1、基于 GIS 的河南省洪涝灾害风险评估李 洁1郭梦晓2*高雯珂1（1商丘师范学院测绘与规划学院，河南商丘 476000；2威海市气象局，山东威海 264200）摘要本文基于河南省的气象及自然地理数据，构建综合评估体系进行风险评估。结果表明：河南省致灾因子危险性等级呈现出自东南向西北的带状递减趋势；河南省的承灾体暴露程度呈现出分层特点；河南省的防灾减灾能力总体上比较薄弱，多数区域的防灾减灾能力处于中等以下水平；河南省洪涝灾害敏感性整体较分散，郑州市以及河南省东北地区洪涝灾害敏感性较强；河南省洪涝灾害风险等级地区面积为中等风险区较高风险区较低风险区高风险区低风险区。本文区划结果与河南省实际洪涝受灾
2、情况吻合，对河南省各级政府开展预防洪涝灾害工作具有一定的现实参考价值。关键词洪涝灾害；GIS；风险评估；河南省中图分类号P426.616；TV87文献标识码A文章编号 1007-5739（2023）07-0149-04DOI：10.3969/j.issn.1007-5739.2023.07.042开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Assessment of Flood Disaster Risk in Henan Province Based on GISLI Jie1GUO Mengxiao2*GAO Wenke1(1College of Surveying and Planning,
3、Shangqiu Normal University,Shangqiu Henan 476000;2Weihai Meteorological Bureau,Weihai Shandong 264200)AbstractBased on the meteorological and physical geographic data of Henan Province,this paper constructed acomprehensive assessment system to assess risk.The results showed that the risk grade of fa
4、ctors causing disaster inHenan Province presented a belt-like decreasing trend from southeast to northwest.The exposure degree of disaster-bearing bodies in Henan Province presented stratified characteristics.The disaster prevention and mitigation capacity ofHenan Province was relatively weak in gen
5、eral,and was below the medium level in most regions.The sensitivity of flooddisaster in Henan Province was scattered as a whole.Zhengzhou City and the northeastern Henan Province were moresensitive to flood disaster.The area of flood disaster risk level in Henan Province ranked as medium risk areahi
6、gherrisk arealower risk areahigh risk arealow risk area.The zoning results were consistent with the actual situation offlood disaster in Henan Province,and had a certain practical reference value for the governments at all levels in HenanProvince to carry out flood prevention work.Keywordsflood disa
7、ster;GIS;risk assessment;Henan Province随着全球气候变暖，灾害性天气和极端天气事件频发。其中，洪涝灾害由于发生频率高、危害范围广，给人民财产和生活造成了重大的影响1。为了评估洪涝灾害并进行有效防范，国内外众多学者已开展许多研究工作。例如，国外的 Benito 等2和 Okazawa 等3提出了洪水风险评估指标体系；国内的曾雅婕等4通过构建 PSR-SPA 模型研究文物保护单位洪灾风险的分布规律；李 双等5和柳 杨等6将灰靶模型与 GIS 平台结合起来进行灾害风险综合评估；赵志楠等7运行Flood Area 模型进行模拟，通过计算得到各承灾体受损率。近年来，
8、河南省受洪涝灾害影响日益严重，为了减少经济损失，本文以河南省的自然、社会、经济特征为依据，综合考虑主要影响因素和评价指标，利用归一化8、重分类9、综合评估等方法构建洪涝灾害风险评估模式，以期为当地的洪涝灾害综合管理提供一作者简介李洁（1994），女，山东菏泽人，硕士，助教。研究方向：大数据轨迹挖掘。*通信作者收稿日期 2022-07-15现代农业科技2023 年第 7 期资源与环境科学149现代农业科技2023 年第 7 期资源与环境科学定的参考。1研究区概况河南省自古被誉为“九州腹地，十省通衢”，其地势西高东低，由平原、盆地、山地、丘陵、水面构成，地跨海河、黄河、淮河、长江四大流域。具体研究
9、区域行政区分布如图 1 所示。2评估体系构建洪涝灾害风险是敏感性、危险性、暴露性与防灾减灾能力相结合的结果，各因子具有不同的影响。加权综合评价法10是考虑到各因子对于总体对象的影响程度，综合评价各影响因子的作用大小，从而实现对于总体的优劣评价，可将 4 个因子联系起来。其表达式为：Cvj=i=1mQvijWci式中，Cvj为评价因子的总分值，Qvij为评价因子 j 的指标项（Qvij0），Wci是指标 i 的权重系数值（0Wci1），m 是评价指标的个数。通过层次分析法将敏感性、危险性、暴露性、防灾减灾能力进行权重确定，结果如表 1所示。以河南省为研究区，将 DEM 数据、遥感数据、统计数据、
10、多年平均降水量等数据作为洪涝灾害风险评价对象，分别从孕灾环境敏感性、致灾因子危险性、承灾体暴露性和防灾减灾能力 4 个方面构建指标体系并对各项指标进行计算，构建河南省洪涝灾害风险评估模型。具体技术流程如图 2 所示。图 1研究区域行政区分布表 1洪涝灾害风险评价指标因子权重值影响因子承灾体暴露性致灾因子危险性孕灾环境敏感性防灾减灾能力权重0.420.220.130.23评价等级地表温度干旱指数空气温度缺水量实际蒸发量太阳辐射土壤水分高程降水量夜间灯光数据植被覆盖率GDP人口密度权重0.100.300.100.300.100.050.050.600.400.600.400.500.50图 2河南
11、省洪涝灾害风险评估技术流程自然灾害风险指标体系建立致灾因子危险性承灾体暴露性防灾减灾能力孕灾环境敏感性高程降水量地表温度干旱指数太阳辐射空气温度缺水量实际蒸发量土壤水分人口密度GDP夜间灯光数据植被覆盖率归一化分析河南省洪涝灾害风险评估模型河南省洪涝灾害风险评估区划图3洪涝风险评估3.1致灾因子危险性评估致灾因子危险性考虑的主要是气象因素和地形因素11-13。因此，本文选择 DEM 数据（来自美国国家航空航天局官网）和 20152020 年河南省年降水数据（来自中国气象数据共享网）评估其致灾性。通过数学统计法和空间分析方法对二者进行计算，然后根据评估体系对两者进行叠加分析，并运用自然断点法15
12、0将分析结果划分为 5 个等级，即低危险性、较低危险性、中等危险性、较高危险性和高危险性，最终获得河南省洪涝灾害致灾因子危险性等级分布图。由图 3 可知，河南省致灾因子危险性等级从东南向西北总体呈带状递减分布规律：东南和西南部危险性较大，易受洪涝灾害影响，如信阳市及驻马店东南部地区和南阳市东部等地区；西部危险性较小，不易受洪涝灾害影响，如三门峡市和洛阳市。3.2承灾体暴露性评估承灾体暴露性主要通过地表以及空气中的水汽含量表现，水汽含量越高，暴露性越低，发生洪涝灾害的可能性就越大14-16。本文中选取地表温度、干旱指数、太阳辐射、空气温度、缺水量、实际蒸发量、土壤水分 7 个指标来分析其暴露性。
13、通过归一化处理、重分类方法得到各自暴露性影响因子分级数据，然后根据评价体系对以上指标进行栅格叠加计算，依据自然断点分级法，将承灾体暴露性分为 5 级，即低暴露性、较低暴露性、中等暴露性、较高暴露性、高暴露性，最终获得河南省承灾体暴露性评估区划图。由图 4 可知，河南省承灾体暴露性明显呈层次性分布，整体承灾体暴露性处于中等状态。暴露性最强的地区主要集中在河南省东部地区，其中商丘市东部以及信阳市南部地区最为明显。统计数据显示，高暴露性地区的土壤水分含量也较高，缺水量较小，发生洪涝灾害的可能性较大。3.3防灾减灾能力评估防灾减灾能力是洪灾发生时的洪灾防御能力和灾后恢复能力，主要考虑经济因素和人口因素
14、17-19。因此，本文选取人口密度、GDP 指标来分析防灾减灾能力。针对河南省各区（县）的人口密度和 GDP 数据进行归一化处理和统计分类分析（原始数据来自河南省统计局），获得人口密度和 GDP 分级数据，然后基于评估系统进行加权叠加分析，同时采用自然断点法将处理结果划分为 5 个等级，即低防灾减灾能力、较低防灾减灾能力、中等防灾减灾能力、较高防灾减灾能力和高防灾减灾能力，最终获取河南省防灾减灾能力评估区划图。由图 5 可知，郑州市周边城市人口密度和经济水平整体适中，防灾减灾能力处于中等水平；河南省其他大部分地区防灾减灾能力普遍较低，救灾能力差。从分析结果来看，河南省整体防减灾能力较差，灾后恢
15、复重建能力有待提升。3.4孕灾环境敏感性评估某地区内的植被覆盖越密，洪涝灾害敏感性越低；夜晚灯光密度越大，洪涝灾害发生的概率越高。本文选取植被覆盖率（来自中国地面气候资料日值数据集）和夜间灯光数据（自于国际地球观测组织）作为图 3河南省致灾因子危险性评估区划图 4河南省承灾体暴露性评估区划图 5河南省防灾减灾能力评估区划李 洁等：基于 GIS 的河南省洪涝灾害风险评估151现代农业科技2023 年第 7 期资源与环境科学洪涝灾害敏感性因子的评价指标。首先利用 ENVI 软件，对 Landsat7 ETM+遥感影像进行植被覆盖指数计算，并对结果进行重分类，获得植被覆盖数据；并在ArcGIS 中针
16、对夜间灯光栅格数据，进行栅格重分类，获得河南省夜间灯光分级数据。基于评估体系，利用栅格叠加分析获取孕灾环境敏感性的综合数据，再利用自然断点法将结果分为 5 个等级，分别为低敏感性、低敏感性、中等敏感性、高敏感性和高敏感性。最终获取河南省敏感性评估区划图。由图 6 可知，河南省洪涝灾害敏感性整体较分散，但郑州市以及河南省东北地区洪涝灾害敏感性较强。在夜间灯光密度较大、植被覆盖率低的地区，洪涝灾害敏感性高，主要是郑州市以及各市级城区；在夜间灯光密度小、植被覆盖率高的地区，洪涝灾害敏感性较低，比如信阳市、南阳市、三门峡市大部分地区。另外，河南省的洪涝灾害孕灾环境敏感性不高，总体上处于中低水平。3.5综合风险评估基于致灾因子危险性、承灾体暴露性、防灾减灾能力和孕灾环境敏感性分析结果，利用综合评估模型进行加权综合评价，将最终结果采用自然断点法进行分级，即低综合风险，较低综合风险、中等综合风险、较高综合风险和高综合风险，最终获取河南省综合风险区划图。由图 7 可知，河南省洪涝灾害风险的空间分布在全省区域内呈现由西向东逐渐增加的趋势。综合风险较高的区域主要分布在东部地区，其中集中分布在信阳市以及商丘
