劉巧，聶勇，王欣，上官冬輝

1.中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041

2.湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南湘潭 411201

3.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院，冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室，蘭州730000

引 言

中巴經(jīng)濟(jì)走廊北接“絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶”、南連“21 世紀(jì)海上絲綢之路”，是“一帶一路”建設(shè)的先行先試區(qū)、重中之重和“旗艦項目”，戰(zhàn)略意義重大。中巴經(jīng)濟(jì)走廊北起喀什、南至巴基斯坦瓜達(dá)爾港，中國-巴基斯坦兩國達(dá)成共識，將共同打造包括公路、鐵路、水電、油氣和光纜通道在內(nèi)的貿(mào)易走廊。喀喇昆侖公路（Karakoram Highway，簡稱KKH），又名為中巴友誼公路或帕米爾公路。其北起中國新疆喀什，經(jīng)疏附、烏帕、托海、布侖口、塔什庫爾干、達(dá)不達(dá)、紅其拉甫、水不浪溝，翻越喀喇昆侖山紅其拉甫達(dá)坂進(jìn)入巴基斯坦控制區(qū)，再經(jīng)過巴勒提特、吉爾吉特、齊拉斯、巴丹、比沙姆到達(dá)巴基斯坦北部城市塔科特；是巴基斯坦北部通往首都伊斯蘭堡及南部沿海地區(qū)的交通要道，也是中國通往巴基斯坦及巴南部港口卡拉奇、南亞次大陸、中東地區(qū)的唯一陸路通道，具有重要的戰(zhàn)略和軍事意義。公路全長1032 公里，其中中國境內(nèi)416 公里，巴基斯坦境內(nèi)616 公里，是世界上海拔最高的跨境公路，全線海拔最低點為460 米的塔科特，最高點為4733 米的紅其拉甫山口，其間穿越帕米爾高原、興都庫什山脈、喀喇昆侖山脈、喜馬拉雅山脈西端，地質(zhì)情況極為復(fù)雜，山洪、泥石流、雪崩、山體滑坡、落石、塌方、地震等地質(zhì)災(zāi)害常見，突發(fā)性災(zāi)害經(jīng)常造成重大損失。

中巴經(jīng)濟(jì)走廊橫穿現(xiàn)代冰川廣泛分布的喀喇昆侖山和部分帕米爾山區(qū)，上游冰川動態(tài)及其演化導(dǎo)致的各類冰川相關(guān)災(zāi)害（冰川洪水/泥石流、冰川躍動、冰緣崩塌/滑坡以及冰川阻塞湖潰決洪水等）在眾多山地災(zāi)害中尤其突出，對中巴公路及其沿線基礎(chǔ)設(shè)施、人類活動日益構(gòu)成威脅。值得注意的是，喀喇昆侖山及帕米爾山地區(qū)近期表現(xiàn)出的冰川異常（穩(wěn)定、躍動或物質(zhì)平衡增長）使該地區(qū)冰川相關(guān)災(zāi)害過程一定程度異于高亞洲及全球其他冰川作用區(qū)，其中伴隨冰川躍動發(fā)生的冰川堰塞湖潰決洪水及泥石流事件是該區(qū)的典型災(zāi)害之一。此外，中巴公路沿線兩側(cè)的眾多冰川流域支溝的冰川融水性洪水/泥石流時有發(fā)生，直接威脅公路的交通安全；沿途及上游的崩塌、滑坡堆積體以及廣泛分布的冰磧堆積物，也可在降雨型或冰雪融水型洪水的驅(qū)動下為泥石流的發(fā)生提供物源，威脅下游走廊的安全。

目前，針對中巴經(jīng)濟(jì)走廊的上述各類冰川相關(guān)災(zāi)害調(diào)查仍欠缺。系統(tǒng)收集整理各類相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害信息、建立過去已發(fā)生的典型冰川異常及災(zāi)害事件數(shù)據(jù)庫以及初步識別潛在災(zāi)害易發(fā)區(qū)，對于沿線災(zāi)害風(fēng)險評估以及指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。本數(shù)據(jù)集系統(tǒng)收集和整理了中巴經(jīng)濟(jì)走廊沿線冰川作用區(qū)的相關(guān)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)、歷史典型災(zāi)害事件、躍動冰川信息以及中巴公路沿線的潛在冰川洪水/泥石流溝的空間信息數(shù)據(jù)，可用于區(qū)域冰川相關(guān)災(zāi)害風(fēng)險分析和評估研究，為中巴走廊建設(shè)提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

1.1 研究區(qū)及流域范圍選擇

根據(jù)上游冰川冰湖分布及其下游影響范圍，本研究重點關(guān)注中巴經(jīng)濟(jì)走廊中國新疆喀什-巴基斯坦伊斯蘭堡區(qū)段（圖1）。同時，考慮各類型水相關(guān)災(zāi)害（如干旱、洪水、泥石流等）對中巴走廊的影響，基于HydroSHED 流域劃分結(jié)果[1]，將中巴走廊沿線上游劃分為5 個四級子流域（圖1）：塔里木河上游的蓋孜河流域和葉爾羌河流域；印度河上游的什約克河流域、獅泉河（森格藏布河）流域，以及二者匯合后接納洪扎河與吉爾吉特河后匯至塔貝拉水庫區(qū)段的流域。

圖1 中巴經(jīng)濟(jì)走廊沿線上游冰川、冰湖及相關(guān)災(zāi)害空間分布圖

1.2 相關(guān)數(shù)據(jù)集收集、整理與修訂

近年來，喀喇昆侖山冰川異常是國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點之一，針對冰川變化及躍動、冰川相關(guān)災(zāi)害的調(diào)查與評估已開展了大量研究，近期也有相關(guān)學(xué)者對現(xiàn)有相關(guān)認(rèn)識進(jìn)行了綜述性的整理。例如，M?lg 等[2]針對喀喇昆侖和帕米爾地區(qū)開展了專題冰川編目并發(fā)布了編目結(jié)果；Bhambri 等[3]和Paul[4]分別結(jié)合文獻(xiàn)記錄與最新的遙感調(diào)查，對喀喇昆侖山的躍動冰川進(jìn)行了系統(tǒng)的分類和匯編；Nie等[5]、Wang 等[6]和Chen 等[7]對包括喀喇昆侖山區(qū)在內(nèi)的高亞洲地區(qū)冰湖及其近期變化進(jìn)行了系統(tǒng)編目和分析；Bhambri 等[8]和Bazai 等[9]對喀喇昆侖地區(qū)冰川堰塞湖潰決事件進(jìn)行了系統(tǒng)整理和分析等。本數(shù)據(jù)集在充分挖掘上述已公開發(fā)布的各類數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，對不同來源的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了匯總整編，并補充了新近調(diào)查的中巴公路沿線潛在冰川洪水/泥石流溝分布數(shù)據(jù)。各數(shù)據(jù)集的具體情況介紹如下：

（1）基礎(chǔ)本底數(shù)據(jù)集：包含上述研究區(qū)流域內(nèi)的冰川、冰湖、水系（模擬）、流域分級（3-12）、喀喇昆侖公路、主要城鎮(zhèn)和居民點等圖層要素的空間矢量數(shù)據(jù)。冰川邊界提取自全球最新冰川編目結(jié)果（RGI-6.0 版本[10]）；冰湖邊界（2018 年結(jié)果）源自最新發(fā)布的高亞洲冰湖遙感調(diào)查數(shù)據(jù)[6]?？龉肪€狀矢量數(shù)據(jù)根據(jù)谷歌影像人工勾繪。

（2）躍動冰川分布：躍動冰川可對中巴經(jīng)濟(jì)走廊產(chǎn)生直接（如冰川躍動直接破壞基礎(chǔ)設(shè)施或引發(fā)人員傷亡）或間接（如躍動后阻塞河道引起堰塞湖潰決洪水/泥石流）災(zāi)害影響。對于躍動冰川的調(diào)查數(shù)據(jù)大部分來源于文獻(xiàn)[3,11]，補充了近期發(fā)生在中國境內(nèi)帕米爾公格爾九別峰北坡的克拉牙依拉克冰川的近期躍動[12-13]。

（3）冰川堰塞湖歷史潰決事件：由兩部分組成，一是不同時期冰川堰塞壩的空間分布數(shù)據(jù)（矢量圖層文件），二是文獻(xiàn)記錄的歷史時期冰川堰塞湖潰決洪水事件（Excel 表格文件）。主要參考了文獻(xiàn)[8]的統(tǒng)計結(jié)果，補充了近期發(fā)生的個別躍動冰川前進(jìn)后阻塞河道事件。

（4）潛在冰川冰湖洪水/泥石流溝：中巴走廊沿線支流流域均有不同程度的冰川/冰湖分布，不僅現(xiàn)代冰川冰湖活躍，而且冰磧物分布廣泛，受未來可能發(fā)生的高溫或極端降水事件影響，均有可能爆發(fā)不同級別的冰川融水型或冰湖潰決型洪水/泥石流，對中巴公路及其沿線基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞。本研究基于12.5 m 分辨率的數(shù)字高程模型（ALOS-DEM），采用自動化的流域提取方法（部分較小流域受限于DEM 精度，流域邊界基于谷歌高分辨率影像進(jìn)行手動勾繪），對中巴公路沿線的潛在冰川冰湖洪水/泥石流溝進(jìn)行了編目，初步統(tǒng)計了各潛在冰川/冰湖泥石流溝小流域的流域面積、海拔分布、河網(wǎng)密度以及上游冰川冰湖現(xiàn)狀和變化等相關(guān)信息。

（5）山體滑坡點：主要來自美國宇航局（NASA）編制的全球滑坡目錄（GLC），該目錄收集了自2007 年以來全球范圍內(nèi)根據(jù)媒體報道、文獻(xiàn)記錄等來源整理的滑坡事件[14]。

（6）歷史地震活動數(shù)據(jù)：主要來自美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）公開發(fā)布的全球地震信息數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫由美國高級別國家地震監(jiān)測系統(tǒng)（ANSS）匯編的綜合目錄提供，包含全球地區(qū)最早1900年以來全部已記錄發(fā)生的地震源及其相關(guān)參數(shù)信息（位置、發(fā)生時間、震級、震源深度等）。本數(shù)據(jù)集收集了有記錄以來中巴走廊沿線上游的地震事件，考慮到流域外附近地震活動可能產(chǎn)生的影響，對流域上游邊界30 km 以內(nèi)發(fā)生的地震事件也進(jìn)行了收錄。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集基于地理信息系統(tǒng)技術(shù)，數(shù)據(jù)分為矢量點、線和面三種類型，各類型由若干條記錄組成，每條記錄提供對應(yīng)的相關(guān)屬性字段（表1）。各類型的數(shù)據(jù)總體分布情況見圖1，包括中巴走廊沿線上游流域分級（1-13 級）及冰川（21800 條）、冰湖（2730 個）等基礎(chǔ)本底數(shù)據(jù)集；躍動冰川分布及躍動事件（225 條次）數(shù)據(jù)集；冰川堰塞湖歷史潰決事件（30 次）數(shù)據(jù)集；中巴公路沿線潛在冰川洪水/泥石流溝分布（101 處）數(shù)據(jù)集；中巴經(jīng)濟(jì)走廊沿線及其上游山體滑坡點分布（111 處）數(shù)據(jù)集；中巴經(jīng)濟(jì)走廊沿線上游流域范圍30 km 內(nèi)歷史地震（2000 年以來2152 次；1960-2000 年1223次；1960 年以前25 次）數(shù)據(jù)集。

表1 數(shù)據(jù)集內(nèi)容、要素、屬性及其來源

中巴公路沿線潛在冰川洪水/泥石流溝分布數(shù)據(jù)集由冰川小流域的流域邊界矢量圖層和冰川流域出口點圖層組成（圖2），其中流域邊界的屬性字段包含流域編號（共計101 個）、流域面積（平均190.5 km2，最大2748.8 km2，最小1.63 km2）、地表河網(wǎng)密度（平均0.152 km/km2，最大0.623 km/km2）、流域內(nèi)冰川面積（平均51.5 km2，最大1085.1 km2，最小0.15 km2）和冰湖面積（平均0.04 km2，最大1.17 km2）等統(tǒng)計結(jié)果。

圖2 中巴公路沿線冰川小流域（潛在冰川洪水/泥石流溝）空間分布數(shù)據(jù)集

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

本數(shù)據(jù)集通過整理多種來源的權(quán)威發(fā)布數(shù)據(jù)，以流域為單元，從空間上對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格選取。在充分挖掘已公開發(fā)布的各類數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，對不同來源的冰川、冰湖相關(guān)災(zāi)害（事件）數(shù)據(jù)集進(jìn)行了對比并匯總整編，同時整理收集了中巴走廊上游冰川作用區(qū)的相關(guān)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)、歷史典型災(zāi)害事件、躍動冰川信息以及中巴公路沿線的潛在冰川洪水/泥石流溝的空間信息數(shù)據(jù)。研究區(qū)內(nèi)躍動冰川以及冰川堰塞湖歷史潰決事件數(shù)據(jù)集主要是通過對多個相關(guān)文獻(xiàn)[4-8]已發(fā)表的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理并對比，從而整合為截至目前相對完整的事件序列數(shù)據(jù)集，但不排除可能遺漏的少數(shù)尚未報道事件。山地滑坡以及地震事件數(shù)據(jù)集也均提取自公開發(fā)表的相關(guān)數(shù)據(jù)庫，也可能存在事件漏編或錯編等問題，尤其是數(shù)據(jù)集中對于新近發(fā)生的相關(guān)事件編錄可能隨著近年來網(wǎng)絡(luò)媒體發(fā)達(dá)而呈現(xiàn)出近期增加的趨勢。

冰川基礎(chǔ)數(shù)據(jù)使用已公開發(fā)表的全球范圍內(nèi)最新的權(quán)威冰川編目數(shù)據(jù)，然后按照中巴走廊上游流域范圍進(jìn)行了提取，相對于類似關(guān)于中巴經(jīng)濟(jì)走廊的冰川調(diào)查類數(shù)據(jù)[15]在質(zhì)量和可用性方面（圖3），均有明顯優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在：①冰川邊界按照山脊線或流域邊界對冰川覆蓋區(qū)進(jìn)行單條分割；②克服了季節(jié)性的積雪誤識別為冰川問題；③克服了部分冰川的表磧覆蓋區(qū)缺失問題；④嚴(yán)格按照流域標(biāo)準(zhǔn)將所有可能影響到中巴走廊的冰川冰湖進(jìn)行了收錄（如什約克河和獅泉河流域上游部分區(qū)域）；⑤剔除了位于中巴走廊上游流域之外的帕米爾地區(qū)部分冰川，冰川和冰湖不會對中巴走廊產(chǎn)生直接影響。

圖3 中巴走廊上游冰川數(shù)據(jù)集與同類型相關(guān)數(shù)據(jù)集[15]的對比

中巴走廊上游的冰湖現(xiàn)狀分布數(shù)據(jù)提取近期發(fā)布的高亞洲冰湖調(diào)查數(shù)據(jù)[6]中2018 年的編目結(jié)果，是基于30 m 空間分辨率的陸地衛(wèi)星影像，在自動提取的基礎(chǔ)上經(jīng)過目視人工修訂的冰湖邊界，邊界精度為±15 m，面積誤差在13.3%以內(nèi)[6]。需要指出的是，由于研究區(qū)內(nèi)冰川堰塞湖較典型，相對于大多數(shù)冰磧湖或冰蝕湖，該類型冰湖受冰川進(jìn)退和上游季節(jié)性融水補給變化的影響，存在明顯的年內(nèi)和年際變化。因此，單一時間或單一年份的冰湖調(diào)查結(jié)果并不能完全描述該類型冰湖的動態(tài)特征，需結(jié)合研究需要補充多時相以及冰湖最新實時狀態(tài)的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析。對于潛在冰川冰湖洪水/泥石流溝的分布調(diào)查，由于主要是基于空間分辨率相對較高的數(shù)字高程模型（ALOS-DEM，12.5米），采用自動化的流域提取方法，對于部分較小流域受限于DEM 精度，流域邊界是基于谷歌高分辨率影像進(jìn)行手動勾繪，總體上能夠滿足沿線冰川泥石流/山洪等災(zāi)害的風(fēng)險評估等相關(guān)研究的需要。

4 數(shù)據(jù)價值

本數(shù)據(jù)集包含的關(guān)于中巴經(jīng)濟(jì)走廊沿線冰川作用區(qū)的相關(guān)災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)、歷史典型災(zāi)害事件、躍動冰川信息以及中巴公路沿線的潛在冰川洪水/泥石流溝的空間信息數(shù)據(jù)，可用于區(qū)域冰川相關(guān)災(zāi)害風(fēng)險分析和評估研究，為中巴走廊建設(shè)提供基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù)支撐，對于沿線災(zāi)害風(fēng)險評估以及指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃具有重要意義。區(qū)別于以往針對區(qū)域或山區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)研究，本數(shù)據(jù)集的流域統(tǒng)計結(jié)果也可為流域尺度的冰川水資源變化及災(zāi)害風(fēng)險管理提供數(shù)據(jù)參考。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

本數(shù)據(jù)集保存為矢量格式的圖層文件（*.SHP），ArcGIS、ArcView、QGIS、ENVI、ERDAS 等常用地理信息系統(tǒng)與遙感軟件均支持本數(shù)據(jù)的讀取和操作。

致 謝

本數(shù)據(jù)集中冰川矢量數(shù)據(jù)由全球陸地冰監(jiān)測計劃（GLIMS）整編，流域及河網(wǎng)分級數(shù)據(jù)由HydroSHEDS 提供，滑坡數(shù)據(jù)庫由NASA 提供，地震數(shù)據(jù)庫由美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）提供，在此一并致謝！

數(shù)據(jù)作者分工職責(zé)

劉巧（1980—），男，湖北隨州人，博士，研究員，研究方向為冰川學(xué)。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)集收集、整理與匯編；公路沿線冰川小流域遙感調(diào)查與編目。

聶勇（1981—），男，四川廣漢人，博士，研究員，研究方向為遙感與地理信息系統(tǒng)。主要承擔(dān)工作：冰川堰塞湖潰決事件整理。

王欣（1973—），男，湖南耒陽人，博士，教授，研究方向為冰川學(xué)。主要承擔(dān)工作：冰湖數(shù)據(jù)整理。上官冬輝（1978—），男，江西臨川人，博士，研究員，研究方向為冰凍圈地理學(xué)。主要承擔(dān)工作：冰川及冰川躍動相關(guān)信息收集與整理。