1、30659(2)Journalof BeijNormaly(Natural Science)VSL2023-04北京师范大自然科学版）北京市地质灾害韧性水平评估于富才1)闫逸晨2.3)李聆宇2,3)黄靖玲2.3）胡成4)许映军1，2,5)童行伟6)（1)北京市应急管理科学技术研究院，10 2 6 17,北京；2)环境演变与自然灾害教育部重点实验室，10 0 8 7 5,北京；3)北京师范大学地理科学学部，10 0 8 7 5，北京；4)北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所，10 0 0 54，北京；5）北京师范大学国家安全与应急管理学院，10 0 8 7 5，北京；6）北京师范大学统计
2、学院，10 0 8 7 5，北京）摘要从经济条件、人口情况、社会保障与发展、基础设施和灾害管理5个方面构建了北京市地质灾害韧性评估指标体系；运用摘权-TOPSIS法定量计算了各区县地质灾害内在韧性得分，并结合地质灾害易发性分数得到了地质灾害韧性水平评估结果.结果表明：1)北京市地质灾害韧性水平呈现出明显的城区高、郊区低的趋势，其中海淀、朝阳区地质灾害韧性水平最高；2)朝阳、密云、怀柔地质灾害易发性总体水平最高，城6 区中除了朝阳区以外，其他城区的地质灾害易发性水平较低；3)朝阳区地质灾害韧性水平较高，但地质灾害易发性偏高，仍具有较高的地质灾害风险；怀柔、密云、门头沟和房山的地质灾害韧性水平较低
3、，并且地质灾害易发性水平较高，在突发地质灾害时具有高风险，需加强地质灾害风险评估、做好泥石流防治工程建设以及地质灾害避难场地的建设.关键词块城市韧性；地质灾害；防灾减灾；熵权-TOPSIS法中图分类号号TU984DOI:10.12202/j.0476-0301.20223090引言近年来极端天气、地质、水旱等突发自然灾害事件频频发生，使得城市系统易于遭受各种不确定性因素的冲击，影响了城市的高质量发展.而城市韧性的概念作为城市系统在遭受外界冲击或破坏时能够快速恢复的能力为城市风险治理提供了新思路，因此，研究城市韧性对于地理学、灾害学和管理学均具有较为深刻的意义.在此背景下，新城市议程、全球100
4、座韧性城市，以及联合国2 0 30 年可持续发展目标等多个全球项目倡议建设更具安全性和可持续性的城市，说明韧性城市的研究在国际上已经得到了重视，其构建上已达到了一定的共识.随着我国改革开放的深人，工业化和现代化发展全面推进中国城市化的进程，而经济的发展、城市的扩张又进一步带来自然环境的变化2,从而加剧灾害的破坏性。城市在自然灾害系统中作为重要的承载体，其遭受灾害时，居民的生命和财产安全面临巨大的威胁.因而，“十四五”规划中提出建设具有较强风险抵抗能力的韧性城市，说明建立高质量的城市安全系统、提升城市的应灾能力已上升为国家战略目标。随着时代演进，韧性理论被引人不同学科，包括系统生态3、工程4、社
5、会-生态系统5和经济6 等韧性.其中，生态韧性理论由加拿大学者霍林提出，用于表征社会生态系统遭受打击后实现韧性演进和稳态平衡的状态，为城市韧性研究提供了理论基础。在城市韧性实证研究的尺度方面，自然灾害扰动作为城市韧性研究最早的关注领域，主要关注全国、城市群、省域和地方社区灾害韧性的框架体系7-9.例如：李连刚等自社会生态学的视角出发，从自然生态、公共设施、社会经济发展方面选取2 4个指标，分析了长三角城市群16 座城市的韧性；Cutter等8 在自然环境及社会宏观因素之外，还考量了社区内在因素，构建较为完善的指标评价城市的灾害风险韧性。另外，城市面临的灾害主要有台风、海啸、地震、洪水等，是灾害
6、韧性的主体研究对象9-12,大多研究集中在气象灾害韧性以及震后重建上，例如郑艳等13为应对气候灾害风险，对建设低碳城市提出了相关建议和措施.2 0 世纪90 年代起，各国开始聚焦于地质灾害研究，拉开了国际减灾十年活动的序幕。大多学者着重聚焦在地质灾害风险评价研究方法上，除了灾害动力学分析外，开始融人多种数理分析方法14，定量刻画区域地质灾害风险，使得相关评价更加准确和合理。但鉴于灾害系统是一个“人地”耦合作用的复杂系*国家重点研发计划资助项目（2 0 18 YFC0809900）；“海岸带与沿海地区全球变化综合风险研究”资助项目（2 0 17 YFA0604900）十通信作者：童行伟（197
7、1一），男，博士，教授.研究方向：生物统计、金融统计.E-mail:收稿日期：2 0 2 2-0 4-30307于富才等市地质灾害韧性水平评估第2 期统，以往研究在指标构建方面忽略了社会经济因子，较少有研究同时关注经济、社会、生活和灾害等多个维度数据相互作用下，对城市地质灾害韧性评价的影响，且尚无公认完备的理论体系去评价15。此外，在研究数据方面，由于中国地级市层面的相关数据获取存在一定难度，现有研究大多以省域、城市群16-17 研究为主，缺乏对于中国特定城市地质灾害韧性以及宏观政策引导的相关研究.而熵权-逼近理想解排序方法(TOPSIS)法克服了以往主观赋权法因个人因素造成的偏差，首先采用信
8、息论中的信息熵，并根据指标提供的信息量确定指标权重，再结合系统工程多目标决策TOPSIS分析，该方法具有更坚实的数学基础和精密的推算过程18-19,北京市属于华北地层分区，山区面积占比较多，占总面积的6 1.4%，地处半干旱半湿润季风气候区，全年降水极为不均匀，夏季常出现暴雨，且易发泥石流、采矿塌陷、地面沉降、地裂缝等多种突发地质灾害2 0。鉴于此，本文从经济条件、人口情况、社会保障与发展、基础设施和灾害管理5个方面构建北京市地质灾害韧性评估指标体系，运用熵权-TOPSIS法定量评估各区县地质灾害韧性水平，从而表征不同区域对地质灾害的综合应对能力，以便建立周全的避灾应急预案和合理的物资调配，帮
9、助灾害抵御、灾害风险转移及日常生态建设.1数据源和研究地区1.1数据来源研究数据包括社会经济统计数据、基础地理信息数据和土地利用数据.其中：社会经济数据包括各区行政单元的经济条件、人口情况、社会保障与发展、基础设施、生态环境、灾害管理情况；主要数据来源为2 0 2 0 年北京区域统计年鉴北京市应急管理事业发展统计公报全国地质灾害防治“十三五”规划和中国国土资源公报基础地理信息数据包括北京市规划和自然资源委员会发布的2020年北京市地质灾害易发区分布情况.土地利用数据来自中国科学院构建的中国1：10 万比例尺土地利用现状遥感监测数据库，数据格式为10 0 m空间分辨率的栅格数据.该土地利用分类系
10、统包括耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6 种土地利用一级类型.1.2研究区概况兄北京市位于华北平原西北隅，毗邻渤海湾，北靠辽东半岛，南临山东半岛（115.7 117.4E，39.441.6N），全市下辖16 个区，总面积16 410.54km，常住人口约为2 18 9万人.北京市地势总体呈现出西北高、东南低的趋势。西部、北部和东北部三面环山，东南部是缓缓向渤海倾斜的大面积平原，山区面积占总面积的6 1.4%，地处半干旱半湿润季风气候区。由于全年降水极为不均匀，夏季常出现暴雨，容易引发突发地质灾害，包括危害人民生命财产安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等与地质作用有
11、关的灾害.根据2 0 2 0 年北京市各区县地质灾害隐患点情况统计数据，北京市共有地质灾害隐患点496 4个，其中密云区隐患点数量最多，达10 6 5个.全市受地质灾害威胁人数为548 49人，其中房山区受威胁人数最多，达2 1939人。根据2 0 2 0 年北京区域统计年鉴和北京市应急管理事业发展统计公报，近5年北京市共发生110 处突发地质灾害，造成人员伤亡共计13人，其中1人死亡，造成直接经济损失总计12 8 8 万元.2研究方法及指标体系2.1研究方法及模型构建熵是对系统无序程度的一个度量，在多目标决策与评价中是一个非常理想的尺度.在搜集和掌握指标原始数据后，可以用熵值来判断某个指标的
12、离散程度，其信息值越小，指标的离散程度越大，该指标对综合评价的权重影响就越大，反之指标熵值越大，熵权越小，表示该指标越不重要.据此确定权重，能客观真实地反映指标数据中的隐含信息，提高指标的分辨率.TOPSIS主要用来解决有限方案多目标决策问题，是一种运用距离作为评价标准的综合评价法。通过定义目标空间中的某一测度，据此计算目标靠近或偏离正、负理想解的程度，可以评估区域地质灾害韧性水平，且能够全面客观地反映区域内在韧性水平的动态及变化趋势。2.1.1木标准化评价矩阵构建首先根据区域内研究对象个数和指标个数构建区域地质灾害韧性水平的原始评价指标矩阵V11VinV(1)VmlVmn式中：m代表本文共有
13、m个研究对象；n代表共有n项评价指标.对于正向（越大越好）及指标，处理方法见式（2)；对于负向（越小越好）的指标见式（3）。Vij-min Vi(2)max Vij-min Vijmax Vij-Vij(3)丫imax Vij-min Vij308北京师范大自然科学版）第59 卷式中r为第i个区县第个指标的标准化值.采用归一化方法对原始数据进行处理，可得标准化矩阵YinR=(4)TmlTmn2.1.2指标权重的确立熵权法能有效兼顾指标的变异程度，客观反映其重要性，其计算式为1-H,W(5)2(1-H)j=1m1,称式中:H,=filnfi，称为信息熵；fij=Inmm1Yijn为指标的特征权重
14、;w;E0,1,且W=1.i=1j=12.1.3基于炳权的评价矩阵构建为进一步提高区域地质灾害韧性水平评价矩阵的客观性，本研究借助加权思想，并结合摘权构建加权规范化评价矩阵yy1nruWirinWnY=(6)ymlymmrmIWirmWn2.1.44正负理想解的确立确定最优解和最劣解.给定Y为评价数据中第j个指标的最大值，即最偏好的方案，称为正理想解，即Y,=max(yuj,y2j,.,ynil.(7)给定Y为评价数据中第j个指标的最小值，即最不偏好的方案，称为负理想解，即Yj=min(yj,yz,.,ynil.(8)2.1.5计算距离计算距离的方法较多，本文采用欧氏距离法.令D为第j个指标与
15、Y的距离，D,为第j个指标与Y的距离，则有D(9)j=1D(10)j=12.1.6计算评价对象与理想解的贴近度令T为地质灾害韧性水平接近理想解的程度，一般称为贴近度，其取值范围为0,1,T,越大，表明地质灾害韧性水平越接近最优水平.当T，=1时，地质灾害韧性水平最高；当T，=0 时，地质灾害韧性水平最低，求解式为DT=(11)D+D2.2评价指标体系构建在进行城市内在韧性评估时，构建评估指标体系是目前最常用的方法，因此本文选用指标体系法进行评估.在构建韧性评估指标过程中，遵循Cutter等2 1于2 0 10 年提出的4项灾害韧性评估指标选取原则：1)符合韧性原则，即指标的选取需要符合韧性的基
16、本定义及其内涵；2)可比较原则，即选取可量化、可操作性强的指标进行相关比较和分析；3)代表性原则，即选取的指标需真实准确体现出所在区域灾害韧性的基本情况；4)可行性原则，即指标选取上需考虑到数据获取的难易程度，避免因为数据无法获取而剔除掉相应指标。在具体的指标选取过程中，评估也应该考虑韧性城市主要特征，即系统抵抗和应对外部冲击能力的抵抗性；韧性系统受到冲击后仍能回到系统原有的结构或功能的恢复性；系统根据环境的变化调节自身的形态、结构或功能，以便与环境相适合的适应性，从这3方面出发选取合适的指标构建评估体系.由于地质灾害的影响涉及韧性特征抵抗性、恢复性、适应性的1个或多个方面，因此选取经济条件、人口情况、社会保障与发展、基础设施、灾害管理5个指标作为评估体系的准则层指标（一级指标）.各准则层下设指标层（二级指标），指标层下设细化指标（三级指标）（表1).将细化指标区分为正向指标和逆向指标，正向指标的统计值越大，城市韧性越强，逆向指标相反.经济条件、人口情况、社会保障与发展、基础设施、灾害管理等均对城市自然灾害韧性水平存在影响.经济条件对城市韧性有着重要影响。一般来说，经济条件越好的地区，