体系，采用加权信息量模型开展临湘市地质灾害易发性评价。通过实际灾害点数据检验后，可为该地区地质灾害防范提供科学依据，对周边县区的地质灾害易发性评价也可以提供参考。

1 研究方法 1.1 研究区地质灾害特征与数据源

临湘市属于幕阜山脉西北至长江之间的低山丘陵地带，地势整体南高北低。地质构造复杂，浅表花岗岩、变质岩等岩石风化破碎严重。研究区累计发生120余起滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷等地质灾害，灾发时间主要集中在3~9月份的雨季，空间上主要分布在南东部山区以及城市扩张区边缘，其他区域零散分布。

选用数据包括地理空间数据云下载的GDEMV2 30 m分辨率DEM数据和Landsat 8影像、临湘市1:5万地质灾害详细调查报告^[1]中的1:5万地质图和地质灾害点数据。

1.2 评价方法的构建

1) 评价指标体系的建立。选取坡度、坡向、坡高、NDVI、地质构造(断层)、工程地质岩组、降雨量和土地利用8项评价因子建立评价指标体系。

2) 栅格单元的确定。本文以30 m×30 m的栅格单元为最小单元进行划分。

3) 评价因子权重的确定。采用AHP法建立层次结构模型，建立各层次指标数据集，采用数字标度法判断各层次指标的相对重要性，通过归一化向量得到各项指标权重，最后用一致性比率(CR)检验判断矩阵分析权重选取误差是否符合标准。

4) 加权信息量模型建立。将获得的各评价因子权重与信息量相乘得到加权信息量。具体方法如下：

① 计算各因素x_i对地质灾害发生事件(L)提供的信息量值：

$ I\left(L, x_{i}\right)=\ln \frac{N_{i} / N}{S_{i} / S} $

(1)

② 计算单个栅格内总的信息量值：

$ I=\sum\limits_{i=1}^{n} I_{i}=\sum\limits_{i=1}^{n} \ln \frac{N_{i} / N}{S_{i} / S} $

(2)

③ 计算单个栅格内总的加权信息量：

$ I_{w}=\sum\limits_{i=1}^{n} W_{i} \times \ln \frac{N_{i} / N}{S_{i} / S} $

(3)

式中，S为研究区评价单元总数；N为研究区有地质灾害分布的单元总数；S_i为研究区内含有评价因素X_i的单元数；N_i为分布在因素X_i内特定类别的地质灾害单元数；W_i为第i个评价因子的权重值；I为评价单元总的信息量；I_w为评价单元总的加权信息量，数值越大，说明该单元发生地质灾害的可能性越大。

2 地质灾害易发性评价 2.1 评价因子提取

1) 地形(坡度、坡向、坡高)。运用DEM数据提取地形因子。坡度等级包括 < 10°、10°~20°、20°~30°、30°~40°、40°~50°、>50°。坡向分为北、北东、东、南东、南、南西、西、北西8个方向。坡高分为 < 100 m，100~200 m、200~300 m、300~400 m、400~500 m和>500 m 6个等级。

2) 归一化植被指数。通过Landsat 8影像进行计算获得NDVI值，分别是-0.176~0.034、0.034~0.202、0.202~0.286和0.286~0.496 4个等级。

3) 地质构造(断层)。根据1:5万地质图^[1]获取区内断层线分布，分别采用0.5、1、1.5、2 km缓冲距离进行线缓冲分析获得5个级别的影响范围区。

4) 工程地质岩组。根据1:5万地质图^[1]划分坚硬整块花岗岩组(Ⅰ)，坚硬至较坚硬薄层-层块状变质岩组(Ⅱ)，坚硬至软弱薄层-层块状砂砾岩组(Ⅲ)，松散土体(Ⅳ)，坚硬至软弱薄层-整块状碎屑岩组(Ⅴ)，软弱薄层状泥页岩组(Ⅵ)。

5) 降雨量。通过降雨数据分布图^[1]矢量化得到研究区多年平均降雨分布图。

6) 土地利用。根据Landsat 8影像提取耕地、林地、水域、建设用地和未利用地等5类土地利用类型。

2.2 加权信息量计算结果与评价

根据上述方法得到研究区地质灾害各评价因子的权重W_i，根据检验判断矩阵一致性原则，得出一致性比率CR值为0.064 < 0.1，符合权重选取误差要求。

将各地质灾害评价因子栅格数据图层运用式(1)计算生成单因子信息量图层，根据式(2)、式(3)获得总加权信息量(表 1)。运用GIS对各影响因子加权信息量进行栅格叠加分析获得加权信息量分布图，并按等间距进行重分类，最终将研究区划分为高易发区、中易发区、低易发区和不易发区4个等级(图 1)。

2.3 结果分析

由表 2可知，临湘市易发性分区与已发地质灾害相关性较高。随着易发性等级提高，灾害实际发生的比率(即不同易发区灾害密度与研究区总灾害密度比值)增大，中易发区和高易发区比例达93.34%，表明评价结果与实际灾害发生情况较吻合，可靠性较高。

3 结束语

1) 运用GIS和加权信息量模型将临湘市地质灾害划分为不易发区、低易发区、中易发区和高易发区4个等级。其中，高易发区和中易发区的地质灾害实际发生比率达93.34%，具有较高的准确性，研究结果可为临湘市地质灾害防治、灾害评估预测提供基础依据。

2) 高易发区占临湘市总面积11.74%，主要分布在临湘东部和南部部分山区，已发灾害点53处。中易发区占临湘市总面积的51.73%，已发灾害点59处，主要分布在中部和南部区域丘陵和城区周边。而加权信息量分析也表明，研究区0~30°坡度范围、岩石风化强烈的区域在强降雨季节地质灾害易发性高。