风险线评价的矩阵图方法与区划

6.3　风险线评价的矩阵图方法与区划

在所有定性评价方法中，风险矩阵图是一种较好的技术，它能够很好地实现本书所构建的理论模型。该方法最早于1995年4月由美国空军电子系统中心（Electronic Systems Center，ESC）的采办工程小组提出，并在美国军方武器系统研制项目风险管理中得到推广应用，自1996年以来，ESC的大量项目都采用风险矩阵法对风险进行评估^{［167，168］}。但该方法存在某些缺点或不足，在风险坐标图中某些区域内存在多个评价对象（处于同一风险等级），这些对象被描述为具有基本相同的属性，而实际上还可以继续细分其相对风险，这被称为风险结（risk tie）。往往是评价对象越多，风险结越多，过多的风险结影响了评价的精度。然而，从分级的角度来讲，研究范围内评价对象数量众多，评价对象数量较矩阵图中的等级图斑有几倍甚至几十倍之多，这形成了难以调和的矛盾。因此，本书对山地公路地质灾害风险的分级重点强调以实用性为主，如何解决风险结问题本书暂时不做研究，只给出可选用的处理方法。

6.3.1　风险矩阵图的绘制程序

风险矩阵图（risk matrix）又被称为风险坐标图，是将已经识别的风险事项按照发生可能性的高低（即危险性）和风险发生后对目标（承灾体）的影响程度（即易损性）作为两个维度绘制在同一坐标平面内，从而实现对风险的定性。

绘制山地公路地质灾害风险矩阵图的程序可参考图6.7。首先对各个路段地质灾害的危险性和易损性分别进行定性描述；其次，将评价对象区分为不同的层级或等级；再次，建立风险矩阵，将各路段分配到矩阵中的相应区域；最后把风险矩阵转换成为以危险性和易损性为维度的直角坐标平面内，得到风险坐标图。

6.3.2　风险要素的定性描述与赋值

对风险要素进行定性描述是绘制风险矩阵图的第一步工作，这主要通过对危险性和易损性两个维度的描述来实现。对危险性和易损性进行定性描述，重点研究如下3个方面的问题：一是应该将危险性或易损性区分为多少等级，等级划分越多预示风险分类越细，相应的描述难度越大，评价结果也越精确。二是采用什么样的描述来定性危险性和易损性，一般危险性从用“可能性”等类似的描述符；易损性较多采用“严重程度”等类似的描述符。三是判断风险归属何种等级的具体依据是什么，由于各描述符在划分各级风险之间的界限非常模糊，因此需要建立更为具体的判断依据。关于危险性和易损性的等级划分前文已经实现，下面对其进行定性描述并赋值。

1）山地公路地质灾害危险性的定性描述

山地公路地质灾害的危险性已在第4章有过较为严格的定义，即危险性用于表征待评价路段发生地质灾害的可能性大小。本书在第4章对危险性进行的评价的过程中把危险性划分为“极高度危险”“高度危险”“中度危险”“低度危险”和“极低度危险”5个等级，以此来描述危险性程度，下面我们用描述1和描述2作为上述5级描述符的具体判断依据（见表6.2）。

表6.2　山地公路地质灾害危险性的定性描述与赋值

2）山地公路地质灾害易损性的定性描述

对山地公路地质灾害承灾体的易损性进行定性描述相对于危险性的描述来讲略显复杂，第5章对易损性进行评价时本书同样采用了5个描述符来划分易损性等级，分别是“极高度易损”“高度易损”“中度易损”“低度易损”和“极低度易损”。但是公路地质灾害的承灾体各不相同，主要有行人、路基路面等物质财产、车辆及货物、社会延误4个方面，因此对其进行易损性的进一步描述不能一概而论，结合文中进行聚类分级是求取各等级聚类中心，具体判决相见表6.3。

表6.3a　山地公路地质灾害行人易损定性描述与赋值

表6.3b　山地公路地质灾害路基路面易损定性描述与赋值

表6.3c　山地公路地质灾害车辆及货物易损定性描述与赋值

表6.3d　山地公路地质灾害社会延误易损定性描述与赋值

6.3.3　风险值的测算与风险矩阵图绘制

绘制风险矩阵图的第二步是在完成风险要素的定性描述与赋值的基础上进行，首先将两者进行组合，区分风险等级，并建立风险矩阵（risk matrix）见表6.4。正如本书前面所讨论的，风险衡量的最终落脚点并非是对危险性和易损性的估计，而是在通过对两者进行组合的基础上总损失的评价。因此，风险矩阵的功能就在于组合危险性和易损性为总损失，从而更加综合的客观的进行风险评价。

表6.4　山地公路地质灾害风险矩阵表

续表

在风险矩阵中，为了组合危险性和易损性为总损失，我们将两者对应的级别转换为分数并简单加总得到风险评价值，不管是危险性还是易损性，由于级别设置和风险评价值都是正相关的关系。因此，这种关系表现在风险矩阵中就别是得分越高，风险越大，反之则越小。另外，我们可以根据组合得分来划分风险得分，例如得分1～3分为极低度风险，5～9分为低度风险，15～27分为中度风险、35～49分为高度风险、63～81分为极高度风险。风险等级的划分取决于风险管理的实际需要。一般情况下，风险管理人员所掌握的资源越多，可供选择的风险管理技术手段越丰富，风险等级划分越细；反之则相反。

下面以某省道沿线10个区段的风险评价为例进行组合，并建立风险矩阵。 10个区段的滑坡灾害危险性和易损性评价结果见表6.5，风险矩阵图如图6.8所示。

表6.5　某10条路段基础风险要素及风险计算表

绘制风险矩阵图的最后一步就是将风险矩阵绘制到以易损性为横轴，以危险性为纵轴的坐标图上（如图6.9所示），也可以将两者在坐标轴上的位置转换。图6.9当中，越接近坐标轴的左下角，表示风险级别越低，风险估计值越小；越是远离坐标轴表示风险级别越高，风险评价值越大。例如，路段③属于地质灾害极高风险路段，路段⑦属于极低风险路段，其他路段均分布在高度风险区、中度风险区和低度风险区。

图6.8　某10条路段风险矩阵

图6.9　某10条路段风险坐标图

仔细观察图6.9后可发现，路段④和路段⑧同时处于中度风险区中的同一方框内，即该图未对上述两个路段做出更为精确的评价，理论上可进一步描述其差异性。鉴于两个路段地质灾害风险等级必然存在差异，但在坐标图中却处于同一等级，且被描述为具有基本相同的属性，而实际上还可以继续细分，故被称为风险结。在一次风险评价过程中，待评估的路段越多，风险结往往越多，这样便不能从风险等级相近的区域中分理处最为关键高风险路段。对区域内公路地质灾害风险进行评价涉及的路段众多，风险结的出现再所难免。解决风险结的问题可将borda序值法引入绘制风险坐标图的过程中，用于对原始风险坐标图进行改造，尽量减少风险结，以获得更高的评价精度，本章不对此进行研究。

6.3.4　风险定量评价与区划流程

通过风险矩阵图能够清晰地看到各个路段到底坐落的那个等级，但是这种表现方法缺乏直观性，即不能直观地表现研究区域范围内各条路段地质灾害风险的分布情况。鉴于此，本书试图利用ARCGIS的图显功能，在危险性和易损性评价的基础上将风险计算结果以色彩的形式表现出来，以此观察各路段地质灾害的分布情况。危险性评价、易损性评价及最终的风险评价与区划的实现流程如图6.10所示。

图6.10　山地公路地质灾害风险测算流程图