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题目 基于GIS的山西省大风灾害的评估研究 1

基于GIS的山西省大风灾害的评估研究 3

第一章 绪论 6

1.1研究背景与研究意义 6

1.2国内外研究现状 6

1.3研究内容 7

1.4技术路线 7

第二章 研究区与数据准备 8

2.1研究区概况 8

2.1.1山西省地理环境概况 8

2.1.2山西省社会经济概况 9

2.1.3山西省大风时空变化规律 10

2.2 数据资料 12

2.2.1气象数据 12

2.2.2基础地理数据 12

2.2.3社会经济数据 13

第三章 大风灾害风险评估基本理论与方法 13

3.1 大风灾害风险评估理论与模型 13

3.2大风灾害风险评估主要方法 14

3.2.1基于GIS的空间分析方法 14

3.2.2层次分析法 15

第四章 山西省大风灾害风险评估与区划 15

4.1大风灾害致灾因子危险性评估 16

4.2大风灾害孕灾环境敏感性评估 17

4.3大风灾害承灾体脆弱性评估 21

4.4大风灾害防灾减灾能力评估 23

4.5大风灾害风险区划及影响评估 25

第五章 结论与讨论 27

参考文献 27

基于GIS的山西省大风灾害的评估研究

摘要 随着全球变暖，自然灾害频发，对人民的生命以及经济造成的极大的损失，大风灾害更是威胁人民生活的方方面面，由于山西省位于黄土高原，黄土高原地貌比较独特，大风灾害的威胁更是巨大。本文依托于自然灾害风险理论，依市为单位，对山西省致灾因子危险性、承灾体脆弱性、孕灾环境敏感性和防灾减灾能力四种因素，分别选取相应指标因素，建立单个指标因素区划，并且利用层次分析法确定各个指标因素因子的重要度，使用GIS空间分析方法，对山西省大风灾害的风险做区划和评估，补充山西省大风灾害风险区划的系统性和完整性，为有效防避大风灾害提供理论依据。

关键字 大风灾害风险评估; GIS空间分析技术；层次分析法

Abstract:With global warming, natural disasters, a great loss to the people of life and the economy, the threat of gale disasters is all aspects of people's lives, because the Loess Plateau of Shanxi Province is located in the Loess Plateau relatively unique topography, wind disasters the threat is huge. This article relies on the theory of natural disaster risk, according to the city as a unit, in Shanxi Province hazard risk, VULNERABILITY resistance, environmental sensitivity of disaster and disaster prevention and mitigation four factors were selected corresponding index factors, the establishment of a single index factor zoning, and use AHP to determine each index factor and importance, the use of GIS spatial analysis methods, the risk of disaster in Shanxi winds do zoning and assessment, systematic and complete complement of Shanxi gale disaster risk zoning, to effectively avoid anti-wind disasters provide a theoretical basis.

绪论

1.1研究背景与研究意义

近年来，由全球变暖引发自然灾害频发，受灾地区收到了生命线、经济的严重损失。大风灾害是山西省主要灾害性天气之一，大风灾害造成建筑物坍塌，公用设施毁坏等，严重影响人们出行等生活的方方面面；山西省作为我国的煤炭大省以及重要能源基地，大风带来的经济损失巨大；另外由于山西省典型的黄土高原地貌，大风灾害随之而来的扬沙，沙尘暴灾害等也为人们的日常生活以及经济发展带来不可预估的灾害损失。所以，针对山西省大风灾害的风险评估的内容、方法以及防范措施的探讨是必要且重要的，为减少灾害损失做准备。

1.2国内外研究现状

大风灾害属于自然灾害的，自然灾害主要是指由于大自然的力量造成的人类社会人身安全、日常生活以及经济财产的损失和破坏，主要发生在生物圈、岩石圈、大气圈等地球表层^[1]。近年来，国内外对于自然灾害风险的研究主要集中在自然灾害风险的内部机理、灾害风险的主要评估方法、灾害风险评估的主要技术三个方面。UNDHA认为自然灾害风险程度是致灾因子危险性与承灾体脆弱性的乘积^[2]；Okada则认为自然灾害的风险程度不仅和自然灾害的致灾因子的危险性与灾害承载体的脆弱性有关，还与受灾地区空间系统的暴露性有关^[3]；史培军教授在灾害风险的理论基础上提出了区域灾害系统论^[4]。在自然灾害风险理论研究的基础上，国内外学者借助RS、GIS等空间分析技术，采用层次分析法和加权综合法等多种数学方法相结合，定量评估自然灾害的风险程度，这种方法在暴雨洪涝、台风等多种自然灾害的风险评估有了广泛的应用。如张眉采用层次分析法、加权综合评价法与基于GIS的风险评价方法，对浙江省台风灾害进行风险评估与风险区划^[5]；朱明月建立适合江苏省的暴雨灾害风险评估与区划模型，使用GIS空间分析技术，对江苏省暴雨灾害进行风险评估^[6]。

国内外学者针对大风灾害的研究多为通过分析研究大风的时空变化特征以及受灾地区的经济环境对大风灾害进行风险评估，Zeng等基于GIS 空间分析技术技术对欧洲北部森林地区大风灾害进行风险评估^[7]；张昱等分析了近50年抚顺市大风的时空变化特征，并结合孕灾环境敏感性，得到抚顺市各县的风险区划图^[8]；于杨等使用统计方法对辽宁市14个城市的大风灾害风险进行评估分析，为第十二届全运会的举办城市的选择提供依据^[9]；肖志强等分析了陇南山区近40年的大风的气候特征，并结合人口、GDP等资料，对陇南山区大风灾害的风险性进行评估和区划^[10]；张丽娟等在分析黑龙江省78和市县的大风时空分布特征的基础上，运用信息扩散理论得到黑龙江省发生不同大风日数的概率风险估计值，并使用GIS技术进行风险区划^[11]。

总而言之，研究学者们对大风灾害的风险评估报道较少，而针对山西省大风灾害做的风险评估研究更是少之又少，何正梅等分析了大同市2010年3月的一次大风灾害并分析其原因^[12]；苗爱梅等分析了近51年大风灾害与沙尘日数的分布特征，发现山西省沙尘暴和扬沙日数的分布随大风的变化而变化，呈现较高正相关^[13]。然而对于山西省大风灾害的风险评估研究的报道较少，并且对于山西省全省范围做大风灾害的风险评估的研究更是没有。

1.3研究内容

本文依据自然灾害风险理论，以山西省市为单位，选取致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力四个指标，使用层次分析法计算各指标间关系以及各指标权重，结合GIS空间分析技术对山西省区域内的大风灾害进行风险评估与风险区划。

1.4技术路线

本文技术路线如图1.1所示，分析山西省各市近51年大风的时空分布特征以及各大风等级的发生频率，结合山西省数字高程数据以及山西省各市的人口、GDP、人均收入、医疗设施等统计数据，对山西省大风灾害进行风险评估与区划。

图 1.1 技术路线图

研究区与数据准备

2.1研究区概况

2.1.1山西省地理环境概况

山西省地理概况如图所示。山西省属于我国的内陆省份，位于华北平原和黄河中游之间的黄土高原，共管理11个地级市和119个县级行政区划单位。山西省东以太行山为界，与河北为邻，西、南与陕西、河南相隔黄河，北与内蒙古以长城为界，山西省的省界轮廓形似平行四边形，东北斜向西南走向，南北间距较长。山西省主要地貌类型为山地高原，且被黄土广泛覆盖，但高原内部地貌类型不单一，多种地貌类型起伏不平，河谷纵横，山多川少。

山西省由于东部多山岭，阻挡了海洋影响的气候，属于温带大陆性季风气候，北部受西伯利亚高压冷气团的袭击，比较寒冷；南部受到南方夏季暖湿气团的滋润，比较温暖湿润；南北气候差异明显，旱灾、大风灾害等灾害性天气较多，由于独特的黄土高原地貌，大风往往扬沙、沙尘暴等灾害性天气。

图 2.1山西省地理概况图

2.1.2山西省社会经济概况

根据《山西统计年鉴-2014》收录的省市县2013年统计数据，山西省2013年末总户数超1313万户，总人口超过3625万人，其中运城、临汾、太原三个地级市人口分布最多，占全省人口总数的38.1%，阳泉、朔州、晋城人口分布较少，占全省总人口的14.9%。最新的统计数据显示，与2012年统计结果相比，2013年末总人口增加了18.97万人，同比增长率为0.53%。

根据《山西统计年鉴-2014》收录的主要年份地区生产总值数据，截止到2012年末，山西省国民生产总值超1200亿元人民币，比2011年增长7.5%以上。到2013年末全省国民生产总值超1260亿元人民币，其中，太原、长治地区生产总值最多，占全省的30%。

山西省作为我国的煤炭大省和重要能源基地，有较好的重工业基础，具有大规模发展煤炭工业的有利条件。

2.1.3山西省大风时空变化规律

1.山西省大风日数年际分布特征

山西省国家站1952-2003年52年中平均大风日数约133d，从山西省年际变化图中可以看出，1973年大风日数最多，为208d；1958年最少，大风日数仅两天。52年中，全年总大风日数在200d以上的仅有一年，有20年全年总大风日数在150d以上，全年总大风日数 lt; 100d的年份仅有11年。

山西省大风日数年际变化有明显的阶段性， 20实际50年代，大风日数较少，年均日数为30d；60年代后大风日数迅速增加，并且在70年代大风日数增至最大，两个年代年均日数分别为153d和185d；80年代开始至21世纪初，大风日数持续减少，80年代，90年代以及21世纪初，其年均日数分别为147d、109d、93d。总体来说，山西省大风日数呈现先增加后持续减少的趋势。

图 2.2山西省大风年际变化特征

2.山西省大风日数月际分布特征

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