基于GIS 近35 年邢台市大风灾害风险区划

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Journal of Agricultural Catastropholgy 2021, Vol 11, No 6
Risk Zoning of Gale
Disaster in Xingtai City Based on GIS in the Past 35 Years
SUN Jing et al(Xingtai Meteorological Bureau, Xingtai, Hebei 054000)
Abstract Gale disasters are disasters with a high incidence and serious losses in our country, which seriously restrict the development of our national economy and the
safety of people ’s lives and property. This paper uses Xingtai City ’s basic geographic
information data, socio-economic data, 35 years of gale weather data and recent 5 years of historical disaster data, and uses the powerful data functions of ArcGIS to establish a Xingtai gale disaster risk database and build a gale disaster risk assessment model. Analyze and comprehensively evaluate, and get the comprehensive risk zoning of gale disaster in Xingtai City.
Key words Gale disaster; Xingtai City; Risk zoning; ArcGIS technology
基于GIS 近35年邢台市大风灾害风险区划
孙 晶，赵志楠，李 迪，何 凯
邢台市气象局，河北邢台 054000
摘要 大风灾害是我国发生率高、损失严重的气象灾害，严重制约着我国国民经济发展，威胁人民生命财产安全。

利用邢台市基础地理信息数据、社会经济数据、35年大风气象数据资料及近5年历史灾情资料，运用ArcGIS 强大的数据功能，建立邢台大风灾害风险数据库，构建大风灾害风险评估模型。

通过全面分析和综合评估数据，得到邢台市大风灾害综合风险区划。

关键词 大风灾害；邢台市；风险区划；ArcGIS 技术
中图分类号：P425.61 文献标识码：B 文章编号：2095–3305(2021)06–0082–03
我国大风造成的气象灾害非常严重，河北省是大风灾害频繁发生的地区之一，由大风灾害造成经济损失和人员伤亡中，95%涉及农村，研究大风灾害风险区划对薄弱地区灾害防御工作意义重大。

一些学者在风险评估研究中取得了很大进展，李兰等[1]
研究湖北省大风灾害的影响因素，分析了大风灾害发生频率及人民财产损失等特征，用灾情中的受灾人口、成灾面积等评估指标给出了大风灾害的风险级别；王春乙等
[2]
通过综合分析农业气象灾害风险评估理论方法，归纳了研究中使用的指标综合评估方法、数据概率评估方法和情景模拟评估方法。

通过综合考虑气象条件、社会经济、人民生活、自然环境以及地形地貌等，研究了致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力，利用GIS 技术建立气象灾害风险评估模型，对邢台市大风灾害进行综合风险区划。

1 研究区域资料来源1.1 研究区域概况
邢台市位于河北省中南部，地处太行山脉和华北平原交汇处，地形自西向东由山地、丘陵、平原呈阶梯状分布。

邢台市土地利用类型复杂多样，其中城市用地、耕地和农村居民点用地占用比例较大。

1.2 数据来源
选取邢台市1982—2016年国家站的大风资料（选取日最大风速6级及以上），邢台市1:50 000分辨率的DEM 数据、行政区划图、土地利用分布图，近5年邢台市大风灾情信息，2016年邢台市统计年鉴社会经济数据。

2 研究方法
根据自然灾害风险理论，建立大风灾害风险评估模型：致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性和防灾减灾能力，对邢台市大风灾害进行风险评估。

2.1 大风灾害评估价指标的标准化
大风灾害的危险性、敏感性、易损性和防灾减灾能力4个评估因子中，包含不同评估指标，且不同评估指标的单位和数量级不同，对不同评估指标数据进行标准化处理，方便各个评估之间的比较和计算。

标准化公式如下：
正相关）（1）
负相关）（2）公式中，D ij 是j 评估指标第i 个指标的标准化值，A ij 是j 评估指标第i 个指标值，min i 和max i 分别是第i 个指标值中的最小值和最大值。

2.2 大风灾害综合风险评估模型构建
加权综合评价法是指综合考虑各
作者简介 孙晶(1992-)，女，河北邢台人，助理工程师，主要从事气象灾害防御与减灾工作。

收稿日期 2021-03-12
农业灾害研究2021，11（6）
个因子对总体的影响程度，把各个具体的指标作用综合起来，用一个数量化指标加以集中，表示整个评价对象的优劣[3]。

利用加权综合评价法，计算致灾因子的危险性指数、孕灾环境的敏感性指数、承灾体的易损性指数和防灾减灾能力指数：
（3）公式中，R j表示大风灾害各个评价因子中评估指数的总和，i是不同评价因子，j是不同评价要素，n是评价因子个数，W i是评价因子i的权重，D ij是评价因子i经上述公式(1)(2)计算后的标准化值[4]。

综合 4个大风灾害的影响因子：致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力，建立邢台市大风灾害风险指数评估模型：
F DRI=（R H ）（R S ）（R V ）（R C ）
wh ws wv wc（4）其中：DRI是各灾种灾害风险指
数，致灾因子危险性指数（H）、孕灾环境敏感性指数（S）、承灾体易损性指数（V）和防灾减灾能力指数（C)，R k是指标k量化后的值，wh、ws、wv、wc相应地表示其权重，W k为指标k的权重。

2.3 ArcGIS空间分析方法
研究邢台市大风受灾风险程度的差异规律，涉及大风频次、地形、土地利用、社会经济、自然环境等，空间分布差异大，利用ArcGIS软件的强大空间分析和空间数据处理功能计算数据。

2.4 大风灾害风险评估指标权重确定方法
权重是不同评价指标对各个影响因子的相对重要程度，也是各个影响因子对大风灾害的相对重要程度。

结合邢台市近几年的灾情资料和Delphi法，对每个风险评估指数赋予权重，危险性、敏感性、易损性和防灾减灾能力的权重分别为0.4、0.3、0.2、0.1，建立如下权重体系（图1）。

图1 邢台市大风灾害综合评价指标及权重
2.4.1 致灾因子危险性评估因子权重的确定 大风发生的频次是对致灾因子危险性影响最大的评估因子。

大风灾害的发生常常没有规律性，尤其是局地大风灾害的发生，但是统计大风发生频率可以直接看出大风发生的地域性特点。

大风频发地区相应的致灾造成危险性的可能性较大，根据大风发生频次评估致灾因子危险性并进行等级分类。

大风灾害致灾因子危险性指数：
H=f（M，P）（5）
其中：M为致灾因子变异强度即大风强度，P为致灾因子发生的频率即大风频次。

2.4.2 孕灾环境敏感性评估因子权重的确定 孕灾环境是自然与人类社会彼此影响相互制约形成的，选取2个评估因子：高程和耕地面积。

在大风灾害中
地形地貌的影响较大，如山区常常由于
热力原因产生大风，特别是夏季，加上
适当的水汽条件会形成强对流天气，
导致超级单体下沉气流合并形成灾害性
大风；平原由于缺少丘陵、山地对大风
的阻挡和削弱，同时平原地区多为农用
地，大风对农作物的影响更加严重，容
易成灾。

征求专家组意见，两个因子的
权重系数均为0.5。

2.4.3 承灾体易损性评估因子权重的确
定 承灾体易损性是指某地灾后的损失
和毁坏程度，主要由当地的自然环境、
城镇及人口分布、土地利用类型等多种
方面因素共同影响产生，选取土地利用
类型和地均人口作为评估因子。

人口和财产集中的地区在大风灾
害影响时，造成的损失和形成灾害风险
较大。

土地利用的不同类型导致大风灾
害易损性系数不同，邢台市有6种不同
的土地利用类型，根据层次分析法研究
不同土地利用类型在大风灾害下的易
损性系数，与实际相结合分别确定影响
系数（表1）。

人口分布和土地利用对大
风灾害的影响是紧密相连的。

经研究讨
论，对地均人口和土地利用类型均取
0.5的评价系数。

表1 土地利用类型系数
土地
利用
类型
耕地林地灌丛湿地水面
合成
地面
系数0.360.130.170.050.050.24
2.4.4 防灾减灾能力评价因子权重的确
定 防灾减灾能力主要是指灾区的抗灾
能力，包含防灾减灾设施、政府的决策
指挥、社会组织的防御行动水平等。

选
取了最主要最直观的影响因素，即人均
GDP和设施农面积。

人均GDP越大，经
济发展水平越高，灾前防御意识越强，
灾后重建能力越强。

同时，设施农面积
越大，防风措施能力较强，能在一定程
度上减少大风灾害带来的农业损失。

因
此，经征求专家组意见，对人均GDP和
设施农面积两个因子的权重系数分别为
0.6和0.4。

3 邢台市大风灾害综合风险区划
3.1 致灾因子危险性区划
根据邢台市气象资料，结合大风历
史灾情数据资料统计大风频次。

由于大
风频次高低和大风灾害严重程度成正
相关性，运用公式（1）将大风频次标准
化，再使用公式（5）得到致灾因子危险
性指数（H），然后运用ArcGIS中反距离
权重法进行差值分析，用自然断点分级
法分为5个等级，得出邢台市大风致灾
因子危险性区划图（图2）。

将危险性指数由低到高划分为5
个等级：低危险性、较低危险性、中危
险性、较高危险性和高危险性。

其中，
邢台县、内丘、平乡、广宗处于高危险
区内，极易受到大风灾害，可能造成的
损失会最多；临城、威县、清河、沙河、
任县、柏乡处于较高危险区和中等危
险区。

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图2 邢台市大风灾害致灾因子危险性区划图3.2 孕灾环境敏感性区划
地形分布对大风产生的区域有极高的相关性，且有多方面的影响。

利用邢台地区高程和耕地数据进行空间运算，运用公式（1）得到标准化无量纲数据，根据图1的权重分配，通过公式（3）计算敏感性指数，运用ArcGIS空间分析法对敏感性指数进行空间分析、划分区划等级，得出邢台市大风灾害孕灾环境敏感性区划图（图3）。

图3 邢台市大风灾害孕灾环境敏感性区划图
大风灾害孕灾环境的敏感性由低到高分为：低敏感性、较低敏感性、中敏感性、较高敏感性和高敏感性。

临城、柏乡、南和和威县位于中敏感性地区，任县、巨鹿、新河和临西位于较高敏感性区，宁晋、隆尧和南宫位于高敏感性区。

政府应高度重视该地区大风灾害防御工作，在大范围大风天气来临时，尽量减少经济损失。

3.3 承灾体易损性区划
承灾体易损性包括脆弱性和暴露度两个方面。

承灾主体的脆弱性即承灾能力和恢复能力综合体现了承灾体的特点，承灾体的影响因子包括人类社会主体的各个方面。

承灾体的暴露度指环境、人员、社会等方面在灾害的不利影响，灾害产生影响的最大程度。

利用邢台市各地区人口密度和土地利用类型系数，使用公式（1）对数据进行无量纲标准化，然后根据图1的权重分配，通过公式（3）计算出易损性指数，通过
ArcGIS空间分析得出图4。

图4 邢台市大风灾害承灾体易损性区划图
承灾体易损性被划分为5个等
级，邢台西部地区多为丘陵山地，不适
宜居住和生产生活，人口密度小且社会
经济水平落后，下垫面突起阻挡大风，
一定程度上减弱风力。

邢台中东部人口
密度相对密集，城镇分布集中，耕地面
积较大，土地利用类型多为城市建设用
地和农用地。

在同等大风天气发生的条
件下，西部山区经济损失远小于中东部
地区。

3.4 防灾减灾能力区划
防灾减灾能力评估是指评估灾前
防御和灾后恢复的能力，以人均GDP
和设施农业面积2个指标评估大风灾
害的防灾减灾能力。

利用公式（1）将数
据无量纲化，根据对邢台市历史灾情的
分析，得出灾后重建能力和大风灾害防
御两部分的权重系数；通过公式（3）计
算出防灾减灾能力指数，即防灾减灾能
力指数=人均GDP×0.6+设施农面积
×0.4。

然后，采用自然断点分级法对邢
台市的防灾减灾能力区划划分等级。

宁
晋、沙河为2个高防灾减灾能力中心，
区划等级纵向分布，由南北两端逐向中
部地区递减（图5）。

图5 邢台市大风灾害防灾抗灾能力区划图
3.5 邢台市大风灾害综合风险区划
根据邢台市大风灾害4个影响因
子对灾害的影响力，利用Delphi法与
实际相结合直接给予致灾因子、孕灾
环境、承灾体、防灾减灾4个指标的权
重，分别为0.4、0.3、0.2、0.1。

将4个灾
害风险指数和权重代入风险模型（4）
中，运用ArcGIS技术进行空间叠加分
析，利用自然断电法划分区划等级，
最后得出邢台市大风灾害风险区划图
（图6）。

图6 邢台市大风灾害风险区划图
从图6可以看出，邢台市50%以上
地区大风灾害风险等级较高。

邢台市西
北部和中南部地区都为高风险区和较
高风险区，邢台市辖区、南和、隆尧和
新河相连的带状区域及临西和个别地
区属于低风险区和较低风险区。

风险
区呈离散的点状分布区域多为城镇或
集中生活区。

邢台县、平乡、广宗、内丘
属高风险区，临城、任县、巨鹿、宁晋、
柏乡、威县、南宫等地区属于较高危险
区，大风天气集中，土地利用类型多为
耕地，受到大风灾害侵袭时，出现严重
灾害的可能性大，政府应重点关注这些
风险地区的灾害防御工作。

4 结论
（1）结合邢台市民政部门灾情统
计数据，邢台市2014—2018年各地区
受大风灾害造成经济损失中，邢台县
直接经济损失和农业损失分布占总体
的24%和23.8%。

邢台县大部分地区，
巨鹿、内丘部分地区，广宗、威县、临城
个别地区大风灾害造成的经济损失较
高。

邢台市大风灾害风险区划与邢台市
民政部门灾情数据显示的情况基本一
致，邢台县、巨鹿、内丘、广宗、威县、宁
晋等地区大风灾害较严重，政府应重点
关注这些风险地区的灾害防御工作，提
高防御能力。

（2）气象灾害系统理论构建的大风
（下转第86页）
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农业体系，这套建构包括4个层面的建设。

一是基础建设层的建设，完善硬件、网络、软件的建设，为为农服务气象预报播放打好基础；二是“大农业”数据中心的建设，全面采集涉农气象数据信息，将为农服务分类，针对农业产业发展的需求来提供不同类别的服务；三
是应用系统层的建设；四是服务层的建设，为人们提供需要的影视视频资源。

这些视频资源不仅可以以电视台实时播放的方式为人们提供服务，还允许人们应用计算机或APP 以点播的方式接收服务（图1）。

图1 气象预报播报体系
3.3 加强气象预报数据监测
人们在接受气象预报影视服务时，需要实时接收影视信息，人们需要应用可视化的方式来接受各种为农气象预报信息。

为了满足人们的需求，气象部门需要实时监测各地的农业数据。

以人们了解虫情信息为例。

当前人们非常关心这一地区可能会出现的虫情灾害，然后以此为依据，做好虫灾预防工作。

人们应用智能APP 打开网站，进入智能虫情测报系统云平台的
视频信息中，人们可以初步地了解虫情的灾情。

人们可以根据需要点击与视频有关的数据信息，通过详细了解数据信息，人们将了解自己所在的气象站的虫情信息情况，可能存在的虫灾，虫灾可能发生的风险等级、相应的虫灾预防方法等。

3.4 优化气象预报服务内容
如果要为人们提供优质的为农气象影视预报服务，就需要做好调查研究工作，了解现代化农业气象预报影视服
务的需求，根据调查获得的信息，将人们的气象预报影视服务需求归纳。

随着社会向前发展，人们进一步拓展气象预报影视服务的内容，人们需要与时俱进，定时或不定期地采集网络大数据，了解人们的需求，然后根据农业产业开展的需求来优化气象预报服务的内容。

4 如何做好气象播报工作
抚州市气象影视播报服务工作已经开始应用了新技术、新手段，总体的农业气象服务能力得到了很大的提升，但仍存在一定的不足，表现在影视服务体系不完善、平台建设不先进、平台服务类型不丰富、平台服务内容不精细。

相关部门必须了解这些问题，结合融媒体的建设，优化气象影视工作。

5 结语
在开展为农气象影视服务工作时，受传统气象服务的影响，很多人只是被动地接受气象影视预报信息，未主动思考需要建立什么样的服务体系、开展哪些相关的平台建设、提供哪些类别的服务、开设哪些服务的项目等问题。

抚州市农业气象影视播报服务工作应据此展开研究，不断优化气象服务工作。

参考文献
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业气象灾害服务需求分析[J].灾害学, 2019, 34(2): 78-82.
[2] 郑昌玲,侯英雨.需求引领精细化智能
化创新发展——我国智慧气象在农业方面的应用[J]. 蔬菜, 2020(5): 1-7.
责任编辑：黄艳飞
（上接第84页）
灾害风险评估模型符合邢台大风灾害风险客观实际，选取的评价因子及对其分配的权重是符合气象灾害系统理论的。

（3）通过分析与研究区土地利用，区分不同土地利用类型的影响系数，使大风灾害风险区划变得更精细，为精细化气象服务及靶向提供防灾减灾措施
具有重大指导意义。

参考文献
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责任编辑：黄艳飞。