重慶市巫山縣公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)

牟鳳云，楊 猛，陳 婕

(重慶交通大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，重慶 400074)

山區(qū)泥石流、滑坡、崩塌、山洪等自然災(zāi)害頻發(fā)，給人類生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大威脅，對(duì)交通運(yùn)輸系統(tǒng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞。山區(qū)地形地貌復(fù)雜、氣候多變，山區(qū)公路及其附屬設(shè)施易受自然災(zāi)害損壞，且面臨著復(fù)雜的防治問(wèn)題。由于山地特殊的地質(zhì)條件和山區(qū)獨(dú)特地理環(huán)境，山區(qū)公路存在諸多安全隱患，使其災(zāi)害防治面臨巨大挑戰(zhàn)。

公路易損性為在自然災(zāi)害破壞下公路及其附屬設(shè)施遭受不同程度損毀情況?，F(xiàn)有研究中，Devin等[1]首先提出易損度定義，為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性與易損性兩者乘積；中齊洪亮等[2-3]從各類承災(zāi)體自身?yè)p壞的難易程度和區(qū)域抗災(zāi)能力兩方面進(jìn)行公路易損性定義，運(yùn)用綜合評(píng)分法提出了承災(zāi)體抗災(zāi)能力等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)；隨后學(xué)者考慮更多致災(zāi)因素引入公路易損性評(píng)價(jià)，公路易損性研究得到進(jìn)一步發(fā)展。而高分遙感在自然災(zāi)害研究方面，李益敏等[4]、張志軍等[5]基于高分遙感技術(shù)對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)區(qū)域受災(zāi)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)估；劉肖姬等[6]將高分遙感技術(shù)運(yùn)用于滑坡地質(zhì)災(zāi)害研究，通過(guò)建立滑坡災(zāi)害識(shí)別規(guī)則，對(duì)受災(zāi)區(qū)域信息進(jìn)行提取。在公路易損性研究方面，在方法上，朱賽楠等[7]構(gòu)建了易損性模型，研究了多因素對(duì)公路易損情況；陸歡[8]考慮自然災(zāi)害致災(zāi)因素多樣性，通過(guò)測(cè)算區(qū)域公路抗災(zāi)指數(shù)和環(huán)境抗災(zāi)指數(shù)，運(yùn)用因素疊加法建立易損性評(píng)價(jià)模型；劉洋洋等[9]對(duì)模型與方法進(jìn)行擴(kuò)充，提出從社會(huì)、道路、防治因素三大方面建立山區(qū)丘陵公路災(zāi)害易損性評(píng)估層次結(jié)構(gòu)模型。指標(biāo)層面上，談樹(shù)成等[10]、田偉平等[11]選取路基自身強(qiáng)度及穩(wěn)定性、防護(hù)措施、洪水特性和河床因素等4個(gè)因子構(gòu)建指標(biāo)體系；李倩[12]根據(jù)公路自身特點(diǎn)考慮到路線等級(jí)、路線使用年限、路網(wǎng)密度、基礎(chǔ)防護(hù)設(shè)施、自然環(huán)境指標(biāo)、預(yù)報(bào)及預(yù)警系統(tǒng)方面建立指標(biāo)體系。田述軍等[13]從公路自身災(zāi)害抵抗能力角度出發(fā)，擇取經(jīng)濟(jì)要素、公路修復(fù)能力、公路繞行指數(shù)等建立公路自然災(zāi)害易損性指標(biāo)評(píng)價(jià)體系。以上研究雖已取得一定成效，但仍存在一些不足之處：①高分遙感在自然災(zāi)害研究中，多在于專題信息提取與識(shí)別，且在公路自然災(zāi)害應(yīng)用研究較少，對(duì)于與其他多元數(shù)據(jù)耦合方面有待研究；②學(xué)者多從公路周邊自然環(huán)境屬性和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，而區(qū)域土地利用情況也將對(duì)區(qū)域公路造成一定易損性影響，將其綜合考慮至區(qū)域抗災(zāi)能力分析方面尚待研究。本文在已有研究基礎(chǔ)上，針對(duì)學(xué)者研究不足之處，結(jié)合高分遙感技術(shù)，綜合考慮區(qū)域自然環(huán)境特性，構(gòu)建公路自然災(zāi)害易損模型，定性定量分析研究自然災(zāi)害對(duì)山區(qū)公路易損程度的影響。

研究以重慶市巫山縣為例，首先從公路自身?yè)p壞難易程度和區(qū)域抗災(zāi)能力兩方面進(jìn)行分析，建立區(qū)域公路抗災(zāi)能力指數(shù)、公路耗能、土地利用和路網(wǎng)密度等四個(gè)指標(biāo)體系，分析區(qū)域抗災(zāi)能力。再者對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，并將自然災(zāi)害易損性劃分為低、中、高、極高四個(gè)等級(jí)，建立研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)地理數(shù)據(jù)庫(kù)。隨后基于ArcGIS軟件空間分析功能，得到巫山縣公路自然災(zāi)害易損度區(qū)間范圍，并將研究區(qū)易損度劃分為輕度易損、中度易損、高度易損和極易損四個(gè)等級(jí)。最后構(gòu)建研究區(qū)自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)模型，通過(guò)易損性區(qū)劃圖分析區(qū)域自然災(zāi)害易損情況。最后以公路為研究對(duì)象，建立公路自然災(zāi)害易損模型，在自然災(zāi)害影響下綜合分析研究區(qū)公路易損情況。研究建立了適用于山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性的評(píng)價(jià)體系，對(duì)于區(qū)域(公路)自然災(zāi)害防治具有重要意義。

1 研究區(qū)概況

巫山縣位于重慶東北部，處三峽腹心庫(kù)區(qū)。地理位置在109°33′E～110°11′E和30°46′E～31°28′N，面積0.3×104km2。巫山縣轄26個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)，戶籍人口63.97×104人，地方產(chǎn)業(yè)以第三產(chǎn)業(yè)為主。巫山縣屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)性氣候，年均降水達(dá)1 000 mm以上，平均氣溫17.1 ℃，相對(duì)濕度72%。巫山縣喀斯特地貌典型，山地面積占96%，最低海拔僅70.1 m，最高海拔2 683 m。截至2017年，巫山縣共通車?yán)锍? 607 km，其中包括1條高速、3條省道、6條縣道、數(shù)十條鄉(xiāng)道及村道。縣內(nèi)時(shí)常發(fā)生山洪、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，致使區(qū)域出現(xiàn)交通中斷現(xiàn)象，區(qū)域經(jīng)濟(jì)受到嚴(yán)重?fù)p失。

2 研究方法及數(shù)據(jù)處理

2.1 研究方法

在山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)易損性指標(biāo)的選取過(guò)程中，不僅需要考慮公路自身的災(zāi)害防御能力，還應(yīng)考慮區(qū)域自然環(huán)境特性。如區(qū)域公路抗災(zāi)能力指數(shù)會(huì)因地形地貌的影響，山區(qū)公路區(qū)域抗災(zāi)能力弱于平原地區(qū)，致使權(quán)重較低[12-14]。因此，結(jié)合了區(qū)域自然環(huán)境特性，從公路自身?yè)p壞難易程度上考慮，選取了公路抗災(zāi)指數(shù)、公路耗能作為評(píng)價(jià)指標(biāo)；再?gòu)膮^(qū)域抗災(zāi)能力方面，選取土地利用、路網(wǎng)密度等作為評(píng)級(jí)指標(biāo)。

2.1.1 路網(wǎng)密度

路網(wǎng)密度指單位面積內(nèi)的公路長(zhǎng)度，通常是描述交通網(wǎng)通達(dá)度的一個(gè)重要指標(biāo)。在救援過(guò)程中，不同等級(jí)的公路作用不同。在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，及時(shí)的獲取消息通知附近的人員撤離災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)，同時(shí)派遣專業(yè)的救援人員和維修人員前往災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)對(duì)公路防護(hù)措施進(jìn)行搶修和維護(hù)。在此過(guò)程中，路網(wǎng)起著關(guān)鍵的作用，人員和物資通過(guò)路網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

2.1.2 區(qū)域公路抗災(zāi)能力指數(shù)

參照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01—2014)對(duì)等級(jí)公路的結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)劃定，考慮公路等級(jí)和防護(hù)措施的影響和關(guān)系，對(duì)不同公路等級(jí)抗災(zāi)能力指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

T=∑KiGi

(1)

式(1)中：T為公路抗災(zāi)指數(shù)；Ki為i等級(jí)公路抗災(zāi)能力指數(shù)所占比重；Gi為i等級(jí)公路抗災(zāi)能力指數(shù)。

2.1.3 公路耗能指數(shù)

不同等級(jí)公路的造價(jià)各不相同，不同地區(qū)的公路造價(jià)也不盡相同。由于山區(qū)地形地勢(shì)問(wèn)題，受限于地形地貌陡峭，交通不便等不利的施工條件，山區(qū)公路的造價(jià)遠(yuǎn)大于一般地區(qū)。從統(tǒng)計(jì)年鑒中得到估算各級(jí)公路的單公里平均造價(jià)(表1)。根據(jù)公路單位造價(jià)，公路耗能的計(jì)算公式為

(2)

式(2)中：V為公路耗能指數(shù)；Li為區(qū)域內(nèi)某種等級(jí)公路里程；Ui為某等級(jí)公路單公里平均造價(jià)；S為區(qū)域面積。

表1 巫山縣公路單公里平均造價(jià)Table 1 Average cost of highway in Wushan county

2.1.4 土地利用抗災(zāi)指數(shù)

土地利用能夠影響生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性和均衡性。如在遭受同等自然災(zāi)害的時(shí)候，耕地相較于林地更為脆弱，易損性更高，林地、耕地和草地等農(nóng)作物具有涵養(yǎng)水源的功能，在面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)抗災(zāi)能力更強(qiáng)。不同的土地利用類型抵御自然災(zāi)害的能力也不盡相同。植被具有較好的固土、固水作用，對(duì)于抵抗泥石流、滑坡、洪災(zāi)等災(zāi)害具有良好的防御作用。

S=∑AnFn

(3)

式(3)中：S為土地利用抗災(zāi)指數(shù)；An為土地利用類型n面積占比；Fn為土地利用類型n抗災(zāi)能力。

2.1.5 山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)模型

考慮到公路自身?yè)p壞難易程度和區(qū)域抗災(zāi)能力的兩個(gè)方面的影響，以及已經(jīng)對(duì)各項(xiàng)山區(qū)公路易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)一評(píng)分體系，統(tǒng)一量綱的操作。采用易損度來(lái)衡量山區(qū)公路自然災(zāi)害的易損性的大小。在以上研究方法基礎(chǔ)上，建立研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)模型：

R=f(T,V,S,R)=kMt+pVt+qSt+jRt

(4)

式(4)中：R為山區(qū)公路自然災(zāi)害易損度；k、p、q、j為權(quán)重系數(shù)；R為路網(wǎng)密度；t為各個(gè)指標(biāo)等級(jí)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)收集研究區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境和交通等資料建立公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)。首先基于高分一號(hào)空間分辨率為16 m的遙感影像進(jìn)行土地利用分類，輔以谷歌地圖對(duì)分類精度進(jìn)行驗(yàn)證。再者從公路自身?yè)p壞難易程度和區(qū)域抗災(zāi)能力方面，建立指標(biāo)體系。最后根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重、災(zāi)情調(diào)查解析等方法確定權(quán)重，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)與易損性評(píng)價(jià)的關(guān)系，構(gòu)建易損性評(píng)價(jià)模型，得到巫山縣易損性區(qū)劃圖。

研究過(guò)程中，高分遙感數(shù)據(jù)來(lái)源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)、自然環(huán)境和交通等數(shù)據(jù)來(lái)源于《巫山統(tǒng)計(jì)年鑒2017》。

3 結(jié)果分析

3.1 研究區(qū)抗災(zāi)能力分析

考慮區(qū)域自然災(zāi)害管理能力對(duì)易損性的影響[15]，在ArcGIS軟件中，首先運(yùn)用空間分析工具計(jì)算出帶有行政區(qū)劃信息的公路數(shù)據(jù)，對(duì)行政區(qū)劃內(nèi)的各等級(jí)公路里程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)式(1)計(jì)算公路抗災(zāi)指數(shù)對(duì)巫山縣每個(gè)村級(jí)行政區(qū)進(jìn)行評(píng)分。再者根據(jù)式(2)、式(3)計(jì)算得到區(qū)域單位路產(chǎn)指數(shù)和土地利用抗災(zāi)指數(shù)，最后運(yùn)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行空間可視化。

圖1 巫山縣路網(wǎng)密度與區(qū)域公路抗災(zāi)能力圖Fig.1 Road network density and disaster resistance map of regional highway of Wushan County

3.1.1 區(qū)域路網(wǎng)密度與公路抗災(zāi)能力分析

巫山縣路網(wǎng)密度空間分布顯示(圖1)，研究區(qū)東北、西北和西南部的路網(wǎng)建設(shè)完善程度較低，在后期公路建設(shè)，可以有針對(duì)性地在這些區(qū)域新建路網(wǎng)。巫山縣建城區(qū)路網(wǎng)密度高，但邊界周圍的鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)路網(wǎng)密度偏低，說(shuō)明巫山縣與外界溝通交流能力有待加強(qiáng)，新建路網(wǎng)創(chuàng)造財(cái)富，加強(qiáng)與周邊的物質(zhì)經(jīng)濟(jì)文化交流。路網(wǎng)密度等級(jí)為位于高和極高兩個(gè)層次的占比最高且相同均為32%。從公路里程的角度上看，路網(wǎng)密度等級(jí)位于中等級(jí)和高等級(jí)的公路占比最大，且相同均為37%。

巫山縣內(nèi)公路抗災(zāi)能力指數(shù)處中水平及以下?tīng)顟B(tài)，約占地區(qū)總面76%，且中部、南部的區(qū)域公路抗災(zāi)能力要強(qiáng)些，北面的公路較少并且容易受損。結(jié)合公路里程上來(lái)看(圖2)，區(qū)域公路抗災(zāi)力指數(shù)位于中層次及以下區(qū)域約占70%，表明巫山縣內(nèi)大多數(shù)的公路抗災(zāi)能力整體偏低。因此，在巫山縣北部可增建高等級(jí)公路，并提高現(xiàn)有公路的防護(hù)措施。

圖2 巫山縣抗災(zāi)能力統(tǒng)計(jì)Fig.2 Statistics of disaster resistance of Wushan County

3.1.2 區(qū)域公路耗能與土地利用抗災(zāi)能力分析

通過(guò)前面得到的帶有行政區(qū)劃信息的等級(jí)公路圖層，得到區(qū)域單位路產(chǎn)分布最低為8.68×104元/km2,最高可達(dá)到2 714.70×104元/km2。巫山縣內(nèi)約64%的鎮(zhèn)區(qū)域的公路耗能分級(jí)易損度位于中級(jí)及以下。從公路里程占比方面來(lái)看，有38%的公路里程的區(qū)域單位路產(chǎn)位于中等級(jí)層次，30%的公路里程位于高等級(jí)層次，可見(jiàn)絕大多數(shù)的公路區(qū)域公路耗能中等偏高。

從區(qū)域公路耗能上看出(圖3)，位于巫山縣東北、西南、東南、西北四個(gè)方向和靠近縣邊界的鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路耗能較低。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，這些地方的公路損失會(huì)低一些，易損性也會(huì)低一些。位于巫山縣中部的區(qū)域公路耗能最高，該區(qū)域位于巫山縣城中心，為人口和車流量匯集之地。相對(duì)而言，該區(qū)域通往高等級(jí)公路能力強(qiáng)一些，因而該地區(qū)域公路耗能等級(jí)較高，易損性也相對(duì)較高。

巫山縣內(nèi)沿著巫山縣邊界東部和南部的土地利用抗災(zāi)能力指數(shù)較高，這也與巫山土地利用分布情況中林地大多集中在東部有關(guān)。從行政區(qū)劃上來(lái)看，約有60%的鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)土地利用抗災(zāi)能力等于或小于中級(jí)。從公路里程占比上來(lái)看，位于中等級(jí)的土地利用抗災(zāi)指數(shù)最高，達(dá)43%，其次是高等級(jí)為33%?？梢?jiàn)巫山縣的土地利用類型分布從整體上看加大了政府防災(zāi)減災(zāi)的難度，縣內(nèi)土地利用類型分布和結(jié)構(gòu)有待調(diào)整。

圖3 巫山縣耗能指數(shù)與土地利用抗災(zāi)指數(shù)Fig.3 Energy consumption index and land use disaster resistance index of Wushan County

3.2 山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性研究

山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)中同時(shí)涉及大量空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)技術(shù)能夠?qū)⑦@些屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，整理為數(shù)據(jù)庫(kù)方便查閱和更新數(shù)據(jù)，幫助進(jìn)一步分析易損性評(píng)價(jià)。根據(jù)構(gòu)建的山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性指標(biāo)體系，基于ArcGIS軟件，運(yùn)用層次分析法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行相互比較和計(jì)算，確定各指標(biāo)權(quán)重值，從鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)作和公路里程兩個(gè)方面，對(duì)研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性情況進(jìn)行分析。

3.2.1 研究區(qū)易損性指標(biāo)權(quán)重確定

對(duì)研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性進(jìn)行評(píng)價(jià)，在各個(gè)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算過(guò)程中，首先需要綜合考慮選擇的其他指標(biāo)對(duì)該指標(biāo)的影響，在從最優(yōu)化的角度，最終合理分配權(quán)重。評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定采用有美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Saaty[14]提出的層次分析法。其原理是將決策問(wèn)題分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，將定性分析和定量分析相結(jié)合。由于層次分析法能夠量化多準(zhǔn)則的決策問(wèn)題，具有較強(qiáng)的科學(xué)性和實(shí)用性。因此，經(jīng)常被應(yīng)用于風(fēng)險(xiǎn)分析、項(xiàng)目安全等方面的評(píng)價(jià)中。

(1)層次分析結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

研究目標(biāo)層為研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)，準(zhǔn)則層包括公路自身抗災(zāi)能力和區(qū)域抗災(zāi)能力兩個(gè)要素。其中公路自身抗災(zāi)能力包括區(qū)域公路抗災(zāi)能力指數(shù)和區(qū)域公路耗能，區(qū)域抗災(zāi)能力包括土地利用和路網(wǎng)密度兩個(gè)指標(biāo)(圖4)。

(2)判斷矩陣的構(gòu)造

層次分析結(jié)構(gòu)中，同層元素對(duì)上層的影響程度各不相同，通過(guò)構(gòu)造兩兩判斷矩陣可以將其影響程度定量化。山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)對(duì)區(qū)域公路抗災(zāi)能力指數(shù)、區(qū)域公路耗能、土地利用和路網(wǎng)密度四個(gè)指標(biāo)，進(jìn)行判斷矩陣構(gòu)建(表2)。

(3)層次一致性檢驗(yàn)

比較過(guò)程中，不符合判斷思維邏輯一致性，否則判斷就會(huì)有矛盾。因此需要對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。由于本研究層次分析過(guò)程中的判斷矩陣均為二階矩陣，矩陣具有完全一致性，通過(guò)層次一致性檢驗(yàn)。山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)的各指標(biāo)權(quán)重如表3所示。

表2 山區(qū)公路抗災(zāi)能力判斷矩陣表Table 2 Matrix table of highway disaster resistance of mountain areas

表3 公路自身抗災(zāi)能力權(quán)重Table 3 Weight of highway’s resistance to disasters

圖4 山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)層次分析結(jié)構(gòu)Fig.4 Hierarchical analysis structure of natural disaster vulnerability assessment of mountain highway

3.2.2 自然災(zāi)害損毀下公路易損性研究

以山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)、量化和權(quán)重結(jié)果為基礎(chǔ)，對(duì)巫山縣區(qū)域公路抗災(zāi)能力分級(jí)圖、區(qū)域公路耗能分級(jí)圖、土地利用抗災(zāi)能力分級(jí)圖和區(qū)域路網(wǎng)密度分級(jí)圖進(jìn)行數(shù)字化操作。隨后基于ArcGIS空間分析工具，運(yùn)用式(4)計(jì)算出巫山縣公路自然災(zāi)害易損度圖。結(jié)果顯示，巫山縣內(nèi)公路自然災(zāi)害易損度最低為4.02，最高達(dá)到7.52。具體分布情況如圖5所示。

巫山縣內(nèi)自然災(zāi)害易損性整體呈現(xiàn)中部和南部較高、西部和北部偏低。極易損區(qū)域由中部延伸至南部，高度易損區(qū)域分布在巫山縣的西南方向和東部，中度易損區(qū)域環(huán)繞分布極易損區(qū)域的東部和北部，輕度易損分布在巫山縣的東北、西北、西南方向的角落。造成巫山縣中南部易損性較高的原因主要是這巫山縣內(nèi)人口主要分布在中部和南部，人類社會(huì)活動(dòng)聚集，受到災(zāi)害時(shí)造成的損失更大，易損性也就越大。

圖5 巫山縣公路自然災(zāi)害易損度空間區(qū)劃Fig.5 Spatial zoning of highway natural disaster vulnerability of wushan County

(1)基于行政區(qū)尺度的研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性分析

依據(jù)巫山縣公路自然災(zāi)害易損度分級(jí)結(jié)果，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，得到巫山縣內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公路自然災(zāi)害易損性如表4所示。生成以鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)為單元的巫山縣公路自然災(zāi)害分級(jí)圖(圖6)。

圖6 巫山縣公路自然災(zāi)害易損程度空間分布Fig.6 Spatial distribution of vulnerability degree of highway natural disasters of Wushan County

表4 巫山縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)自然災(zāi)害易損性分級(jí)統(tǒng)計(jì)Table 4 Statistics for vulnerability classification of natural disasters in towns and townships of Wushan County

從災(zāi)害受災(zāi)面積看出，巫山縣內(nèi)中等易損度所占面積最大。從行政區(qū)劃統(tǒng)計(jì)看出，縣內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要呈中度易損性狀態(tài)，高度易損鄉(xiāng)鎮(zhèn)共計(jì)9個(gè)，所占比例約為35%。其次是輕度易損性，共計(jì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)7個(gè)，所占比例為27%。建坪鄉(xiāng)、抱龍鎮(zhèn)、鄧家鄉(xiāng)、高唐街道、龍門街道、巫峽鎮(zhèn)位于極易損區(qū)域，說(shuō)明該鄉(xiāng)鎮(zhèn)在自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，極其容易造成區(qū)域內(nèi)公路破壞，影響該地區(qū)交通運(yùn)輸。

(2)基于公路里程尺度的山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)

結(jié)合巫山縣公路自然災(zāi)害易損性情況，統(tǒng)計(jì)出公路受災(zāi)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，巫山縣公路多處于中度易損及以上，受災(zāi)公路約占總里程的38%、26%。結(jié)合巫山縣內(nèi)公路受災(zāi)情況(圖7)，可以看出分布在巫山縣西北部的公路較少，易損度普遍較低，而位于巫山縣南部的公路大多位于高度易損區(qū)和極易損區(qū)，且分布密集。表明位于中南部的公路容易受損，公路防護(hù)設(shè)施需要保證較高的防護(hù)水平。

圖7 巫山縣自然災(zāi)害受損面積與公路受災(zāi)占比Fig.7 Proportion of natural disaster damaged area and road disaster in Wushan County

4 結(jié)論

基于高分遙感影像和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，探討了自然災(zāi)害對(duì)山區(qū)公路易損程度的影響。首先建立了路網(wǎng)密度、區(qū)域公路抗災(zāi)能力、公路耗能、土地利用抗災(zāi)等指數(shù)，得到了研究區(qū)抗災(zāi)能力。再者將自然災(zāi)害易損性劃分為低、中、高、極高四個(gè)等級(jí)，并建立研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損性評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)。最后建立易損評(píng)價(jià)模型，在ArcGIS軟件中得到研究區(qū)自然災(zāi)害易損空間分區(qū)劃圖與公路自然災(zāi)害易損圖，并對(duì)研究區(qū)公路易損情況進(jìn)行綜合分析。研究主要結(jié)果如下。

(1)研究區(qū)公路整體抗災(zāi)力指數(shù)處于中層次及以下，縣內(nèi)多數(shù)公路抗災(zāi)能力較弱。縣內(nèi)多數(shù)公路抗災(zāi)能力整體偏低，位于中層次及以下公路約占70%?？h內(nèi)東部和南部土地利用抗災(zāi)能力指數(shù)較高，約有60%的鎮(zhèn)級(jí)行政區(qū)土地利用抗災(zāi)能力處于低度以下。區(qū)域公路表現(xiàn)為：抗災(zāi)能力指數(shù)、區(qū)域單位路產(chǎn)和土地利用抗災(zāi)能力的值越大則公路自然災(zāi)害易損性越大，而路產(chǎn)密度閾值與山區(qū)公路自然災(zāi)害易損性成反比。

(2)巫山縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路主要為中度易損，多數(shù)公路達(dá)中度及極高易損狀態(tài)，整體上呈現(xiàn)出南高北低、東高西低易損狀態(tài)。研究區(qū)公路自然災(zāi)害易損評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀賦權(quán)閾值為4.02～7.52，在易損劃分等級(jí)中，極易損區(qū)域由中部延伸至南部，高度易損區(qū)主要分布于研究區(qū)西南方向和東部，中度易損區(qū)環(huán)繞分布在極易損區(qū)東部與北部，輕度易損區(qū)分布于東北、西北、西南方向的角落。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)尺度上，縣內(nèi)共計(jì)9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)呈高度易損狀態(tài)，約占64%公路處于高度及以上易損狀態(tài)。