西南地区泥石流灾害的空间分布特征及救灾管理

本部分主要包含中心趋势和离散程度分析、灾害点的同质过程泊松检验、灾害强度的核平滑估计和聚类分析四个部分。

（1）泥石流灾害的中心趋势与离散程度

地表是一个近似球面的曲面，经纬度坐标系是球面的坐标，用于地球表面的地理事件定位。由于它和笛卡尔平面直角坐标系的测量单位尺度不一致，相同的角度可能代表不同的距离（如低纬度纬线长于高纬度纬线），因此经纬度不具有标准的长度度量标准[10]。在空间位置精确分析时，不能直接将曲面上的经纬度点标注在平面直角坐标系上，否则将会人为高估高纬度地区的距离和测度。在实际分析中，需要通过坐标系的转化，才能将经纬度映射在笛卡尔直角坐标系上，避免将曲面坐标直接标注到平面坐标时造成投影位置偏离真实位置的人为误差。

设（0°，102.72°E）为笛卡尔直角坐标系原点，用R软件将获取的历史灾害的空间经纬度坐标转化为平面直角坐标，得到空间位置映射到平面坐标系上的灾害空间分布图。将经纬度坐标和转化后的直角坐标按照一定比例缩放后叠加，可清晰识别出直接按经纬度将云南省边界映射在平面直角坐标系上的边界图（经纬度未转化）与将经纬度坐标先转化为笛卡尔直角坐标后再画出的边界图存在显著差别。

与一维数据的描述统计相似，二维空间数据的中心趋势与离散程度分别是指中心坐标位置与标准差椭圆长短轴长度。表 4-1给出了四种方法计算得到的中心趋势参数与标准差椭圆参数。通过表可知：①空间坐标系下，尽管中位数中心与其余三种方法计算的结果有显著差异，但是四个中心点均位于楚雄州南华县境内，表明云南省泥石流灾害的全局中心位于南华县境内；②泥石流分布的标准差椭圆与赤道方向有一定偏离，偏离角介于-0.962弧度至-0.994弧度之间（约南偏东34.82度至35.91度），因此泥石流灾害主要扩散方向是近似为南偏东35度，次要方向是近似北偏东55度，但是主要扩散方向和次要扩散方向的离散程度差异并不大。

表4-1　云南泥石流灾害空间经纬度分布描述性特征及标准差

（2）点模式的同质泊松过程的假设检验

在笛卡尔坐标系上，研究区域面积约为5 3.8 10×平方千米（在空间经纬度坐标转化为笛卡尔平面直角坐标的过程中，定义不同坐标原点对转化结果会产生一些干扰，因此该面积与官方数据有一些偏差，但偏差并不大），全境内泥石流平均强度约为4.28 ×10-4次/平方千米。平均强度是基于HPP假定计算得到的。

在此样方尺寸的基础上，对研究区域进行12×12等分，去除不在边界内的子区域，有效区域99个，在最优划分的结果上构造χ2统计量，进行强度的同质性检验。检验结果如表4-2所示。χ2=261.59，在5%的置信水平下，不在非显著区间[73.36，128.42]内，且P值趋近于0，不能接受泥石流发生强度是同质的假定。检验结果表明：云南泥石流空间分布的HPP假设不成立，空间点分布的非同质性非常明显，存在显著的聚集特征。该检验结果与分布图显示的结果基本吻合。(www.xing528.com)

表4-2　泥石流强度同质性检验

①此处，在0.05的水平下，P趋近于0，而非直接为0。

（3）强度的核平滑估计

云南省泥石流灾害强度核平滑估计图以及强度等高线图（从略）显示，滇西北地区泥石流灾害强度最大，最大强度为　2.25 ×　10-3次/平方千米，位于怒江西北、迪庆西部地区；最低强度为2.55 ×10-4次/平方千米，位于曲靖南部等地区。境内泥石流强度不均特征再次验证了泥石流强度的非同质性。

总体而言，泥石流高聚集区域主要集中于滇西-滇西北的迪庆、怒江、大理、保山以及滇南红河地区。较高聚集区主要位于丽江、德宏、东川和昭通地区。如果从怒江州泸水县南端至文山州金平县画一条线，泥石流灾害强度分布大致以该直线对称，尤其在滇西和滇西北地区，对称性特征更明显。单位面积内，泥石流强度越大，则泥石流聚集效应越强，灾害风险就越大。因此，根据强度等高线可以识别灾害高风险区和较高风险区。高风险区和较高风险区的界定标准分别为强度大于1.20 ×10-3次/平方千米和介于（6.0 ×10-4，1.2 ×10-3）次/平方千米之间。高风险区和较高风险区的划分具体如表 4-3所示。

表4-3　泥石流高风险区和较高风险区

（4）泥石流灾害聚类分析结果

以泥石流灾害点的空间经纬度坐标转化成的平面直角坐标作为聚类对象，基本对象之间的亲疏关系用欧式距离刻画，以最临近距离作为聚类的标准，采用K-means聚类法将云南省1991—2013年以来被记录的165次重大泥石流灾害进行聚类。聚类结果所有灾害被分为10类，以标准差椭圆的形式刻画。值得注意的是，聚为同一类的灾害点在位置上相对“临近”，不同类中的灾害点空间距离则相对较远。几乎所有类别均与等高线密集（灾害强度变化较大）的区域重叠，而类与类之间的区域往往是近似强度水平下的过度区域。该结果印证了泥石流分布的非同质性和非均匀性，这与强度等高线分析的结果一致。