基于粒子群优化支持向量机的延长县滑坡易发性评价

参数优化问题直接影响着支持向量机的预测精度和泛化能力,粒子群优化算法具有全局最优搜索能力,因此通过粒子群算法优化支持向量机参数可以有效提高预测精度。以延长县历史滑坡数据为基础,分析了岩性、地貌类型、土壤厚度、坡度、坡向、坡高与滑坡分布的关系,并利用滑坡密度值对各定性或定量因子进行了归一化处理;在此基础上,通过区域内所划分的16 300个斜坡单元作为评价单元,采用粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)算法完成了延长县滑坡的易发性评价。从滑坡密度指标角度来看,评价结果中高易发区和极高易发区的历史滑坡数占比72.19%,通过滑坡面积百分比(LAR)等指标进行了有效的验证,均显示出对滑坡易发性评价效果良好。     

基于频率比与集成学习的滑坡易发性评价——以金沙江上游巴塘—德格河段为例

金沙江上游巴塘—德格河段地处青藏高原东部,该区地质、地形、地貌极其复杂,滑坡灾害最为发育,开展区域滑坡易发性评价对防灾减灾工作有着重要的意义。本文以金沙江上游巴塘—德格河段为研究区,在滑坡编录与野外实际调查的基础上,通过对滑坡分布规律和影响因素分析,选取高程、坡度、坡向、曲率、地形起伏度、地表切割度、地表粗糙度、地层岩性、断层、水系和道路等11个影响因子,构建了滑坡易发性评价指标体系。利用皮尔森系数去除高相关性影响因子,运用频率比方法定量分析各个因子与滑坡发育的关系。通过频率比模型选取非滑坡样本,采用集成学习算法模型进行滑坡易发性评价,根据易发性指数将研究区划分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区及极低易发区5个等级。由滑坡易发性分区图和ROC曲线表明,高和极高易发区主要沿金沙江沿岸和沟谷分布,随机森林模型的成功率曲线下面积AUC=0.84,历史滑坡灾害位于高-极高易发区的灾害数占总滑坡数的84.8%,梯度提升树模型的成功率曲线下面积AUC=0.79,历史滑坡灾害位于高-极高易发区灾害数占总滑坡数的79.3%。由AUC值和历史灾害的分布可知,随机森林模型比梯度提升树模型在本研究区滑坡易发性评价中有着更好的评价精度和更高的预测能力。     

逻辑回归和信息量模型在山区滑坡易发性评价中适宜性的分析

以万山区为例,在区域滑坡孕灾条件的基础上,筛选工程地质岩组、斜坡结构、平均坡度、地貌、距构造距离及距河流距离共6个易发条件因子,选取逻辑回归模型和信息量模型对山区滑坡进行易发性评价。结果显示逻辑回归模型中中高易发区面积占比分别为1578%和1970%,82%的地质灾害点落在该区域内;信息量模型中中高易发区面积占比为1241%、2519%,包含了区域88%的滑坡灾害点。最后通过实际发生的灾害点在各易发区的分布情况进行检验,逻辑回归模型中灾害点落在高易发区的比例远小于信息量模型,且高易发等级中灾害点实际发生的比值较小,说明针对山区区域滑坡地质灾害易发性评价结果预测上,信息量模型的评价结果更为客观准确。     

基于粗糙集和BP神经网络的滑坡易发性评价

区域滑坡易发性评价是国土规划和滑坡中长期防治的重要依据。为进一步提高滑坡易发性评价的准确性,以恩施市龙凤镇为研究区,运用地理信息系统GIS技术,获取了包括工程岩组、坡度、地质构造等在内的13个初始评价因子,利用基于遗传约简算法的粗糙集理论对初始评价因子进行属性约简,去掉冗余属性后获得最小约简,即8个核评价因子:工程岩组、高程、地形曲率、道路、水系、坡度、坡向、径流强度指数,并以此作为BP神经网络的输入层,构建RS-BPNN预测模型,获得滑坡易发性指数LSI及滑坡易发性等级分区图。其中高易发区面积占总面积的12.82%,该区包含的滑坡面积占总滑坡面积的78.11%,通过ROC曲线测试,模型预测精度为90.9%。结果表明,RS-BPNN模型预测性能良好,进一步提高了滑坡易发性评价的精度和准确性,有较高的工程实用价值。      

基于斜坡单元与信息量法结合的宝塔区黄土滑坡易发性评价

滑坡易发性评价对滑坡灾害的防治与管理具有重要意义。为了评价延安宝塔区黄土滑坡易发性,以斜坡为基本评价单元,选取斜坡坡度、坡高、坡向、坡形、斜坡结构类型、植被和人类工程活动7个指标作为评价因子,在Arc GIS平台下,利用信息量模型对研究区的黄土滑坡进行易发性分区评价。评价结果表明,宝塔区滑坡高易发区面积1092.39km~2,占全区面积的30.81%,主要分布于宝塔区的中部及北部地区,低易发区集中于宝塔区南部汾川河流域。以斜坡作为评价单元提高了与实际地形地貌的吻合度。应用信息量模型进行滑坡易发性评价具有较高的预测精度,已有滑坡点落在很高易发区和高易发区中的比例为95.7%,较真实地反映了客观实际。     

基于SVM-ANN模型的滑坡易发性评价——以三峡库区巫山县为例

本文以三峡库区巫山县为研究区,利用收集的资料,提取出9类指标因子(高程、坡度、坡向、地形湿度指数TWI、地表粗糙度指数TRI、地层岩性、水系距离、构造距离、植被覆盖指数NDVI),利用相关性分析剔除高程因子。将灾害点和指标因子数据带入支持向量机(SVM)和人工神经网络(ANN)模型,得到研究区滑坡易发性区划图。根据ROC曲线对模型的精确度进行评价,得到SVM模型的成功率和预测率曲线的AUC值分别为0.919和0.862,ANN模型分别为0.86和0.837,表明两个模型均适用于研究区滑坡易发性评价。根据以上工作,本文提出了基于Max{LSI(SVM);LSI(ANN)}函数的SVM-ANN模型,并将其应用到该区的滑坡易发性评价中。SVM、ANN和SVM-ANN模型中,历史滑坡灾害点分布在高-极高易发区的比例分别为90.06%、83.18%和94.01%,表明SVM-ANN模型更适用于滑坡灾害风险分析的实际应用。     

基于信息量法的湖北省秭归县滑坡易发性评价

本文以湖北省秭归县为研究区,选取高程、水系距离、道路距离、岩土体类型、坡向、坡度、土地覆盖类型、年降雨量等8个评价因子开展滑坡易发性评价工作,依据ArcGIS软件数据分析工具完成各评价因子相关性分析。对评价因子相关性值|r|>0.1的高程、坡向因子剔除,计算各因子信息量值。利用信息量模型进行滑坡易发性评价,将研究区划分为四个区域：(1)极高易发区,面积140.0864 km²,占研究区总面积6.18%,主要分布在长江及支流沿岸;(2)高易发区,面积1002.445 km²,占研究区总面积44.23%,主要呈带状分布在极高易发区两侧,部分位于两河口镇、磨坪乡周边区域;(3)中易发区,面积833.8711 km²,占研究区总面积36.79%,呈带状分布在极高易发区两侧,零散分布;(4)低易发区,面积290.2564 km²,占研究区总面积12.80%,多分布在高山人稀区域。本文研究结果能够较好地反映研究区滑坡灾害分布规律,可为秭归县防灾减灾工作提供依据。     

基于深度神经网络模型的雅安市滑坡易发性评价CSCD

准确的滑坡易发性评价结果是滑坡风险评估的基础,对防灾减灾工作有着重要的意义。文章以雅安市为研究区,在野外地质调查的基础上,选取高程、坡度、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、泥沙输运指数、径流强度指数、归一化植被指数、年均降雨量、地震动峰值加速度、地形起伏度、距断层距离、地层岩性、距河流距离、距道路距离等16个因子,构建研究区滑坡易发性评价指标体系,采用度神经网深络(DNN)模型进行滑坡易发性评价,根据易发性指数将研究区划分为极高易发区(12.2%)、高易发区(7.0%)、中易发区(9.8%)、低易发区(17.0%)、极低易发区(54.1%)五个等级,并与人工神经网络(ANN)模型进行对比,用ROC曲线的AUC值进行精度检验。结果表明,DNN模型的评价精度AUC(0.99)大于ANN(0.96)模型。因此,相比ANN模型,DNN模型在该研究区有着更好的拟合能力和预测能力,滑坡极高和高易发区主要分布于雅安市人类工程活动强烈的低海拔地区,沿着道路和水系分布,距道路距离、高程、年均降雨量是影响雅安滑坡发育的主要影响因子。     

基于深度学习的CZ铁路康定—理塘段滑坡易发性评价

CZ铁路康定至理塘段地处青藏高原东部边缘,区域内地形地貌多变、地质构造复杂,滑坡灾害极其发育,严重威胁着CZ铁路康定至理塘段的规划建设和未来安全运行。因此,选取高程、坡向、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、地表切割度、地形湿度指数、归一化植被指数、岩性、距断层距离、距河流距离、距道路距离共计12个影响因子构建滑坡空间数据库,采用深度学习的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)模型进行滑坡易发性评价,根据易发性指数将研究区划分为极高易发区(13.76%)、高易发区(14.00%)、中易发区(15.86%)、低易发区(18.17%)、极低易发区(38.21%)5个等级,并与人工神经网络(artificial neural network,ANN)模型进行对比。结果表明,CNN模型的评价精度AUC(0.87)大于ANN(0.84)模型,且极高易发区的频率比值高于ANN模型,CNN模型在本研究区有着更高的预测能力;极高和高易发区主要分布在水系较为发育的地区,沿着雅砻江和其他河流两侧2 km范围内呈带状分布。滑坡易发性评价结果较好地反映了研究区滑坡灾害发育的分布现状,能够为该区的CZ铁路建设和未来安全运行过程中的防灾减灾工作提供科学的依据。     

不同日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分析

以三峡库区万州区为例,选择具有代表性的地质环境指标,分析各指标等级,利用逻辑回归、支持向量机和决策树3种数理统计模型,计算全区滑坡灾害易发性程度,分析3种日降雨工况下滑坡的发生概率,得到各日降雨工况下万州区滑坡灾害危险性分布图。确定了支持向量机模型为万州区滑坡灾害易发性分析的最优模型;万州区滑坡灾害高易发区和高危险区主要表现出沿河道水系呈带状分布、沿高程垂直分布、在城镇区集中分布的特点;特定工况下,万州区滑坡灾害危险性随着日降雨量增大而增大。     

Regional assessment of landslide impact in the Three Gorges area, China, using ASTER data: Wushan-Zigui

This paper is focussed on the hazard impact of landslides in the Three Gorges, and represents the progression of our ongoing study on regional land instability assessment in the Three Gorges area using imagery data from the Advanced Spaceborne Thermal Emission Radiometer (ASTER). The key development here is the establishment of a model that integrates land instability with several factors that can relate hazard to human life, such as slope failures occurring in proximity to built-up areas and roads, and areas of high landslide risk along the bank of Yangtze and its major tributaries. The method correctly identifies some of the known destructive landslides in the region, like Qianjiangping and Huangtupo, as belonging to areas of potentially high landslide impact. Our results suggest that several population centres, including the towns of Wushan and Badong, are rated at high landslide hazard levels. This study highlights the importance of differentiating between landslide types within susceptibility assessment, and identifies those locations in the Three Gorges where the probability of landslide occurrence with negative impact to life and property is greatest.     

Investigations and assessment of the landslide hazards of Fengdu county in the reservoir region of the Three Gorges project on the Yangtze River

The spatial database of landslides in Fengdu County of the reservoir region of the Three Gorges project (TGP) on the Yangtze River was compiled from a variety of different sources including field investigations on landslides, existing catalogues and archives on landslides, reports of meteorological events and human engineering activities that triggered slope failures. The major factors that are found to have affected the slope stabilities are outlined, and an assessment and zonation of landslide hazards of the region is made using an integrated information model, which is divided into destructive, disastrous, likely disastrous and essentially non-disastrous areas from the assessment of landslide hazards. The destructive and disastrous areas are respectively 1.9 and 13.8% of the total region, mostly being nearby townships, highways along the south bank of the Yangtze River and residential quarters along two flanks of the Yangtze River and its distributaries, that will impose direct impact to highway transportation and residential lives, and may effect to some degree the navigation of the Yangtze River, reservoir banks, and building of cities and towns.     

基于灰色关联度模型的区域滑坡敏感性评价

数理统计和机器学习模型如支持向量机(support vector machine,SVM)等,在区域滑坡敏感性评价中得到广泛的应用.但这些模型的建模过程往往较复杂,如在对机器学习进行训练和测试时难以选取合理的非滑坡栅格单元,而且有较多的模型参数需要确定.为提高滑坡敏感性评价建模的效率和精度,提出基于灰色关联度的敏感性评价模型.灰色关联度模型能有效计算各比较样本与参考样本之间的定量的关联度,具有建模过程简洁和评价精度高的优点,该模型目前在区域滑坡敏感性评价中的应用还没有引起研究人员的足够关注且有待进一步拓展.拟将灰色关联度模型用于浙江省飞云江流域南田—雅梅图幅(南田地区)的滑坡敏感性评价,并将得到的评价结果与SVM模型的敏感性评价结果作对比分析.结果显示,灰色关联度模型在高和极高敏感区的滑坡预测精度优于SVM模型,而在中等敏感区的滑坡预测精度略低于SVM模型;整体而言,灰色关联度模型对整个南田地区滑坡敏感性分布的预测精度略高于SVM模型.对两个模型建模过程的对比结果显示,灰色关联度模型建模较简单,具有比SVM模型更高的建模效率,为滑坡敏感性评价提供了一种新思路.     

基于不同耦合模型的县域滑坡易发性评价对比分析

为有效预测县域滑坡发生的空间概率,探索不同统计学耦合模型滑坡易发性定量评价结果的合理性和精度,以四川省普格县为研究对象。选取坡度、坡向、高程、工程地质岩组、断层和斜坡结构等6项孕灾因子作为评价指标体系,基于信息量模型（I）、确定性系数模型（CF）、证据权模型（WF）、频率比模型（FR）分别与逻辑回归模型（LR）耦合开展滑坡易发性评价。结果表明:各耦合模型评价结果和易发程度区划均是合理的,极高易发区主要分布于则木河、黑水河河谷两侧斜坡带,面积介于129.04～183.43 km2（占比6.77%～9.62%）,各模型评价精度依次为WF-LR模型（AUC=0.869）>I-LR模型（AUC=0.868）>CF-LR模型（AUC=0.866）>NFR-LR模型（AUC=0.858）。研究成果可为川西南山区县域滑坡易发性定量评估提供重要参考。     

A comparative study of landslide susceptibility mapping using weight of evidence,logistic regression and support vector machine and evaluated by SBAS-InSAR monitoring: Zhouqu to Wudu segment in Bailong River Basin,China

The determining of landslide-prone areas in mountainous terrain is essential for land planning and hazard mitigation. In this paper, a comparative study using three statistical models including weight of evidence model (WoE), logistic regression model (LR) and support vector machine method (SVM) was undertaken in the Zhouqu to Wudu segment in the Bailong River Basin, Southern Gansu, China. Six conditionally independent environmental factors, elevation, slope, aspect, distance from fault, lithology and settlement density, were selected as the explanatory variables that may contribute to landslide occurrence based on principal component analysis (PCA) and Chi-square test. The relation between landslide distributions and these variables was analyzed using the three models and the results then used to calculate the landslide susceptibility (LS). The performance of the models was then evaluated using both the highly accurate deformation signals produced by using the Small Baseline Subset Interferometric Synthetic Aperture Radar technique and Receiver Operating Characteristic (ROC) curve. Results show more deformation points in areas with high and very high LS levels, and also more stable points in areas with low and very low LS levels for the SVM model. In addition, the SVM has larger area under the ROC curve. It indicates that the SVM has better prediction accuracy and classified ability. For the interpretability, the WoE derives the class of factors that most contributed to landsliding in the study area, and the LR reveals that factors including elevation, settlement density and distance from fault played major roles in landslide occurrence and distribution, whereas the SVM cannot provide relative weights for the variables. The outperformed SVM could be employed to determine potential landslide zones in the study area. Outcome of this research would provide preliminary basis for general land planning such as choosing new urban areas and infrastructure construction in the future, as well as for landslide hazard mitigation in Bailong River Basin.     

基于斜坡单元的山区城镇滑坡灾害易发性评价：以康定为例

山区地质灾害易发性评价对城镇地质灾害风险管理具有重要意义。本文以康定市为例,以斜坡单元为最小评价单元,选取高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、距道路距离、距断裂距离、距水系距离和斜坡结构等9个滑坡影响因子,根据各因子滑坡面积比曲线与证据权值曲线的突变点,划分滑坡影响因子二级状态,并对各影响因子进行相关性分析,剔除相关性较高的距道路距离因子,在此基础上,采用证据权模型进行滑坡易发性评价。对已有治理工程的斜坡单元,本文尝试利用折减系数法对其易发性进行进一步评价。结合现场调查,将研究区滑坡易发性程度划分为：极高易发、高易发、中等易发、低易发。评价结果表明,自然工况下极高易发区主要位于康定市炉城镇以及研究区北侧二道桥村一带,高易发区主要位于雅拉河、折多河与瓦斯沟河谷两侧,对治理工程所在的斜坡单元进行折减后,极高易发区面积由11.21%降至8.42%,滑坡比率由4.03降低至2.3,研究结果符合实际情况,模型精度达77.8%。评价结果较好地反映了康定市区的滑坡易发性分布情况,可为城镇精细化评价提供一定的参考依据。     

大型土石混合体滑坡空间效应与稳定性研究

土石混合体滑坡是滑坡地质灾害中具有代表性的一类,由于该类滑坡在自然界中分布广泛并且较其他类型的滑坡更为复杂,常常给人类带来巨大的灾难。位于湖北省巴东县长江北岸的周家湾滑坡就属于这一类滑坡,该滑坡是著名的黄蜡石古滑坡群的重要组成部分。周家湾滑坡变形开始于20世纪80年代中期,滑坡导致地面出现张拉裂缝,近几年来变形逐步加剧,目前该滑坡处于蠕滑阶段。周家湾滑坡前缘为石榴树包滑坡的后壁,后缘为响石镐滑坡的坡脚,因此,周家湾滑坡的稳定性对响石镐滑坡及石榴树包滑坡存在着潜在的威胁。运用地质分析、工程地质力学分析等手段,剖析了周家湾滑坡体的地质环境、形态、结构等空间要素及其发育模式,并建立了相应的三维地质体概念模型。通过利用数值模拟技术,对滑坡体的稳定性、变形失稳机制进行了分析研究     

基于信息量、逻辑回归及其耦合模型的滑坡易发性评估研究:以青海沙塘川流域为例

滑坡易发性定量评估是预测滑坡发生空间概率的重要手段,基于统计分析原理的评估方法目前在国内外应用最为广泛,且不同评估方法的对比研究逐渐成为热点。以青海沙塘川流域黄土梁峁区为例,剖析了信息量模型和逻辑回归模型在滑坡易发性评估中的优越性和局限性,并探索提出基于二者的耦合模型。考虑坡度、坡向、起伏度、岩性、与干流距离、与支流距离和植被指数等7个影响因素,对比分析了基于信息量、逻辑回归及二者耦合模型的滑坡易发性评估的技术流程及结果。3种模型的成功率分别为:耦合模型成功率(78. 9%)>信息量模型成功率(71. 8%)>逻辑回归模型成功率(70. 8%)。在沙塘川流域黄土滑坡的易发性评估中,信息量和逻辑回归模型的表现基本相当,但信息量-逻辑回归耦合模型的成功率明显提升。该研究结果可为黄土高原区滑坡易发性定量评估提供借鉴。     

石榴树包滑坡变形监测及演化趋势分析

石榴树包滑坡是长江三峡河段中大型滑坡之一黄腊石滑坡群的一个重要组成部分,它位于巴东县城东1.5km的长江北岸,下距三峡坝址66km。该滑坡体现代变形活动自20世纪70年代以来渐趋明显,特别是三峡水库蓄水以来,滑坡的变形十分显著。本文在调查分析石榴树包滑坡形态特征、结构特征及变形破坏特征的基础上,基于滑坡10多年的变形监测资料,研究了石榴树包滑坡的影响因素和变形演化特征和规律,并利用灰色GM(1,1)模型预测了滑坡的变形发展趋势,为滑坡减灾防灾实践和滑坡治理方案的设计提供了依据。     

基于GIS的滑坡灾害危险性区划研究——以重庆市万州区为例

为了弥补滑坡灾害危险性区划研究中影响因子和等级划分的不确定性,结合前人研究成果,依据斜坡几何形态、岩性、地质构造、河流侵蚀、土地利用类型、人类工程活动、降水条件等影响因子与研究区实际已发生的滑坡灾害数之间的关系,编制重庆市万州区滑坡灾害危险性评价标准,并基于GIS技术和信息量模型法,计算滑坡评价因子的信息量,就万州区滑坡危险性进行区划,最后基于乡镇行政区对该区滑坡危险性区划进行细化。结果表明：建设用地、坡高为90～200 m的地形、1 024～1 060 mm的年降雨量以及侏罗系中统上沙溪庙组岩层等因素对万州区滑坡发生影响较大;根据滑坡灾害危险性评价标准,万州区滑坡灾害被划分为高、中、低、极低等4个危险区;应用信息量模型法得到的万州区滑坡危险性区划与实际情况比较吻合;高危险区和中危险区面积分别为564.4 km2和848.6 km2,分别占万州区总面积的16.3%和24.5%,主要分布于长江干流及支流两岸的居民相对集中区以及公路干线地段;高危险和中危险乡镇主要分布在万州区经济较为发达的长江干流两岸,尤其是左岸的黄柏乡、太龙镇、天城镇、李河镇等以及万州主城区。