滑坡灾害破坏损失评价概述
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基于ArcGIS的滑坡灾害破坏损失评价
高玉久 桂林理工大学测绘与地理信息学院
2014.09.24
提 纲
一、基础理论 二、国内外研究现状 三、主要研究方法
四、问题与展望
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2014.09.24
由于我国独特的地貌和地质环境条件，是一个地质灾害发生十分频繁且损失极为 严重的国家。初步统计，我国有近百万处地质灾害点，其中，重特大地质灾害点 34000余处；每年由于地质灾害死亡人近千人，直接经济损失200亿元。它们绝 大部分集中在我国西部地区。 .
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2014.09.24
典型数据驱动模型——逻辑回归分析
分别计算出三个研究区A、B、C的滑坡危险性概率分别为86%、89%、 94%，然后应用交叉验证，即将一个研究区的回归系数分别用于另外 两个研究区，计算出对应区域滑坡危险性概率。结果显示B、C区的 参数用于A区评价得概率分别为82%、79%；A、C区的参数用于B区 评价得概率分别为84%、85%；A、B区的参数用于C区评价得概率分 别为87%、90%。验证结果显示一个令人满意的风险区划结果。 逻辑回归分析模型在滑坡治理和预报方面具有较强的优势，分析结果 可用于初步滑坡风险映射。
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二 国内外研究现状——国外
进入21世纪，国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立 和计算机实现上，如3S在地质灾害的监控与可视化、数 字减灾系统DDRs(Digital Disaster Reduction system) 等方面的应用。 如RagozinA.从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险 性、易损性和风险性，提出了考虑危险性评估目标有效期 限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素 的概率乘积表示，对于区域性滑坡灾害评估，提出用给定 地区的面积、滑坡发生的面积、滑坡数量和时间之间的关 系建立定量模型;SaroLee等结合GlS与频率比值、逻辑回 归模型、统计模型、概率模型对柬埔寨Damrei Romel地 区进行了滑坡地质灾害敏感性制图。
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典型知识驱动模型——模糊综合评判
模糊综合评价方法是借助模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定 量评价，即对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。 评价模型的主要步骤： 1）建立评价因子集U={u1,u2,· · · ,um} 2）建立评价集V={v1,v2,· · · ,vn} 3）确定评价因素的权重向量A={a1,a2,· · · ,am} 4) 进行单因素模糊评价，确立模糊关系矩阵R 5）模糊综合评判可表示为B= A· R 模糊综合评判是典型滑坡灾害评估方法之一，王念秦教授对西安市临 潼大水沟滑坡灾害评价就是应用的该模型。选取人类活动、地质条件、 地形条件和水文气象条件作为评价指标，将滑坡灾害划分成四个等级， 即高危险，中危险，低危险，不危险。运用层次分析法确定评价指标 的权重，建立多级模糊综合评价模型。
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产生滑坡的主要条件
3．地形地貌 只有处于一定地貌部位、具备一定坡度的斜 坡才可能发生滑坡。一般江、河、湖（水库）。海、沟的 岸坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物边坡等 都是易发生滑坡的地貌部位；坡度大于10度、小于45度、 下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
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2014.09.24
三 主要研究方法
RS和GIS的飞速发展为区域滑坡危险性评价研究提供了全新的技术平 台和有效的研究手段，利用RS及GIS技术进行区域滑坡风险危险性评 价研究已经成为一种趋势。基于GIS技术平台的区域滑坡风险性评价 主要有两种研究途径。 部分学者采用基于专家经验知识和理论知识的知识驱动模型进行了研 究，主要有层次分析法、模糊数学及专家系统等。这些研究都是在对 滑坡的成因机制进行深入分析的基础上，运用领域专家经验知识进行 区域滑坡危险性评价因素的选取及其权重的定量化取值。 部分学者则运用数据驱动模型，通过对各种影响因素(预测指标)与已 知的滑坡分布图的叠加分析，根据计算得到的各种影响因素与滑坡的 定量相关关系来确定评价因子的权重，主要有信息量法、多元统计分 析方法、人工神经网络、决策树模型及粗糙集等方法。
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2014.09.24
二 国内外研究现状——国内
国内应用GIS 技术开展地质灾害研究工作起步较晚，程度 较低。将GIS与地质灾害风险评价结合起来主要开始90年 代后期。 1998年开展的全国性地质灾害风险区划主要以小比例尺 定性评价和以统计、估算为主，利用GlS仅局限于成果图 的制图表达。1999年，王治华提出“数字滑坡遥感技 术”，综合应用遥感技术、数字摄影测量及图像处理技术、 GIS技术和计算机技术的支持进行滑坡识别、基本信息获 取、信息存贮和管理及空间分析。
2014.09.24
2010年6月28日贵州关岭滑坡导致 99人死亡 2014.09.24 Page 14
2010年7月19日 重庆城口滑坡形成堰塞湖淹没庙坝镇，致使2000人受 灾,下游8000人紧急转移
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2014.09.24
2010年7月27日 汉源万工乡滑坡部分掩埋万工移民集镇，20人失踪，致使1500人受灾
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典型知识驱动模型——模糊综合评判
通过逐级评判求得质量评价结果向量 B，按照模糊数学隶属度最大原 则, 确定质量等级，结果显示大水沟滑坡的危险等级为高危，与综合 打分法以及现场调查进行比较结果一致，说明该方法进行滑坡灾害评 价是可行的。 滑坡灾害的孕育和发生受多种因素的影响，由于各因素对滑坡的影响 程度及其相互作用不同，故滑坡灾害的发生机制十分复杂。采用多因 素综合模糊评判的方法对滑坡灾害危险性进行评价是可行的，这为认 识滑坡的灾害发育特征、形成机理以及对滑坡进行及时、有效的灾害 防治提供了比较可靠的依据。
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滑坡示意图
（冠部裂缝） （冠）
（次断壁） （横向裂缝）
（头）
（主断壁）
（横向脊）
（放射状裂缝） （滑动面） （趾） （滑体）
（足）
（滑覆面）
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（剪出口）
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滑坡的几种类型
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产生滑坡的主要条件
产生滑坡的主要条件：一是地质条件和地貌条件；二是内 外营力和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有 关： 1．岩土类型 岩土体是产生滑坡的物质基础。通常，各类 岩土都有可能构成滑坡体，其中结构松软，抗剪强度和抗 风化能力较低，在水的作用下其性质易发生变化的岩土， 如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩及软硬相间的岩层所 构成的斜坡易发生滑坡。 2．地质构造斜坡 岩土只有被各种构造面切割分离成不连 续状态时，才可能具备向下滑动的条件。同时，构造面又 为降雨等进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层理 面、岩性界面、断层发育的斜坡，最易发生滑坡。
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2014.09.24
二 国内外研究现状——国内
21世纪以来，随着3S技术的不断发展为滑坡灾害研究提供 了全新的技术平台和有效的研究方法，遥感技术和地理信 息系统在滑坡研究领域逐步得到了广泛应用。主要是基于 遥感数据处理如彩色合成、数据融合、主成份分析等进行 各种区域地质灾害遥感调查的进行灾害类型、影像特征及 其识别标志，并在此基础上对流域地形地貌、土地利用、 植被类型、水土流失和地质灾害等进行了遥感调査，对地 质灾害现状、成因、分布规律特点和调査精度进行了分析 评价，为综合治理提供基础资料。 国内学者张继贤提出基于3S技术的开展滑坡监测评估与建 模，开展基于“ 3S ”技术的风险评价与分析，主要采用 3S集成新技术来快速有效地监测、研究和评估地质灾害周 边环境的影响，为地质灾害的预防和治理提供科学依据。
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组成滑坡的要素（暴雨型）
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一 基础理论
2、地质灾害破坏损失评价（风险评价） 在地质灾害活动概率、破坏范围、危害程度和受灾体损毁 程度分析的基础上，进一步研究地质灾害的经济损失构成， 分析经济损失程度和分布情况。 3、滑坡危险性：滑坡灾害的危险性是指滑坡灾害系统中 孕灾环境和致灾因子的各种自然属性特征，可用滑坡过程 强度或规模、滑坡频率、滑坡灾害影响区域及其影响程度、 滑坡灾害危害程度等危险性指标来刻划。
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典型数据驱动模型——逻辑回归分析
逻辑回归模型是一种多元统计分析模型，非常适用于基于多变量控制 的，会导致存在或不存在两个不同结果的二分类问题。 滑坡发生的概率与影响因子之间的关系可表示为:
Z=B0+B1X1+B2X2+· · · +BnXn
P=1/（1+e-Z） 式中，P 代表滑坡发生的概率; Z 代表变量叠加后的线性权重之和; Bi 是回归系数，输出结果范围为0 ～ 1，可以看作事件发生的概率，若 为 0表示某事件肯定不发生，若为 1 表示某事件肯定发生，若为 0. 5 表示某事件发生的概率为 50%。 德国学者Pradhan应用该模型对马来西亚三个滑坡灾害区进行评估研 究，选取坡度、坡向、岩性、土地覆盖、NDVI等十个影响因素，使 用一个最大似然方法通过计算拟合得到各因素回归系数。
4、承灾体易损性：所谓承灾体易损性是指承灾体遭受不 同强度滑坡可能损失程度，常常可用损失率来表示。
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一 基础理论
区 域 滑 坡 灾 害 风 险 评 价 方 法 研 究 金 江 军
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四川攀枝花机场滑坡，2009
滑坡实例
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P源自文库ge
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一 基础理论
1、滑坡 广义上将斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下运动统称为 滑坡。 狭义的定义是斜坡岩土在重力作用为主下，由于多种原因 改变坡体内一定部位的软弱带（或面）中的应力状态，或 因其它物理、化学作用降低其强度，及因地震或其它作用 破坏其结构，该带在应力大于强度下产生剪切破坏，带上 的岩土失稳而作整体或几大块向下和向前滑动的现象称之 滑坡。
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2014.09.24
二 国内外研究现状——国外
国外发达国家开展滑坡风险研究较早，自上世纪60年代就开始了灾害 地质调查与评价研究工作，并且在有关的减灾法规中强调灾情调查、 统计、风险评估以及据此确定的减灾责任与救助措施。20世纪90年代 以来，随着计算机、遥感技术和信息科学的高速发展，GlS技术得到 了空前发展，利用3S技术开展地质灾害研究成为一个新领域。地质灾 害风险评价开始考虑多致灾因素综合分析，并进行灾害分区。美国科 学Mario Mejia－Navarro和Ellene.Wohl在哥伦比亚麦德林地区，用 GIS进行地质灾害和风险评估。评估了基岩和地表地质、构造地质条 件、气候、地貌单元及形成作用、土地利用和水文条件等因素。根据 因素和灾害把每一种因素细分为不同范畴等级。借助GIS软件空间信 息存储、缓冲区分析、DEM 模型及叠加对有关滑坡、洪水和河岸侵 蚀等灾害倾向进行灾害分区，并对某一具体事件各构成因素的脆弱性 进行评价。
4．水文地质条件 地下水活动在滑坡形成中起着重要的作 用。它的作用主要表现在：软化岩土，降低岩土体 强度， 产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩土，增大岩土容重， 对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面（带）的软化作 用和降低强度作用最突出。
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产生滑坡的主要条件
就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活 动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生 滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素 有：地震；降雨和融雪；地表水的冲刷、浸泡，河流等地 表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类活动，如开 挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等 都可诱发滑坡。此外，还有如海啸、风暴潮、冻融等许多 作用也可诱发滑坡。
高玉久 桂林理工大学测绘与地理信息学院
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提 纲
一、基础理论 二、国内外研究现状 三、主要研究方法
四、问题与展望
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由于我国独特的地貌和地质环境条件，是一个地质灾害发生十分频繁且损失极为 严重的国家。初步统计，我国有近百万处地质灾害点，其中，重特大地质灾害点 34000余处；每年由于地质灾害死亡人近千人，直接经济损失200亿元。它们绝 大部分集中在我国西部地区。 .
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典型数据驱动模型——逻辑回归分析
分别计算出三个研究区A、B、C的滑坡危险性概率分别为86%、89%、 94%，然后应用交叉验证，即将一个研究区的回归系数分别用于另外 两个研究区，计算出对应区域滑坡危险性概率。结果显示B、C区的 参数用于A区评价得概率分别为82%、79%；A、C区的参数用于B区 评价得概率分别为84%、85%；A、B区的参数用于C区评价得概率分 别为87%、90%。验证结果显示一个令人满意的风险区划结果。 逻辑回归分析模型在滑坡治理和预报方面具有较强的优势，分析结果 可用于初步滑坡风险映射。
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二 国内外研究现状——国外
进入21世纪，国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立 和计算机实现上，如3S在地质灾害的监控与可视化、数 字减灾系统DDRs(Digital Disaster Reduction system) 等方面的应用。 如RagozinA.从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险 性、易损性和风险性，提出了考虑危险性评估目标有效期 限在内的单个滑坡灾害危险性指标，并用其主要控制因素 的概率乘积表示，对于区域性滑坡灾害评估，提出用给定 地区的面积、滑坡发生的面积、滑坡数量和时间之间的关 系建立定量模型;SaroLee等结合GlS与频率比值、逻辑回 归模型、统计模型、概率模型对柬埔寨Damrei Romel地 区进行了滑坡地质灾害敏感性制图。
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典型知识驱动模型——模糊综合评判
模糊综合评价方法是借助模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定 量评价，即对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。 评价模型的主要步骤： 1）建立评价因子集U={u1,u2,· · · ,um} 2）建立评价集V={v1,v2,· · · ,vn} 3）确定评价因素的权重向量A={a1,a2,· · · ,am} 4) 进行单因素模糊评价，确立模糊关系矩阵R 5）模糊综合评判可表示为B= A· R 模糊综合评判是典型滑坡灾害评估方法之一，王念秦教授对西安市临 潼大水沟滑坡灾害评价就是应用的该模型。选取人类活动、地质条件、 地形条件和水文气象条件作为评价指标，将滑坡灾害划分成四个等级， 即高危险，中危险，低危险，不危险。运用层次分析法确定评价指标 的权重，建立多级模糊综合评价模型。
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产生滑坡的主要条件
3．地形地貌 只有处于一定地貌部位、具备一定坡度的斜 坡才可能发生滑坡。一般江、河、湖（水库）。海、沟的 岸坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物边坡等 都是易发生滑坡的地貌部位；坡度大于10度、小于45度、 下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。
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三 主要研究方法
RS和GIS的飞速发展为区域滑坡危险性评价研究提供了全新的技术平 台和有效的研究手段，利用RS及GIS技术进行区域滑坡风险危险性评 价研究已经成为一种趋势。基于GIS技术平台的区域滑坡风险性评价 主要有两种研究途径。 部分学者采用基于专家经验知识和理论知识的知识驱动模型进行了研 究，主要有层次分析法、模糊数学及专家系统等。这些研究都是在对 滑坡的成因机制进行深入分析的基础上，运用领域专家经验知识进行 区域滑坡危险性评价因素的选取及其权重的定量化取值。 部分学者则运用数据驱动模型，通过对各种影响因素(预测指标)与已 知的滑坡分布图的叠加分析，根据计算得到的各种影响因素与滑坡的 定量相关关系来确定评价因子的权重，主要有信息量法、多元统计分 析方法、人工神经网络、决策树模型及粗糙集等方法。
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二 国内外研究现状——国内
国内应用GIS 技术开展地质灾害研究工作起步较晚，程度 较低。将GIS与地质灾害风险评价结合起来主要开始90年 代后期。 1998年开展的全国性地质灾害风险区划主要以小比例尺 定性评价和以统计、估算为主，利用GlS仅局限于成果图 的制图表达。1999年，王治华提出“数字滑坡遥感技 术”，综合应用遥感技术、数字摄影测量及图像处理技术、 GIS技术和计算机技术的支持进行滑坡识别、基本信息获 取、信息存贮和管理及空间分析。
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典型知识驱动模型——模糊综合评判
通过逐级评判求得质量评价结果向量 B，按照模糊数学隶属度最大原 则, 确定质量等级，结果显示大水沟滑坡的危险等级为高危，与综合 打分法以及现场调查进行比较结果一致，说明该方法进行滑坡灾害评 价是可行的。 滑坡灾害的孕育和发生受多种因素的影响，由于各因素对滑坡的影响 程度及其相互作用不同，故滑坡灾害的发生机制十分复杂。采用多因 素综合模糊评判的方法对滑坡灾害危险性进行评价是可行的，这为认 识滑坡的灾害发育特征、形成机理以及对滑坡进行及时、有效的灾害 防治提供了比较可靠的依据。
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滑坡示意图
（冠部裂缝） （冠）
（次断壁） （横向裂缝）
（头）
（主断壁）
（横向脊）
（放射状裂缝） （滑动面） （趾） （滑体）
（足）
（滑覆面）
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（剪出口）
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滑坡的几种类型
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产生滑坡的主要条件
产生滑坡的主要条件：一是地质条件和地貌条件；二是内 外营力和人为作用的影响。第一个条件与以下几个方面有 关： 1．岩土类型 岩土体是产生滑坡的物质基础。通常，各类 岩土都有可能构成滑坡体，其中结构松软，抗剪强度和抗 风化能力较低，在水的作用下其性质易发生变化的岩土， 如松散覆盖层、黄土、红粘土、页岩及软硬相间的岩层所 构成的斜坡易发生滑坡。 2．地质构造斜坡 岩土只有被各种构造面切割分离成不连 续状态时，才可能具备向下滑动的条件。同时，构造面又 为降雨等进入斜坡提供了通道。故各种节理、裂隙、层理 面、岩性界面、断层发育的斜坡，最易发生滑坡。
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二 国内外研究现状——国内
21世纪以来，随着3S技术的不断发展为滑坡灾害研究提供 了全新的技术平台和有效的研究方法，遥感技术和地理信 息系统在滑坡研究领域逐步得到了广泛应用。主要是基于 遥感数据处理如彩色合成、数据融合、主成份分析等进行 各种区域地质灾害遥感调查的进行灾害类型、影像特征及 其识别标志，并在此基础上对流域地形地貌、土地利用、 植被类型、水土流失和地质灾害等进行了遥感调査，对地 质灾害现状、成因、分布规律特点和调査精度进行了分析 评价，为综合治理提供基础资料。 国内学者张继贤提出基于3S技术的开展滑坡监测评估与建 模，开展基于“ 3S ”技术的风险评价与分析，主要采用 3S集成新技术来快速有效地监测、研究和评估地质灾害周 边环境的影响，为地质灾害的预防和治理提供科学依据。
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组成滑坡的要素（暴雨型）
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一 基础理论
2、地质灾害破坏损失评价（风险评价） 在地质灾害活动概率、破坏范围、危害程度和受灾体损毁 程度分析的基础上，进一步研究地质灾害的经济损失构成， 分析经济损失程度和分布情况。 3、滑坡危险性：滑坡灾害的危险性是指滑坡灾害系统中 孕灾环境和致灾因子的各种自然属性特征，可用滑坡过程 强度或规模、滑坡频率、滑坡灾害影响区域及其影响程度、 滑坡灾害危害程度等危险性指标来刻划。
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典型数据驱动模型——逻辑回归分析
逻辑回归模型是一种多元统计分析模型，非常适用于基于多变量控制 的，会导致存在或不存在两个不同结果的二分类问题。 滑坡发生的概率与影响因子之间的关系可表示为:
Z=B0+B1X1+B2X2+· · · +BnXn
P=1/（1+e-Z） 式中，P 代表滑坡发生的概率; Z 代表变量叠加后的线性权重之和; Bi 是回归系数，输出结果范围为0 ～ 1，可以看作事件发生的概率，若 为 0表示某事件肯定不发生，若为 1 表示某事件肯定发生，若为 0. 5 表示某事件发生的概率为 50%。 德国学者Pradhan应用该模型对马来西亚三个滑坡灾害区进行评估研 究，选取坡度、坡向、岩性、土地覆盖、NDVI等十个影响因素，使 用一个最大似然方法通过计算拟合得到各因素回归系数。
4、承灾体易损性：所谓承灾体易损性是指承灾体遭受不 同强度滑坡可能损失程度，常常可用损失率来表示。
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一 基础理论
1、滑坡 广义上将斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下运动统称为 滑坡。 狭义的定义是斜坡岩土在重力作用为主下，由于多种原因 改变坡体内一定部位的软弱带（或面）中的应力状态，或 因其它物理、化学作用降低其强度，及因地震或其它作用 破坏其结构，该带在应力大于强度下产生剪切破坏，带上 的岩土失稳而作整体或几大块向下和向前滑动的现象称之 滑坡。
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二 国内外研究现状——国外
国外发达国家开展滑坡风险研究较早，自上世纪60年代就开始了灾害 地质调查与评价研究工作，并且在有关的减灾法规中强调灾情调查、 统计、风险评估以及据此确定的减灾责任与救助措施。20世纪90年代 以来，随着计算机、遥感技术和信息科学的高速发展，GlS技术得到 了空前发展，利用3S技术开展地质灾害研究成为一个新领域。地质灾 害风险评价开始考虑多致灾因素综合分析，并进行灾害分区。美国科 学Mario Mejia－Navarro和Ellene.Wohl在哥伦比亚麦德林地区，用 GIS进行地质灾害和风险评估。评估了基岩和地表地质、构造地质条 件、气候、地貌单元及形成作用、土地利用和水文条件等因素。根据 因素和灾害把每一种因素细分为不同范畴等级。借助GIS软件空间信 息存储、缓冲区分析、DEM 模型及叠加对有关滑坡、洪水和河岸侵 蚀等灾害倾向进行灾害分区，并对某一具体事件各构成因素的脆弱性 进行评价。
4．水文地质条件 地下水活动在滑坡形成中起着重要的作 用。它的作用主要表现在：软化岩土，降低岩土体 强度， 产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩土，增大岩土容重， 对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面（带）的软化作 用和降低强度作用最突出。
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产生滑坡的主要条件
就第二个条件而言，在现今地壳运动的地区和人类工程活 动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用可以使产生 滑坡的基本条件发生变化，从而诱发滑坡，主要诱发因素 有：地震；降雨和融雪；地表水的冲刷、浸泡，河流等地 表水体对斜坡坡脚的不断冲刷；不合理的人类活动，如开 挖坡脚、坡体堆载、爆破、水库蓄（泄）水、矿山开采等 都可诱发滑坡。此外，还有如海啸、风暴潮、冻融等许多 作用也可诱发滑坡。