1、 目 录 摘要 . （ 1） 0 引言 . （ 1） 1 数据来源与处理 . （ 2） 2 研究方法 . （ 3） 3 Ripleys K 函数结果分析 . （ 5） 4 研究要素空间分布特征 . （ 5） 4.1 分地区空间分布特征 . （ 5） 4.2 分省空间分布特征 . （ 6） 5 中国六级以上地震空间聚集区的地质构造分析 . （ 6） 6 结论和对策 . （ 7） Abstract . （ 9） 第 1 页 （共 9 页） 中国六级以上地震的空间分布分析 摘要 ： 中国是个多地震的国家， 近几年 ,我国地震等自然灾害频发 ,特别是汶川、玉树地震 ,都造成了重大人员伤亡和财产损失。
2、利用中国地震台网 (CSN)地震目录整理了 1949-2009年以来发生在中国及邻区六级以上地震，并在 ArcGIS平台下， 经过对我国六级以上地震的空间分布进行 Ripley- k 函数分析及平均最邻近要素分析，发现我国六级以上地震的空间分布成聚集分布 ,地震灾害空间分异格局显著 ,60 年来西部地区 六级以上 地震灾害达 1319 次 ,占全国的 92.14 % ,是中国地震灾害的高发区域 ;中国分省地震 灾害差异明显 ,其中西藏、新疆、云南、四川和青海 、台湾 等省 (区 )是中国地震灾害的主要发生省份 。 关键字 ： 地震 ； 聚集分布 ； Ripley-K 函数 ； 0 引言 地震是
3、危害性极大的自然灾害之一，给人民生命财产造成极大威胁，而我国又处在全球两大火山地震带之间，因此地震频发，仅建国以来就有唐山、汶川等强震造成巨大人员财产伤亡，加上目前对地震的预报精度还不理想 1，因此在我国对地震研究意义重大而且非常紧迫。 通过对我国六级以上地震的分布点进行平均最近相邻要素分析可知，我国六级以上地震的发生区成聚集分布。 中国是世 界上地震活动最为强烈的国家之一 ,地震灾害空间风险度居世界 前列 2。历史上我国大部分省、自治区、直辖市都发生过多次破坏性地震 ,对地震灾害的分析和研究一直广受重视。其中 ,通过对已有地震灾害信息进行系统梳 理 ,探讨其 空间 分布特性 ,对地震应急灾情
4、快速识别与评估具有重大的现实意义。利用国家地震科学数据共享中心及中国地震台网多年的实测资料 ，我们开展了近 60 年来中国地震灾害的空间分布格局研究工作，并 对 中国 及周边地区地震的 空间 变化特征进行了描述 ,并从地质构造层面探讨了地震灾害发生和分布的特点 。 研究从中国近 60年来地 震活动的实际情况出发 ,结合已有的历第 2 页 （共 9 页） 史记录和仪器观测数据 ,对 1949 2009 年中国 六级以上 地震灾害进行了全面回顾与细致刻画 ,并采用数理统计等方法 ,运用 GIS 等技术 ,建立了近 60 年来中国地震灾害信息数据库与图谱库 ;在此基础上 ,从不同 空间 尺度定量计算
5、了中国地震灾害的 空间 分布特征 ,揭示了近60 年来中国地震灾害的 空间 分布格局 ,以期为充分认识地震灾害、 减轻灾情损失、布局救助区域提供科学依据和决策支持。 1 数据来源与处理 本研究所用数据主要来源于中国地震台网中心 (China Earthquake Networks Center, CENC, http:/ 60年来 (1949 2009)中 国 六 级以上地震的震发地点(震中经纬度 )、震级大小、震源深度、震中烈度等要素的地震 信息 ，首先运用 Excel 对 六 级以上地震记录的属 性进行编辑 ,建立了 建国60 中国 地震信息数据库 ;再以震中为基础 ,利用 ArcGIS软
6、件编制了中国 1949 2009 年地震图谱 。 在此基础上 ,本文从不同 空间 尺度对中国近 60 年六级以上 地震灾害的 空间 分布格局进行了定量分析。 第 3 页 （共 9 页） 图 1 中国六级以上地震分布图（ 1949-2009） 2 研究方法 首先运用 ArcGIS 工具条中的平均最邻近距离 工具，对我国六级以上地震点进行分析（见图 2），可以很直观的看出六级以上地震点成聚集分布。 基于 Ripleys K 函数的多距离空间聚类分析工具是一种分析事件点数据的空间模式的方法。该方法可对一定距离范围内的空间相关性 (要素聚类或要素扩散 )进行汇总。在许多要素模式分析研究中，都需要选择适
7、当的分析比例。 例如，该分析通常需要距离范围或距离阈值。在多个距离和空间比例下研究空间 模式时，模式会发生变化，而这通常可反映对运行中的特定空间过程的控制。 Ripleys K 函数可表明要素质心的空间聚集或空间扩散在邻域大小发生变化时是如何变化的。 多距离空间聚类分析 需要指定要计算的距离个数，同时也可选择指定起始距离和 /或距离增量。该工具可利用此信息计算与每个要素关联的相邻要素的平均数量；相邻要素是指小于计算距离的要素。随着计算距离的增大，各要素所具有的相邻要素数通常会越多。如果某第 4 页 （共 9 页） 个特定计算距离的平均相邻要素数高于 /大于整个研究区域内要素的平均密度，该距离的
8、分布方式将被视为聚类分布。 如果 特定距离的 K 观测值大于 K 预期值，则与该距离（分析尺度）的随机分布相比，该分布的聚类程度更高。如果 K 观测值小于 K 预期值，则与该距离的随机分布相比，该分布的离散程度更高。如果 K 观测值大于 HiConfEnv 值，则该距离的空间聚类具有统计显著性。如果 K 观测值小于 LwConfEnv 值，则该距离的空间离散具有统计显著性。 如果未指定“权重字段”，可通过在研究区域中随机分布点并计算该分布的 k 值来构建置信区间。点的每个随机分布称为一个“排列”。例如，如果选择了 99_PERMUTATIONS，则在每次迭代时，该工具均会将一组点随机分布 99
9、 次。将这些点分布 99 次之后，该工具会对每个距离选择相对“预期” k 值向上和向下偏离最大的 k 值；这些值将成为置信区间。置信区间往往会遵循（具有相同形状和位置）未加权 K 的蓝色“预期” K 线。 图 2 中国六级以上 地震震中平均最相邻要素分析 第 5 页 （共 9 页） 3. Ripleys K 函数 结果 分析 本文中以六级以上地震点 为 研究要素 ，以中国投影地图为研究区域，通过计算设置恰当的距离参数，生成结果见图 3。 图 3 中国六级以上地震震中（ 1949-2009）多距离空间聚类分析 图 3 的红线为实际计算的 K 函数值，灰线为拟合的上下包迹线。当 K 值落在上下包迹
10、线之间时，说明六级以上地震点呈随机分布；当K 值大于上包迹线时，说明六级以上地震点显著偏离随机分布，呈聚集分布； 当 K 值小于下包迹线时，说明六级以上地震点呈显著偏离随机分布，成均匀分布。 在 1000000m 5500000m,六级以上地震点均呈聚集分布。 4 研究要素 空间分布特征 4.1 分地区空间分布特征 建国以来中国陆域地震灾害进行分区统计表明 ,中国陆域地震灾害基本集中在西部地区 ,东西分异格局明显。具体而言 ,1949 2009年 ， 全国累计发生地震灾害 1451 次 ,东、中、西部和东北地区的次数第 6 页 （共 9 页） 分别为 81、 27、 1319 和 24 次 ,
11、依次占全国的 5.58 %、 1.86% 、 90,9 %和 1.65%,地震活动主要集中在西部地区。就各级别地震灾害发生情况看 ,西部地区一般、较大、重大和特大地震灾害发生的次数分别为1 237、 124、 51 和 39 次 ,依次占全国的 91.77% 、 95.95% 、 94. 44 %和 87.10% ,可见 ,西部地区是近 60年来中国陆域各级别地震灾害的高发区域 。 4.2 分省空间分布特征 近 60 年来中国 六级以上地震震中 分省研究表明 :位于东部地区的北京市、上海市 、 浙江省、福建省和海南省以及位于中部地区的湖南省、湖北省 60年来没有 6.0 级以上地震灾害发生。东
12、北地区的黑龙江省 、辽宁省 ,东部地区的江苏省 ,中部地区的 山西省、 安徽省、河南省以及西部地区的宁夏回族自治区 、 内蒙古自治区和 广西壮族自治区 60 年来 六级以上 地震灾害发生频次较低 ,震情不算严重。发生地震灾害活动较多的省份主要包括西藏自治区、新疆维吾尔自治区、云南省、四川省和青海省 ,上述省 (区 )占全国地震灾害次数的比例均超过 10 % ,是我国地震主要发生省 (区 )。其中西藏自治区地震次数占全国的 23. 88 % ,位居全国之首。从分省地震灾害发生的情况来看 ,六级以上地震 灾害发生较多的省份有西藏自治区、新疆维吾尔自治区、云南省、四川省和青海省 ,它们也是 60 年
13、来 六级以上 地震灾害发生次数最多的 5个省份 ;较大地震灾害多发于西藏自治区 ( 43 次 , 29. 05 % )、 新疆维吾尔自治区 ( 35 次 , 23.65 % ) 和云南省 ( 25 次 ,16.89 % );重大地震灾害发生最多的是新疆维吾尔自治区、四川省和西藏自治区 ,均为 11 次 ;特别重大地震灾害主要分布在新疆维吾尔 自治区 ( 8 次 ,25. 81 % )、云南省 ( 7 次 , 22.58 %)和西藏自治区 ( 6 次 , 19. 35 % )。 5 中国六级以上地震空间聚集区的地质构造 分析 影响中国的是环太平洋地震带和欧亚地震带，台湾地区是环太平洋地震带影响地
14、区的主要代表，而四川、西藏、云南等中国西部地区受欧亚 地震带影响较多，这些地区成为地震频发区。 在 20 世纪里，全球共发生 3 次 8.6 级以上的强烈地震，其中两第 7 页 （共 9 页） 次发生在中国；全球发生两次导致 20 万人死亡的强烈地震也都发生在中国，一次是 1920 年宁夏海原地震，造成 23 万多人死亡；一次是1976 年河北唐山地震，造成 24 万多人死亡。这两次地震死亡人数之多，在全世界也是绝无仅有的。中国的地震区分布如下： 华北地震区：包括河北、河南、山东、内蒙古、陕西、宁夏、江苏、安徽等省的全部或部分地区。在五个地震区中，它的地震强度和频度仅次于“青藏高原地震区”，位
15、居全国第二。由于首都圈位 于这个地区内，所以格外引人关注。据统计，该地区有据可查的 8 级地震曾发生过 5 次； 7-7.9 级地震曾发生过 18次。加之它位于我国人口稠密、大城市集中、政治和经济、文化、交通都很发达的地区，地震灾害的威胁极为严重。 青藏高原地震区：包括兴都库什山、西昆仑山、阿尔金山、祁连山、贺兰山 -六盘山、龙门山、喜马拉雅山及横断山脉东翼诸山系所围成的广大高原地域。涉及青海、西藏、新疆、甘肃、宁夏、四川、云南全部或部分地区，以及原苏联、阿富汗、巴基斯坦、印度、孟加拉、缅甸、老挝等国的部分地区。本地震区是我国最大的一个地震区，也是 地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区。据统计
16、，这里 8 级以上地震发生过 9 次； 7-9 级地震发生过 78次。均居全国之首。 四川龙门山地震带：四川龙门山位于四川盆地西北边缘，广元市、都江堰市之间。东北 -西南走向。包括龙门、茶坪、九顶等山。东北接摩天岭，西南 至 岷江边。绵延 200 多千米。海拔 1000-1500 米。龙门山最高峰海拔 2345 米，海拔由盆地边缘 2000 米向西逐渐升高到30000米以上，主峰九顶山海拔高达 4984 米，龙门山是四川强烈地震带之一。 6 结论和对策 本文通过对中国 1949 2009 年来地震灾害信 息的整理与统计分析 ,运用 GIS技术建立了近 60年来地震灾害信息数据库以及编制了近60
17、 年来地震灾害系列图谱 ,在此基础上分不同空间尺度 (地区、 省 )综合探讨了建国以来中国陆域 6.0 级以上地震灾害的 空间 分布特征 ,研究结果表明 : 第 8 页 （共 9 页） (1) 空间分布格局来看 ,建国以来我国陆域地震灾害活动空间分布较广 ,但主要分布在西部地区 ,东西分异格局明显。其中 ,西藏自治区、新疆维吾尔自治区、云南省、四川省和青海省是我国陆域地震灾害的主要发生省份。新疆西部、西藏地区西南部、四川盆地、云南省六级以上 各个级别的地震活动分布均较为密集 。 (2)近 60年来中国陆域 6.0 级以上地震灾害震中重心均位于青海省 ,经纬度范围在 90 99 E,33 36
18、N 之间 ,迁移幅度较小 。 研究认为 ,本文将统计方法与 GIS 技术进行结合 ,主要针对历史地震数据进行了梳理与回顾 ,从不同的层面对地震数据进行了分析 ,可以较好地反应出中国陆域地震灾害的 空间 分布格局 ,但本文也存在一些不足和需要进一步解决的问题。首先 ,研究在分析地震灾害发生的 空间 变化时 ,较多的是就数据本身进行讨论和分析 ,而对引发地震的因素、地震发生的机理过程、地质构造活动等方面探究较少 ,今后可从这个角度出发 ,在统计数据的支持下结合有关地震灾害的形成原因和机理来对地震数据背后的自然规律进行深入挖掘。其次 ,文中地震灾害信息的分析主要以地震发生次数结合震中位置分布作为重点
19、进行地震灾害的 空间 分布格局探讨 ,对地震灾情的分析却 很少 涉及。地震灾情亦是地震灾害研究的一个重要方面 ,在接下来的工作中应该加强震情分布格局的讨论 ,从而使地震灾害的分析更加完善。此外 ,研究还可以尝试将地震灾害 空间 分布格局与相关的预测模型结合起来 ,定量评估区域地震灾害发生的风险水平 , 西藏自治区、新疆维吾尔自治区、云南省、四川省和青海 省是我国陆域地震灾害的主要发生省份。新疆西部、西藏地区西南部、四川盆地、云南省各个级别的地震活动分布均较为密集 ，在这些地区，对地震的预报和监测要投入更大的人力物力。希望本文能为 为相关决策部门的地震防灾减灾提供进一步的科学支撑。 参考文献 1
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22、n China Abstract: China is a country with many earthquakes, in recent years, earthquake and other natural disasters in our country, especially in Wen chuan, Yushu earthquake, caused heavy casualties and property loss. With the China earthquake networks (CSN) earthquake catalogue compiled since 1949-
23、2009, more than 6 earthquake happened in China and its neighboring area, and in ArcGIS platform, through to our country the spatial distribution of earthquake magnitude six or stronger Ripley - k function analysis and average the adjacent elements analysis, found that the spatial distribution of ear
24、thquake magnitude six or stronger in our country into aggregate distribution, earthquake disaster spatial differentiation pattern, in the past 60 years in the western region of 1319 earthquake disasters, of the countrys 92. 14%, is high incidence area of Chinas earthquake disaster; Points clear difference province earthquake disasters in China, including Tibet, Xinjiang, Yunnan, Sichuan and Qinghai provinces (area) is Chinas major earthquake disasters occur provinces. Key words: earthquake ; Gathering distribution; Ripley - K function; 9 / 10
