摘要&关键词
摘要：本数据集是基于历史资料收集、野外实地调查和遥感影像解译，结合数字地形图（DEM）和地质图，得到最新的中巴经济走廊范围内的泥石流编目和分布及特征信息。泥石流主要分布在中巴经济走廊的巴基斯坦北部山区和中国境内部分，范围在34.0°N–39.5°N、71.0°E–77.0°E内，包括昆仑山脉西部、喀啦昆仑山脉北部、兴都库什山脉东部和喜马拉雅山脉北部，流域主要为印度河上游、塔什库尔干河以及喀什河的上游，有泥石流覆盖的面积为169000 km2。本数据集共有3447条泥石流沟记录，包含3个文件：1）定义中巴经济走廊泥石流主要分布范围的矢量文件；2）泥石流目录矢量文件；3）统计每条泥石流沟特征的文档，参数包括编号、沟口经度、沟口纬度、左右岸、流域面积、平均高程、相对高差、最大坡度、平均坡度、沟床比降、地层岩性分级、断层密度、年均降水量、最高气温、河网密度等。泥石流流域的提取主要采用ArcGIS中的水文分析方法，考虑到DEM的精度限制，结合Google Earth影像进行必要的人工校正。降水和温度参数信息取自1961–2015年共55年的日降水数据和日气温数据。本泥石流分布及特征数据集是中巴经济走廊最新的泥石流编目数据，数据信息可靠性好，可作为基础数据集，应用到该地区的泥石流研究中。
关键词：中巴经济走廊；泥石流数据集；Google Earth影像；泥石流分布；泥石流流域特征
Abstract & Keywords
Abstract:?Based on historical data collection, field survey, and remote sensing image interpretation, we obtained the latest information about the cataloguing, distribution and characteristics information of debris flow in China-Pakistan Economic Corridor in combination with ASTER GDEM (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer Global Digital Elevation Model) V3 and geological maps. Debris flows, a total area of around 169,000 km2 are mainly distributed in the northern mountains in Pakistan and part of China in the China-Pakistan Economic Corridor, ranging from 34.0°N to 39.5°N, 71.0°E to 77.0°E, including the western Kunlun Mountains, the northern Kara Kunlun Mountains, the eastern Hindu Kush Mountains and the northern Himalayas, mainly covering the upper reaches of Indus River, Taxkorgan River and Kashgar River. The dataset of 3,447 debris flow records consists of three sub-datasets: 1) a vector file that defines the main distribution areas of debris flows in the China-Pakistan Economic Corridor; 2) a vector file of debris flow catalogue; 3) the statistics for each debris flow gully, including such parameters as code, outfall longitude, outfall latitude, left or right bank, watershed area, average elevation, relative elevation difference, maximum slope, average slope, gully bed gradient, lithology classification value, fault density, average annual precipitation, maximum temperature, river network density, etc. The debris flow basins mainly were mainly extracted by the hydrological analysis method in ArcGIS, which was necessarily corrected manually in combination with Google Earth images to make up for the limitations of DEM. The precipitation and temperature parameter information are taken from daily precipitation and temperature data from 1961 to 2015. This is the latest dataset composed of the debris flow catalogue data in the China-Pakistan Economic Corridor. The reliable data information can be used as a fundamental dataset for the debris flow researches in this region.
Keywords:?China-Pakistan Economic Corridor;?debris flow dataset;?Google Earth image;?debris flow distribution;?debris flow gully characteristics
数据库（集）基本信息简介
| 数据库（集）名称 | 中巴经济走廊泥石流分布及特征数据集 |
| 数据通信作者 | 江玉红（yhjiang@imde.ac.cn） |
| 数据作者 | 江玉红、郭永强、何佳璇 |
| 数据时间范围 | 至2020年 |
| 地理区域 | 中巴经济走廊（34.0°N–39.5°N、71.0°E–77.0°E，主要在巴基斯坦北部山区、中国境内） |
| 数据量 | ～1.6 MB |
| 数据格式 | *.shp、*.xls |
| 数据服务系统网址 | http://www.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00300 |
| 基金项目 | 科技基础资源调查专项（2018FY100500）；国家重点研发计划政府间国际创新合作专项（2018YFE0100100）；国家自然科学基金（41671013）。 |
| 数据库（集）组成 | 数据集由3 部分数据文件组成：（1） DebrisFlow_inventory_extent.rar 是定义泥石流制图范围的矢量数据，数据量36.8 KB；（2）DebrisFlow_inventory.rar 是泥石流分布数据，数据量56.7 KB；（3）DebrisFlow_inventory_attributes.xls是单独的泥石流属性统计数据，数据量 1.5 MB。 |
Dataset Profile
| Title | A dataset of distributions and characteristics of debris flows in the China-Pakistan Economic Corridor |
| Data corresponding author | JIANG Yuhong (yhjiang@imde.ac.cn) |
| Data authors | JIANG Yuhong, GUO Yongqiang, HE Jiaxuan |
| Time range | To 2020 |
| Geographical scope | China-Pakistan Economic Corridor 34.0°N–39.5°N、71.0°E–77.0°E，specific areas include: Tibetan Plateau, Hengduan Mountains, Himalaya Mountains, Hindu Kush Mountains and Pamirs). |
| Data volume | ~1.6 MB |
| Data format | *.shp、*.xls |
| Data service system | <http://www.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00300> |
| Sources of funding | Special Project of Basic Resources Investigation of Science and Technology (2018FY100500); International Science & Technology Cooperation Program of China (2018YFE0100100); National Natural Science Foundation of China (41671013). |
| Dataset composition | The dataset consists of 3 subsets in total: (1) “DebrisFlow_inventory_extent.rar”, made up of vector data, with a data volume of 36.8 KB; (2) “DebrisFlow_inventory.rar”, made up of vector data, with a data volume of 56.7 KB; (3) “DebrisFlow_inventory_attributes.xls”, made up of vector data, with a data volume of 1.5 MB. |
引 言
中巴经济走廊是中国倡议的“一带一路”建设确定的6大经济走廊之一，是一带一路建设的先行先试区。中巴经济走廊区域涉及中国与巴基斯坦两国在交通、能源、光缆和海洋等领域的全面合作，对加强两国互联互通、促进两国共同发展发挥了重要作用。中巴经济走廊地处印度板块与欧亚板块结合部偏西侧，并且其西部又处于阿拉伯板块与印度板块拼合部位，地质演化历史长，出露地层较全，昆仑山脉西部、喀啦昆仑山脉北部、兴都库什山脉东部和喜马拉雅山脉北部在走廊北部交汇，地震活动频繁[1]。在中巴经济走廊中的巴基斯坦北部山区和中国境内的喀什南部地区，泥石流灾害发育广泛、类型齐全（降水型、冰川型、冰水混合型）、活动性强、危害严重，成为中巴经济走廊建设与民生安全的一个重大威胁[2-3]。然而，受特殊自然和社会条件的限制，缺乏全面的泥石流实地考察，加上泥石流纯影像判识是当前的一个难题，这些都导致中巴经济走廊区域内没有一个可信的较完整的泥石流分布数据，对该区域泥石流研究带来诸多不利因素。
本数据集的研究者通过分析历史资料和实地调查得到的泥石流数据，先对数字地形图（DEM）划分的流域是否是泥石流进行早期判识，然后结合Google Earth影像进行是否泥石流的人工确认工作，并提取泥石流的特征。本数据集为中巴经济走廊最新的泥石流分布和特征数据集，数据信息可靠性好，作为基础数据集，可应用到该地区的泥石流研究中。
1 ? 数据采集和处理
1.1 ? 数据采集方法
本泥石流分布和特征数据集主要基于5种数据：中巴经济走廊数字高程模型ASTER GDEM V3 30M、Google Earth影像、地质图（1:2000000）、年降水量（1961–2015年）、最高气温（1961–2015年）。
所用到的ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) GDEM (Global Digital Elevation Model) V3 30m数据是由美国国家航空和航天局（NASA）和日本经济产业省（METI）共同开发，在V2的基础之上，新增了36万光学立体像对数据，主要用于减少高程值空白区域、水域数值异常。
年降水量和最高气温数据来自《1961–2015年中巴经济走廊逐日气象数据集》[4-5]。
1.2 ? 数据处理步骤
中巴经济走廊泥石流分布和特征数据集生成过程主要由3部分组成：泥石流早期判识、结合影像的泥石流流域判识、单个泥石流流域参数确定。数据处理步骤包括DEM划分流域、降水量和气温数据处理、地层岩性和断层等地质数据处理、泥石流流域范围校正、泥石流参数提取。
1.2.1 ? 泥石流早期判识
在ArcGIS中利用水文分析模块（Hydrology）处理中巴经济走廊DEM数据，划分流域，考虑到泥石流危害性的大小问题，最小流域面积阈值设为（0.09 km2）。
统计1961年1月1日至2015年12月31日55年的日降水量和日最高气温数据（分辨率0.25°×0.25°），得到中巴经济走廊年均降水量和最高气温。
根据地层岩性特点和对泥石流发育可能的贡献，对地质图（1:2000000）上的地层岩性进行分级，计算断层密度。
基于实地考察和历史资料获取的泥石流数据特征，通过对中巴经济走廊范围内划分的不同等级流域泥石流可发性的逐级评价与区域宏观视野下的综合判识，充分考察大区域内流域与泥石流灾害间的关联性，利用可拓物元模型计算不同等级各流域泥石流灾害可发性模型等级，泥石流发生可能性等级从低到高依次为1级、2级、3级、4级、5级，从而作出中巴经济走廊内各不同等级流域是否泥石流的早期判识。
1.2.2 ? 泥石流流域判识
在Google Earth中导入泥石流早期判识结果，对照Google Earth影像，重点对判识结果等级为3–5级的高等级流域，作出是否泥石流的判断。
只要发生过泥石流的流域，就确定为泥石流流域。依据相关规范[6-8]，首先解译影像上各流域出口是否有泥石流堆积扇。如果有，就认定为泥石流；如果没有，就结合流域面积、流域形状判断流域的汇水能力，根据地层岩性、断层密度、流域崩塌滑坡的发育情况判断物源条件，从流域的相对高差、沟床比降判断流域的势能大小和势能转化为动能的可能性条件，从流域的降水量和温度考虑可能的泥石流激发条件，从而确认是否是泥石流。具体的泥石流分布及特征数据集生成主要流程如图1所示。通过验证，中巴经济走廊泥石流数据集共有3447条，研究区有泥石流覆盖的面积为169000 km2。
图1 ? 泥石流分布及特征数据集生成主要流程
1.2.3 ? 泥石流分布和参数统计
泥石流流域范围从泥石流流出的沟口向流域上方算起。考虑到DEM的精度限制，以及ArcGIS水文分析模块自动划分流域在局部地区可能产生的错误，为得到准确的泥石流范围信息，需要结合Google Earth影像对自动划分的流域进行必要的人工校正。
中巴经济走廊泥石流从泥石流成因上可分为降雨型、冰川型和冰水混合型等几类。
冰川型泥石流成因是高山峡谷冰川分布区，常在每年6–8月由于持续高温天气，冰雪融化，形成冰川洪水，从而诱发泥石流。该类泥石流的显著特点是物源多为磨圆度较差的冰碛物。中巴经济走廊巴基斯坦Jaglot以北，洪其拉甫以南地区，国内洪其拉甫以北到塔哈曼一带，由于处于高山峡谷区，气温降低，冰川集中分布，以分布冰川泥石流为主。
降雨型泥石流主要集中出现在5–9月的夏、秋两季，与大气降水（特别是大雨、暴雨、特大暴雨等）密切相关，主要分布在气候干旱、侵蚀风化剧烈低山丘陵地带。该类泥石流由于规模大，持续时间长、分布地域广、波及范围大，常对人员和设施造成严重破坏，造成的直接经济损失常常是严重的、巨大的，有时甚至是不可估量的。中巴经济走廊巴基斯坦境内Pattan以南地区，由于处于低山丘陵区，平均温度较高，再加上降水集中分布，因此主要表现为降雨型泥石流。
冰水混合型泥石流是指在不同时段单独或混合发生降雨型、冰川型的泥石流。因其复合原类型、类型多少以及其强度的不同等，决定了复合洪水型的特点和危害性也各不相同。中巴经济走廊Pattan以北，Jaglot以南地区，国内奥依塔克–塔哈曼段公路沿线，处于低山丘陵区向高山峡谷区的过渡带，有达布达尔乡，因此以冰水混合型泥石流为主。
提取、统计确定的各泥石流流域的属性信息，包括流域面积、类型、沟口经度、沟口纬度、左右岸、流域面积、平均高程、相对高差、最大坡度、平均坡度、沟床比降、地层岩性分级、断层密度、年均降水量、最高气温、河网密度等。同时，为每个冰川分配了唯一的编号。
2 ? 数据样本描述
本数据集中的中巴经济走廊泥石流区域和泥石流目录矢量文件的坐标系采用GCS_WGS_1984。泥石流分布和属性表分别如图2所示。泥石流分布及特征数据包含每个泥石流流域的属性信息，包括FID（内部ID）、编号、类型、沟口经度、沟口纬度、左右岸、流域面积、平均高程、相对高差、最大坡度、平均坡度、沟床比降、地层岩性分级、断层密度、年均降水量、最高气温、河网密度等，并为属性文件提供了单独的xls格式。表1提供了属性字段的说明。
图2 ? 中巴经济走廊泥石流分布图
表1 ? 中巴经济走廊泥石流分布及特征数据集中的属性名称和说明
| 属性名称 | 数据类型 | 属性说明 |
|---|---|---|
| 编号 | 字符型 | 泥石流编号 |
| 经度 | 浮点型 （单位：°） | 泥石流沟口经度 |
| 纬度 | 浮点型 （单位：°） | 泥石流沟口纬度 |
| 左右岸 | 字符型 | 泥石流位于流域的左或右岸 |
| Area | 浮点型（单位：km2） | 流域面积 |
| DEM_Mean | 浮点型 （单位：m） | 平均高程 |
| DEM_Range | 浮点型 （单位：m） | 相对高差 |
| Slope_Max | 浮点型 （单位：°） | 最大坡度 |
| Slope_Mean | 浮点型 （单位：°） | 平均坡度 |
| Gbed_grad | 浮点型 （单位：m/km） | 泥石流流域主沟床比降 |
| 岩性 | 浮点型 | 地层岩性分级 |
| Den_faults | 浮点型 （单位：km/ km2） | 断层密度 |
| Prec_Ann | 浮点型 （单位：mm） | 年均降水量 |
| Tem_Max | 浮点型 （单位：℃） | 最高气温 |
| Den_Rivers | 浮点型 （单位：km/ km2） | 河网密度 |
3 ? 数据质量控制
中巴经济走廊泥石流分布及特征数据集中数据的质量控制包括两个方面的控制：泥石流灾害点判识的质量控制和泥石流流域范围准确性的质量控制。
对遥感影像解译出的泥石流灾害点，进行野外实地调查确认的方式进行抽查检验，流域面积从0.5 km2到164.79 km2中的452条泥石流流域。其中通过实地调查认为可能不是泥石流流域共有11条，由此可看出泥石流解译的准确性有较高的可信度。此外，由于受自然条件的制约，野外实地调查主要局限于公路沿线两侧一定范围内，导致远离公路分布的泥石流解译质量有一定的不确定性。
在Google Earth环境下，基于ArcGIS水文分析模块自动提取的泥石流流域，对照Google Earth影像，对中巴经济走廊泥石流点的流域范围逐条进行人工校正，解决由于自动化处理导致的部分泥石流流域划分不准确以及基于像素处理导致边界不平滑的问题，从而保证了本数据集有较高的可信度。图3为两条泥石流流域范围自动提取和经人工校正的前后对比。
图3 ? 泥石流流域范围校正前后对比
4 ? 数据价值
中巴经济走廊泥石流灾害极为发育，受区域自然环境条件、过去灾害基础调查缺乏和科技投入不足等因素的限制，泥石流基础数据极为有限。本泥石流分布及特征数据集是中巴经济走廊最新的泥石流编目数据，完整掌握了中巴经济走廊泥石流分布情况。
本数据集基于历史资料收集、野外实地调查和Google Earth遥感影像数据，完成了中巴经济走廊泥石流灾害点的判识、泥石流流域特征参数的提取，进行了严格的质量控制。本数据集可作为中巴经济走廊区域泥石流研究的基础数据集，为区域不同类型泥石流判识、危险性评估、风险评估、发展趋势研究提供重要参考。
5 ? 数据可用性声明
由于资助本研究的项目尚未正式验收，所以数据将在项目完成验收，即2022年12月31日之后开放访问。保护期内暂不可访问。
致 谢
感谢Google Earth提供影像数据，以及美国国家航空和航天局（NASA）和日本经济产业省（METI）开发DEM数据。
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数据引用格式
江玉红, 郭永强, 何佳璇. 中巴经济走廊泥石流分布及特征[DB/OL]. Science Data Bank, 2021. (2021-12-24). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00300.
稿件与作者信息
论文引用格式
江玉红, 郭永强, 何佳璇. 中巴经济走廊泥石流分布及特征[J/OL]. 中国科学数据, 2021, 6(4). (2021-12-30). DOI: 10.11922/11-6035.csd.2021.0069.zh.
江玉红JIANG Yuhong
主要承担的工作：数据采集、处理和部分质量控制工作。
yhjiang@imde.ac.cn
（1977—），男，博士，副研究员，研究方向为泥石流判识、监测预报及风险评估。
郭永强GUO Yongqiang
主要承担的工作：部分数据采集和部分质量控制工作。
（1986—），男，博士，助理研究员，研究方向为古泥石流与环境变化。
何佳璇HE Jiaxuan
主要承担的工作：部分质量控制工作。
（1998—），女，学士，硕士生，研究方向为泥石流流域判识。
科技基础资源调查专项（2018FY100500）；国家重点研发计划政府间国际创新合作专项（2018YFE0100100）；国家自然科学基金（41671013）。
Special Project of Basic Resources Investigation of Science and Technology (2018FY100500); International Science & Technology Cooperation Program of China (2018YFE0100100); National Natural Science Foundation of China (41671013).
