基于随机森林方法的滑坡灾害危险性区划

滑坡灾害危险性区划在滑坡灾害管理工作中具有重要意义。该文以深圳市为研究区,将随机森林方法应用于滑坡灾害危险性区划和因子评价工作。研究中采用随机森林方法进行建模,结合ROC曲线和AUC值对模型性能进行评价;通过预报效率曲线对全区的滑坡危险性区划总体效果进行评价;根据错误率变化和节点不纯度变化,对不同因子的重要性进行分析,结合作用曲线,探讨不同因子对滑坡的影响规律。实例研究说明随机森林方法适用于滑坡危险性区划工作,具有良好的建模效果。     

基于三种不同模型的区域滑坡灾害敏感性评价及结果检验研究

选取相对高差、坡度、坡向、水系、距断层距离、植被覆盖、地层岩性和道路等影响因子,采用信息量法、Logistic回归和人工神经网络3种模型进行滑坡灾害的敏感性评价,并对评价结果进行检验。结果表明：① 评价分类结果的准确性会关系到社会经济成本。经过采用Cohen’s Kappa系数法、Sridevi Jadi精度评估方法和ROC曲线3种方法对评价结果进行比较分析,结果显示人工神经网络模型具有更好的评价精度。② 宁强县滑坡地域分布上,呈现一带三区。其中高、中和低敏感区分别占全县总面积的39.96%,37.7%和22.33%。     

基于Inter.iamb-Tabu算法的区域滑坡敏感性评价

确定滑坡敏感性概率的空间分布,可为滑坡防治政策制定和土地利用规划提供科学依据。由于成灾环境的空间差异和滑坡机理的复杂性,基于不同逻辑架构(物理模型、理论模型等)的滑坡敏感性评价针对特定孕灾环境,无法提前确定最优数学评价模型,而基于深度学习法的、融合多种模型的混合算法能较好地解决这个问题。本文以山东省淄博市博山区为研究区域,基于单因素Logistic回归法筛选了滑坡致灾因子,通过频率比法对致灾因子进行了分级;对4种基于贝叶斯网络的改进算法(MMHC、MMPC-Tabu、Fast.iamb-Tabu、Inter.iamb-Tabu)进行验证,引入错误指数确定了建模效果最佳的算法;计算了博山区774 570个栅格的滑坡敏感性概率,绘制了博山区滑坡敏感性分布图;基于GIS的空间叠加和栅格计算器功能,对比了各模型的滑坡敏感性评价结果。研究结果表明：(1)基于Inter.iamb-Tabu开展博山区滑坡敏感性建模时效果最佳。该模型包含10个节点(9个致灾因子节点和1个结局节点)、14条有向边。研究区域可划分为极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区和极低敏感区,分别占总面积的7.30%(49.80...     

基于信息量与逻辑回归模型的次生滑坡灾害敏感性评价——以汶川县北部为例

次生滑坡灾害的影响是震后较长时间里人们持续关注的焦点,对其开展敏感性评价具有重要意义。选取5.12地震的重灾区汶川县北部作为研究区,利用遥感与地理信息技术提取地震滑坡信息,在全面分析滑坡与高程、坡度、坡向、岩性、断裂带、地震烈度以及水系等7个影响因子相关特性的基础上,采用信息量法与逻辑回归模型进行灾害敏感性评价,将研究区划分为极轻度、轻度、中度、高度和极高危险5个级别,并对不同模型的适用性开展分析和对比。结果表明,逻辑回归模型在描述区域滑坡灾害危险度总体特征方面稍具优势。     

灌溉诱发突发性黄土滑坡机理研究

系统揭示黑方台突发性黄土滑坡物理力学机理,对滑坡防治具有重要的作用。自上世纪六十年代年黑方台常年的农业灌溉诱发了大量20~40 m厚的饱和突发性黄土滑坡。本研究在野外调查的基础上,通过分析滑坡的变形破坏特征,针对分布范围广、危害性较大的突发性黄土滑坡,利用室内GDS三轴试验和模型试验,分析研究了饱和黄土的应力应变特性及突发性黄土滑坡的力学机制。三轴试验结果表明,当围压小于300 kPa时,饱和黄土可产生完全液化,并处于流塑状态;当围压大于300 kPa时,饱和黄土仅产生部分液化,仍具有一定的抗剪强度。饱和黄土的应力—应变模式均表现为强烈的应变软化—剪缩型,并具有一定的稳态特性。模型试验表明突发性黄土滑坡的变形破坏过程可大致分为底部浸水饱和—毛细水上升—持续蠕动变形—突发性破坏4个阶段。斜坡发生突发性破坏时,孔隙水压力激增,但总应力仍大于孔隙水压力,黄土滑坡发生部分液化,饱和黄土仍具有一定的强度,为突发性黄土滑坡发生提供了应力和能量积累的力学条件。研究从有效应力原理的角度阐述了突发性黄土滑坡的力学机理,可以为滑坡的防治治理提供一定的理论依据。     

基于随机森林模型的中国流动人口社会融合空间差异及影响因素

基于2017年流动人口动态监测数据,采用探索性空间数据分析和随机森林回归方法,分析中国289个地级及以上城市流动人口社会融合的空间分异及影响因素.结果 表明:①中国城市流动人口社会融合整体水平较低,空间分布地带性特征不明显;特大、超大城市流动人口社会融合分别以较低、中等水平为主,省会城市、直辖市流动人口社会融合分别以较低、中等水平为主,其余城市多数为中等水平;城市社会融合空间分布格局表现为以峰值为中心向外圈层递减和以低值为中心向外圈层递增的特征.②随机森林模型的拟合度和回归精度比多元线性回归更高,能够更好地解释流动人口社会融合的非线性影响机制.③个人教育水平、家属是否随同、流入城市经济结构、流动人口的户口类型、流入城市公共设施以及流动人口在流入地居留时间依次为六大重要影响因子,它们对流动人口社会融合的作用呈现复杂性和非线性.④需要根据影响因子在不同阈值内的作用方式,有针对性地对流动人口及流入城市进行管理和调控.     

基于随机森林模型的中国流动人口社会融合空间差异及影响因素

基于2017年流动人口动态监测数据,采用探索性空间数据分析和随机森林回归方法,分析中国289个地级及以上城市流动人口社会融合的空间分异及影响因素.结果 表明:①中国城市流动人口社会融合整体水平较低,空间分布地带性特征不明显;特大、超大城市流动人口社会融合分别以较低、中等水平为主,省会城市、直辖市流动人口社会融合分别以较低、中等水平为主,其余城市多数为中等水平;城市社会融合空间分布格局表现为以峰值为中心向外圈层递减和以低值为中心向外圈层递增的特征.②随机森林模型的拟合度和回归精度比多元线性回归更高,能够更好地解释流动人口社会融合的非线性影响机制.③个人教育水平、家属是否随同、流入城市经济结构、流动人口的户口类型、流入城市公共设施以及流动人口在流入地居留时间依次为六大重要影响因子,它们对流动人口社会融合的作用呈现复杂性和非线性.④需要根据影响因子在不同阈值内的作用方式,有针对性地对流动人口及流入城市进行管理和调控.     

黑方台黄土滑坡类型与发育规律

20世纪60年代末期,为了安置刘家峡、盐锅峡库区移民,在黑方台建成了提水灌溉工程,造成地下水位上升,诱发了大量黄土滑坡.作者于2006-04～2007-09先后对黑方台黄土滑坡进行了野外调查.利用IKONOS影像对黄土滑坡进行了遥感解译,将其与研究区数字高程模型(DEM)进行叠加再现了滑坡场景.基于以上工作,首先对黑方台黄土滑坡进行了较为系统的分类,包括黄土泥流、黄土滑动、黄土-泥岩接触面滑坡、黄土-泥岩顺层滑坡和黄土-泥岩切层滑坡.黄土泥流集中发育于野狐狗北部凹地形处;黄土-泥岩滑坡受基岩倾向控制,分布于坡向150°～200°的塬边地段.农业灌溉补给地下水的增湿、软化作用是黑方台黄土滑坡的根本诱发原因.对黑方台黄土滑坡机制的研究进行了展望.     

浅层黄土滑坡易发性评价：以晋西黄土区蔡家川农地小流域为例

黄土高原中部地区极端暴雨事件频发,引发大面积浅层滑坡和泥流灾害。随着全球变暖,降雨增加,中国西北黄土高原植被覆盖发生显著变化,不考虑植被因素的黄土滑坡易发性分区的评价方法需要改进。本文以晋西黄土区蔡家川流域农地小流域为研究对象,基于暴雨前后流域高分辨率图像、数字高程模型,野外滑坡调查和室内岩土测试,利用半定量的信息量模型、信息量-逻辑回归耦合模型和定量的物理模型,按有植被和无植被两种工况开展了浅层黄土滑坡易发性分区,并评估模型精度。结果表明：考虑植被时,半定量模型获取的易发性指数均下降,物理模型计算的稳定区面积显著增大,说明植被对浅层滑坡有抑制作用;考虑植被时,各个模型的评价精度都有所提高,信息量-逻辑回归耦合模型的精度高于信息量模型,物理模型的精度整体高于两个半定量模型。研究结果可为以暴雨滑坡为主要类型的小流域水土流失预测预报提供参考。     

基于时序遥感影像的黄土滑坡形变与河流水位关系研究——以天水市清泉村滑坡为例北大核心CSCD

河流对岸坡的侵蚀作用是滑坡失稳的重要因素之一,特别是在中国黄土地区。因此,探讨河流水位的季节性变化对黄土边坡稳定性的影响规律,对早期黄土滑坡灾害预警具有重要作用。论文以甘肃省天水市清泉村滑坡为例,分析5年内沿岸边坡形变速率与季节性水位变化之间的关系。基于SBAS-InSAR技术获取滑坡时序形变信息,借助MNDWI与DEM获取边坡底部时序水位信息,并结合GPM降雨数据进行相关性分析,研究发现随着降雨增多、河流水位的上涨,清泉村滑坡的形变速率明显增大,在夏季时滑坡形变量增长较快,并且边坡形变相较于水位季节变化具有一定的滞后性;经相关性分析,得出水位与滑坡形变的相关性系数为0.46,降雨与滑坡形变的相关性系数为0.39,表明清泉村滑坡的形变速率与水位变化更相关。因此,河流的季节性变化对滑坡形变速率具有一定影响,进而造成河流对沿岸滑坡的侵蚀作用呈现出季节性变化。研究揭示的黄土滑坡与河流水位的季节性变化关系,对揭示河岸边坡的演化过程、滑坡识别与灾害防治具有重要意义。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

基于GIS的北川县地震次生滑坡灾害空间预测

自然灾害的预测预报被认为是主动减灾防灾研究中较为经济有效的方式,其中,滑坡空间预测是滑坡灾害研究的基础工作。以汶川地震重灾区北川县为研究区,选取坡度、高程、岩石类型、地震烈度、水系、道路等6个重要滑坡影响因素作为评价因子,全面分析了地震滑坡分布与各影响因子之间的统计相关性,分别采用多元回归模型与神经网络模型计算滑坡灾害敏感性指数,并进行分级和制图。结果表明,极高和高敏感区主要分布在曲山、陈家坝等乡镇,主要沿着龙门山断裂带周边地区的河流和道路呈带状分布。其中,回归模型的预测精度为73.7%,神经网络模型的预测精度为81.28%,在本区域内,神经网络模型在滑坡灾害空间预测方面更具优势。     

基于随机森林模型的咸潮预报

在候选预报因子的基础上,通过Pearson相关系数和重要度指数分别确定了主要预报因子及其滞后期,进而利用确定滞后期的预报因子建立基于随机森林的咸潮预报模型,并应用于磨刀门水道大涌口站的枯水期咸潮预报。结果发现：通过相关系数确定的主要预报因子与含氯度之间存在1~3 d不等的滞后期;考虑预报因子滞后作用的随机森林模型,其预报结果不仅能很好地满足咸潮预报的精度要求,而且明显优于未考虑预报因子滞后作用的随机森林模型,即考虑预报因子的滞后作用能显著提高模型的拟合效果。此外,与传统的马尔科夫链相比,随机森林模型的预报结果不仅精度更高,而且在中长期预报上更有优势。     

GIS支持下基于支持向量机的滑坡危险性评价

以仙游县为例,探讨了将地理信息系统技术(GIS)和支持向量机(SVM)算法应用于滑坡灾害危险性评价的基本思路和技术路线。主要内容包括SVM的基本原理和方法、滑坡灾害危险性评价指标的选取和量化、SVM模型的建立以及具体的实现过程。实践证明该方法是一种较好的滑坡灾害危险性评价方法。     

婺源县森林景观游憩价值的经济评价

文章在简要分析森林游憩价值经济评价方法的基础上，采用旅行费用法（TCM）对婺源县森林景观游憩价值进行了经济评价。采用整群随机抽样的方法对研究区的游客进行半访谈式问卷调查，根据调查资料，将婺源县游客来源划分为15个出发区，建立了游林率-旅行费用回归模型。结果表明，旅行费用与游林率呈极显著的负相关，文化程度与游林率呈显著的正相关；在此基础上制定了游憩需求曲线，计算得出研究区2002年森林景观游憩经济价值为1．02亿元。     

基于遥感和GIS的黄土高原中阳县土壤侵蚀评价

黄土高原地区是我国水土流失最严重的地区,定量评价土壤侵蚀量、土壤侵蚀强度及其空间分布特征,可以为水土流失防治措施的制定提供依据.基于遥感和GIS,应用修正的通用土壤流失方程(RUSLE)对山西中阳县土壤侵蚀进行评价.结果表明,中阳县平均土壤侵蚀模数为2 874.25t/(km2·a),属于中度侵蚀地区,年平均土壤侵蚀量408.78×104 t.发生中度以上土壤侵蚀面积占总面积的29.95％,土壤侵蚀量占总侵蚀量的85.61％,这部分土地是土壤侵蚀防治的主要区域.黄土区发生轻度以上土壤侵蚀面积大,所占比例多,侵蚀程度严重.微度土壤侵蚀面积以有林地为主,轻度和中度土壤侵蚀面积主要是未成林造林地和灌木林地,发生强烈以上土壤侵蚀面积主要是疏林地、未利用地、灌木林地和农田,土地类型、植被覆盖与土壤侵蚀有着密切关系,林业生态工程建设对于中阳县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用.     

基于信息量模型和机器学习方法的滑坡易发性评价研究——以四川理县为例

以阿坝藏族羌族自治州地质灾害频发的理县为研究区,从地形地貌、地质环境、水文条件和人类工程活动等方面选取11个影响因子,通过皮尔森相关系数研究各因子之间的相关性,从而构建滑坡易发性评价指标体系。利用信息量模型计算各影响因子的信息量值,从信息量模型得出的极低和低易发性分区中选取非滑坡样本,在此基础上将样本数据代入随机森林和径向基函数神经网络2种机器学习模型开展滑坡易发性评价,并通过接收灵敏度（Receiver Operating Characteristic,ROC）曲线进行精度验证。结果显示：随机森林模型预测出的高易发区单位面积内分布的滑坡点数量更为集中,在仅占6.666%的区域分布了74.026%的灾害点,评价结果优于径向基函数神经网络模型。ROC曲线中两模型AUC（Area Under Curve）值分别为0.893、0.874,说明随机森林模型具有更高的可靠性,比径向基函数神经网络在该区域地质灾害易发性评价中更具优势。     

基于随机森林模型的东北地区收缩城市分布格局及影响因素研究

基于2005-2009年、2010-2014年、2015-2019年和2005-2019年人口变化数据,判定东北地区收缩城市,分析其空间分布格局,并对比运用多元线性回归方法和随机森林回归方法探索东北地区收缩城市形成的影响因素及其影响作用.结果 表明:①空间上,东北地区的收缩城市主要分布在以长白山、三江平原、小兴安岭和大...     

河北省宽城县某滑坡特征与稳定性评价

位于河北省宽城县某拟建铁路将穿越一老滑坡体,体积约77×104 m3,并在滑坡前缘以路堑方式穿过,因开挖施工导致老滑坡复活.在现场地质调查基础上,阐明了滑坡所在的地质环境条件和发育特征,系统分析了老滑坡的形成原因和复活机理,即老滑坡是受附近断层影响,岩体完整性较差,而前缘河流冲刷和回漩旁蚀降低了边坡的整体稳定性,在暴雨或地震诱发下形成,而修建铁路的路堑开挖则是导致前缘抗滑段失效而复活的主要原因.在现场试验和室内试验成果基础上,分别对沿现滑面和古滑面在不同工况下的稳定性进行计算,并系统分析了铁路路堑边坡开挖对滑坡稳定性的影响程度,并对滑坡治理提出了措施建议.