基于信息量模型和数据标准化的滑坡易发性评价

本文以北川曲山-擂鼓片区为研究区,将坡度、坡向、高程、地层、距断层的距离、距水系的距离和距道路的距离作为该区域滑坡易发性评价因子。采用信息量模型计算了各项评价因子的信息量值,并运用4种标准化模型对信息量值进行标准化处理。各评价因子的权重由层次分析法（AHP）确定。在GIS中将权重值和各评价因子的标准化信息量值,进行叠加计算得到区域滑坡总信息量值,并基于自然断点法对其进行重分类,将研究区划分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区和极低易发区5级易发区。将基于4种标准化模型和信息量模型得到的滑坡易发性评价结果进行了对比分析,结果表明：基于最值标准化信息量模型的滑坡易发性评价结果的ROC曲线下面积AUC值为0.807,高于其余模型的AUC值,说明最值标准化信息量模型的滑坡易发性评价效果最好。极高易发区面积占研究区面积的20.03%,离断层和水系较近,主要分布地层为寒武系、志留系和三迭系。研究结果可为区内滑坡风险评价和灾害防治提供参考。     

基于信息量模型的地质灾害易发性评价:以川东南古蔺县为例

地质灾害威胁着山区人民生命财产安全, 进行地质灾害易发性评价有助于山区城镇进行规划与建设时规避灾害风险。以川东南古蔺县为例, 基于ArcGIS空间分析获取了研究区高程、坡度、岩性、斜坡结构、植被指数、距断层距离和距道路距离7个评价因子, 采用信息量模型分别对滑坡和崩塌灾害进行易发性评价后, 进一步利用ArcGIS单元统计功能对比了滑坡和崩塌易发性的信息量值, 选取相对更大的信息量值作为该栅格的最终信息量值, 绘制了研究区综合地质灾害易发性图, 利用自然断点法将古蔺县按信息量值的大小划分为极低、低、中、高和极高易发区。结果表明: 地质灾害主要分布在断层和道路附近, 断层和人类工程活动是造成研究区地质灾害频发的主要原因; 高易发区与极高易发区面积之和为1 315.62 km2, 占全区总面积的41.32%;预测模型性能经ROC曲线检验, AUC值为0.812 5, 说明栅格最大值法预测的古蔺县综合地灾易发性效果良好。      

基于GIS与信息量模型法的山东省蒙阴县地质灾害易发性评价

蒙阴县位于山东省东南部,岱崮地貌分布范围较广。近年来,随着人类工程活动的增强,崩塌滑坡泥石流灾害进一步加剧。本文在山东省蒙阴县1∶5万地质灾害风险普查的基础上,结合最新的遥感信息,选取坡度、起伏度、工程地质岩组、地质构造、地貌类型5个影响因子作为研究区地质灾害易发性的评价指标,采用信息量模型法对各评价因子进行信息量计算,通过GIS空间分析平台,建立了蒙阴县地质灾害易发性评价体系,为蒙阴县有效开展防灾减灾救灾工作,切实保障经济社会可持续发展提供有效的科学决策依据。研究区划分为地质灾害高易发区、中易发区、低易发区、非易发区４个等级,特征曲线（ROC）的线下面积（AUC）精度检验值为0.833,表明评价精度较高。     

基于样本与因子优化的黄冈南部地区地质灾害易发性评价

为对比信息量模型中灾害数量和灾害面积2种样本的适用性，以黄冈南部地区作为研究对象，探讨了评价因子的优化组合形式，采用信息量模型，根据研究区工程地质条件和地质灾害的特征初选评价因子，结合成功率曲线确定2种样本的因子优化组合，进而通过灾害比率及典型地质灾害点验证易发性评价结果。结果表明:①在单因子评价结果中，2种样本的单因子评价结果的AUC值排列顺序不尽相同，但呈现出一定规律性；②各叠加因子评价结果的准确度均达到因子优化组合的94.9%以上，变化幅度相对较小，且呈现出随因子数量增加而增大的趋势，但并不是越多越好；③2种样本的易发性评价结果都显示出高、较高易发区主要集中于研究区中部及北部地区，低易发区和较低易发区多集中于长江沿岸以及研究区南部，与灾害分布位置相符；④2种样本均为地质灾害易发性评价中信息量模型的有效计算样本，且面积样本的准确度明显优于数量样本。      

基于信息量模型的涪陵区地质灾害易发性评价

本文以重庆涪陵区为研究区域,选取坡度、坡向、累计汇水面积、地层岩性、水域、降雨量、植被和土地利用分类8个影响因子,提取高分一号遥感数据（2013.12.24）动态影响因子,引入信息量模型,分别计算上述影响因子对应的信息量,对该时期示范区的地质灾害危险性进行评价,并引入ROC曲线和AUC评价指标,对得到的区域地质灾害易发性评价结果进行精度评估。结果显示,2013年12月研究区内高易发区面积占总面积的9.73%,该易发区内含有104个地质灾害点,占所有灾害点的52.7%,灾积比为5.42,明显大于其他易发等级类别。利用ROC评价方法,计算成功率曲线AUC为0.796,预测率曲线AUC为0.748（74.8%）,具有较高的可靠性,证明本文方法在该区域地质灾害易发性评价的适应性良好。     

基于确定性系数和支持向量机的地质灾害易发性评价

确定性系数（Certainty Factor,CF）是经典的地质灾害影响因子敏感性分析方法;支持向量机（Support Vector Machine, SVM）作为机器学习的代表方法,能够综合各个影响因子的关系,对地质灾害易发性进行评价。本文以云南省怒江州泸水县为研究区,将高程、坡度、坡向、剖面曲率、距断裂的距离、距河网的距离、距路网的距离、地貌类型、岩土体类型、土地利用类型作为该区域地质灾害影响因子,依据各影响因子灾害面积比和分级面积比曲线对影响因子的状态进行分级。根据381个地质灾害隐患点,采用CF方法计算的各个影响因子的敏感性值,作为SVM的分类数据,建立基于CF-SVM的易发性评估模型,同时与单独SVM模型的评价结果进行对比分析。结果表明,CF-SVM模型得到的极高和高易发区主要分布在怒江两岸河谷地带,涵盖了89.76%的地质灾害隐患点,比单独SVM模型具有更高的成功率;利用ROC曲线和P-R曲线对两个模型进行检验,CF-SVM模型的评价精度分别达到92%和88%,均高于单独的SVM。由此说明,CF-SVM模型对地质灾害易发性评价有较高的预测价值,可以为地质灾害风险评估和管理提供依据。     

基于栅格最大值法的县域综合地质灾害建模

四川省地形高低悬殊, 岩性构造发育, 各类地质灾害频发, 开展地质灾害易发性评价具有重要意义。崩塌、泥石流属于广义上的滑坡, 以四川省丹巴县为例, 从考虑不同滑坡类别的区域性地质灾害易发性出发综合考虑崩塌、滑坡、泥石流的空间概率分布。基于ArcGIS通过高精度数字高程模型共选取高程、坡度等10个地质灾害关键控制因素, 采用信息量模型对综合地质灾害进行了易发性评价。最终通过ArcGIS的单元统计(Cell Statistics)功能实现多个栅格图层最大值法合成综合易发性, 进一步利用受试者工作特征曲线(ROC)验证单种滑坡类别易发性模型的精度。按照自然断点法将研究区划分为极低、低、中、高、极高易发区, 高易发区和极高易发区主要集中分布在章谷镇、太平桥乡以及甲居镇等地。研究结果证明信息量模型能对单类地质灾害进行评价, 栅格最大值法是获取综合易发性的一种有效评价方法。      

基于RSIV-RF模型的凉山州泥石流易发性评价

针对随机森林(RF)模型进行泥石流易发性评价过程中存在连续型因子依靠主观意识分级、随机选取的非泥石流样本准确度较低等问题,以位于四川西南部的凉山彝族自治州为研究区,提出基于统计学先验模型抽样的随机森林对研究区进行泥石流易发性评价分区。利用累计灾害频率等曲线的相对变化对连续型因子进行分级处理;采用粗糙集理论(RS)和信息量法(IV)计算加权信息量值,划定极低和低易发性区并从中选择负样本数据。通过袋外误差(OOB)变化曲线确定RF模型的最佳树棵数n＿estimators和分裂特征数max＿features,随后构建加权信息量-随机森林(RSIV-RF)模型预测凉山州泥石流易发性。进一步地,与从全区随机选择非泥石流样本的RF模型开展对比研究。结果表明,训练集和测试集下RSIV-RF模型的准确度分别为0.89,0.83,且对应的ROC曲线的AUC值分别为0.920,0.895,均高于单独的RF模型;RSIV-RF绘制的泥石流易发性评价图与历史灾害分布较为一致,较高和高易发性等级区域占研究区面积比为18.625%,包含了78.57%的泥石流点。性能评估和易发性统计结果均表明基于RSIV-RF能够...     

陇东黄土区地质灾害气象预警方法与应用——以泾川县为例

在地质灾害详细调查的基础上,基于GIS平台以地质灾害点密度为依据生成初步地质灾害易发性区划图.从诱发地质灾害的内部因素出发将地层岩性、地形坡度、地貌类型、植被覆盖率、多年降雨量分级后,叠加到初步易发性区划图中,生成了地质灾害气象预警区划基图.以降雨作为诱发地质灾害的主导外在因素,重新对泾川县进行了地质灾害气象预警区划,...     

泰安市地质灾害预警预报系统研究

主要介绍了泰安市地质灾害气象风险预警与指挥系统。系统开发的主要目的是为了更好的与泰安市地质灾害防治工作相结合,通过对气象因素及地质灾害资料的分析和研究,基于地质灾害气象预警模型,采用先进的GIS技术能实现对地质灾害易发风险性区域预警,能直观地了解到各部分区域的地质灾害易发风险性,为各级政府防灾减灾提供科学的技术支撑。     

不同降雨工况条件下的崩滑地质灾害危险性评价

为针对性地采取预防、避让、治理等地质灾害防治与管控提供依据,完善在地质灾害危险性评价中将降雨作为单一诱发因子参与评价体系的弊端,在大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种不同降雨工况条件下进行了研究区崩滑地质灾害危险性评价。以云南省元阳县作为研究区域,以栅格单元作为评价单元,选取地貌类型、高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、土地利用类型、断层距离和河流距离9个评价因子,采用主观的层次分析法与客观的信息量模型相结合的加权信息量模型对元阳县崩塌、滑坡进行了地质灾害易发性评价。研究结果表明：基于自然间断点法元阳县域可分为低、中、高、极高4类易发区,4类易发区面积分别占元阳县面积的21.55%,35.46%,25.53%和17.16%。利用ROC曲线得出区划结果精度AUC值为0.812,表明区划结果很好。在易发性评价基础上,以年平均最大日降雨量为诱发因素,分别对大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种工况条件下的研究区进行了崩塌、滑坡地质灾害危险性评价,得到了大雨([25,50) mm)工况、暴雨([50,100) mm)工况、大暴雨([100, 250]mm)工况和特大暴雨(>250 mm)工况4种...     

不同栅格尺寸下输电线路地质灾害易发性评价

输电线路的安全运行对国家经济建设与发展具有重要意义,而针对输电线路进行地质灾害易发性评价的研究较少。以京津冀地区的输电线路为例,选取高程、坡度、坡向、地形起伏度、地层岩性、距断层距离、距水系距离、土地利用类型8个指标因子,采用频率比法对各指标因子进行分级,构建易发性评价体系。再利用不同的机器学习模型,使用不同尺寸的栅格单元作为评价单元对研究区进行易发性评价。最后,选取精度最高的机器学习模型与传统的层次分析法完成研究区易发性区划图。研究结果表明：贝叶斯网络模型在区域输电线路易发性评价中的应用效果最好,模型性能最强,最高AUC值为0.876。与传统的层次分析法相比,BN模型在研究区易发性制图中的效果更好,精度更高。此外,采用50 m的栅格作为评价单元在研究区易发性评价中取得了最好的应用效果,研究成果为输电线路地质灾害易发性评价以及栅格尺寸的选用提供了思路以及参考。     

基于GIS的地质灾害易发区划分与评价研究

分析了地质灾害形成条件、诱发因素,将灾点分布密度、斜坡坡度、斜坡坡型、斜坡坡高、河流冲刷、岩土体条件、人类活动等七个因素作为地质灾害易发程度评价指标,利用层次分析法计算出各评价因子的权重。基于GIS将评价因子进行量化,得到了各评价指标归一化图,根据各评价指标的权重,利用空间叠置分析功能将所有评价指标进行叠加分析计算,得到地质灾害高易发区、中易发区、低易发区和不易发区的分级结果。分级结果极大地方便了地方政府相关部门防灾减灾工作,为地质灾害防治提供了决策依据。     

基于改进两步法采样策略和卷积神经网络的崩塌易发性评价

机器学习在崩塌滑坡泥石流地质灾害易发性分析评价领域已得到广泛的研究性应用,非灾害样本的选取是易发性建模过程中的关键问题,传统随机抽样和手工标注方法可能存在随机性和主观性。将土质崩塌易发性评价视为正例无标记(positive and unlabeled,简称PU)学习,提出了一种结合信息量(information value,简称IV)和间谍技术(Spy)的两步卷积神经网络(convolutional neural networks,简称CNN)框架(ISpy-CNN)。以广州市黄埔区崩塌编录和15类基础环境因子,通过信息量模型筛选出部分低信息量样本;采用间谍技术训练CNN模型,从低信息量样本中识别出具有高置信度的可靠负例划分为非崩塌样本;分别基于该学习框架、传统间谍技术和随机抽样,使用支持向量机(support vector machine,简称SVM)和随机森林(random forest,简称RF)对比验证。结果表明,ISpy-CNN框架在验证集上的准确率、F1值、敏感度和特异度较随机采样分别提升了6.82%,6.82%,6.82%,8.23%,较传统Spy技术分别提升了2.86%...     

基于逻辑回归模型和3S技术的思南县滑坡易发性评价

区域滑坡易发性评价对滑坡灾害防治具有重要意义，贵州省思南县由于其特殊的自然地理和地质条件，受滑坡地质灾害的影响非常严重，因此，非常有必要对思南县的滑坡易发性进行评价。在滑坡编录的基础上，采用由RS、GIS和GPS组成的3S技术，获取了思南县的数字高程模型、坡度、坡向、剖面曲率、坡长、岩土类型、地表湿度指数、距离水系的距离、植被覆盖度和地表建筑物指数10个滑坡影响因子；再在频率比和相关性分析的基础上，利用逻辑回归模型对思南县的滑坡易发性进行了评价并绘制了易发性分布图。结果表明:利用逻辑回归模型预测思南县滑坡易发性的准确率(AUC值)达到0.797，较为准确地预测出了思南县滑坡分布规律；极高和高滑坡易发区主要分布在高程低于600 m、地表坡度较大且以软质岩类为主的区域；而极低和低滑坡易发区主要分布在高程较高、地表坡度较小且以硬质岩类为主的区域。      

全球温升1.5℃和2.0℃情景下中国降雨诱发地质灾害危险性和人口暴露度评估研究

气候变化情景下极端降水事件的频次和强度预估呈增加趋势,这会导致全球部分地区极端降雨诱发地质灾害风险的增加。本文基于中国降雨诱发地质灾害易发性模型和不同地貌分区的累积事件降雨量-降雨历时阈值曲线,采用最新的CMIP6全球气候模式多模式集合结果,基于全球温升目标情景的视角,从地质灾害空间易发性和发生频次两方面,探讨温升情景下中国地质灾害危险性的可能变化及其对暴露人口的潜在影响。结果表明,CMIP6多模式集合预估的多年平均降水在温升1.5℃和2.0℃情景下相比基准时期可能增加5.4%～9.5%,导致中等至极高地质灾害易发区范围预估增加0.33%～0.74%,由于预估的极端降水事件增加,地质灾害发生频次预估增加7.0%～11.2%,进一步综合未来人口空间分布,潜在地质灾害暴露人口可能增加6.20亿人次（18.90%）和4.26亿人次（12.97%）。各地貌分区未来情景下地质灾害危险性预估增加且存在显著的空间异质性,温升2.0℃情景下中等至极高易发性范围相比基准时期增加0.71%～1.28%,地质灾害发生频次预估增加1.2%～15.6%,其中,青藏高原区地质灾害危险性增加最明显。综合考虑未来人口...     

贵州省喀斯特地区泥石流灾害易发性评价

贵州省独特的喀斯特山地环境对地质灾害的孕育有其特有的作用机理。本文初选了10个相关因子进行GIS的方差分析及相关性分析,以筛选喀斯特山区泥石流灾害的主要影响因子及灾害易发性评价。结果表明,研究区内土壤侵蚀因子对泥石流灾害的贡献作用最为显著,断层的影响作用不明显。土壤侵蚀、坡度、坡向、岩石性质、土地利用方式、归一化植被指数（NDVI）、到沟谷的距离及>25 mm日数8个影响因子,具有良好的独立性和代表性,是研究区内泥石流易发性评价的最佳指标;泥石流主要分布在贵州西部云贵高原边境、北部大娄山、东北雾灵山及苗岭等地带,占全省面积的29.51%,贵州中部及东南部泥石流易发程度较低;极高易发区泥石流的分布密度是极低易发区的19倍,其主要的环境特征表现为坡度大、植被覆盖率较低,旱地与工矿用地分布多,土壤侵蚀严重;加强旱地、工矿用地及低植被覆盖区的合理利用及管理,是减少泥石流灾害发生的有效途径。     

可拓学在济南市地质灾害易发性评价中的应用

介绍了可拓学的基本理论,并应用于地质灾害易发性划分。选取了岩土体类型、地形坡度、地质构造、已有灾害点数量、人类工程活动强度、多年平均降雨量为地质灾害易发性评价指标,运用层次分析法获得了评价指标的权重值,建立了基于可拓学理论的地质灾害易发性评价模型。以济南市为例,对可拓学模型的评价结果进行验证,该方法获得结果与实际情况吻合程度高,证明这一方法是切实可行的。     

综合危险性指数法在苍山县地质灾害易发区划分中的应用

地质灾害的发生和发展是地质环境因素和人类工程经济活动共同作用的结果,其易发性主要受自然因素和人为因素的共同影响。以山东省苍山县地质灾害易发区划分为例,探讨性地采用了地质灾害综合危险性指数法,定量划分了苍山县地质灾害易发区,结果符合当地地质灾害发育的实际情况,为苍山县地质灾害的预防和治理工作提供了科学依据。     

采用多模型融合方法评价滑坡灾害易发性:以湖北省五峰县为例

不同的易发性评价模型可以得到有差异的滑坡空间预测结果，选取最优模型甚至综合各模型的优势是提高易发性评价精度的有效方法。为检验模型融合思路的有效性，以鄂西地区五峰县渔洋关镇为研究区，提取坡度、地层、断层、河流、公路等7个滑坡成因条件，分别采用信息量模型、证据权模型和频率比模型进行滑坡易发性评价；并将3种模型分别进行归一化、主成分分析（PCA，Principal component analysis）和优势融合，得到了6幅易发性分区图。结果表明:优势耦合模型精度最高（90.3%），频率比模型次之（89.7%），归一化融合模型和PCA融合模型分别为89.3%和89.1%，以上4种结果的精度均高于证据权模型（87.7%）和信息量模型（87.6%）；6幅预测图对应的评价结论与历史滑坡空间分布的实际情况相符。空间一致性对比结论表明，主成分融合模型与优势耦合模型的同格率高达68%，其预测结果避免了单个模型预测结论带来的偶然性和片面性，说明多模型融合方法与优势耦合模型在提高滑坡易发性预测精度上是可行性的，该思路对其他地区滑坡灾害易发性评价具有借鉴意义。