汶川地震重灾区泥石流沟内崩滑物空间分布的RS-GIS定量方法

汶川地震在山区引发大量崩塌、滑坡,形成大量的固体松散碎屑物质堆积在沟谷内(CLCAR,崩滑碎屑区),使得地震山区泥石流活动性增强。以岷江上游四川省汶川县银杏乡、映秀镇的15条泥石流沟的SPOT遥感影像为基础,利用GIS技术对CLCAR空间分布进行分析。建立CLCAR与流域高程、主沟侧距和沟口纵距的分布函数T(x)、M(x)和G(x),对CLCAR的空间分布特征进行描述;并计算其积分(DT、DM和DG)作为CLCAR空间分布特征的定量化参数。结果表明,函数T(x)、M(x)和G(x)能够较全面描述CLCAR的空间分布特征,DT、DM和DG能够作为CLCAR空间分布特征的定量化参数。泥石流沟谷内CLCAR的空间分布对泥石流的形成及规模具有一定的影响;在对灾区泥石流研究时有必要考虑泥石流沟内CLCAR空间分布特征。     

金沙江下游云南小江流域山地灾害综合区划

在分别完成云南小江流域泥石流危险度区划、滑坡危险度区划和土壤侵蚀强度分区的基础上,对小江流域山地灾害进行综合区划。结果为,共分为三个不同等级的山地灾害综合区:(1)一级(高危险度)山地灾害综合区,(2)二级(次高危险度)山地灾害综合区和(3)四级(低危险度)山地灾害综合区;无三级(中危险度)山地灾害综合区。其中一级(高危险度)区面积1 425.34 km2,有泥石流沟84条,占区划区域泥石流沟总数的60.0%,有滑坡137个,占区划区域滑坡总数的77.4%,土壤侵蚀强度以轻、中度为主;二级(次高危险度)区面积756.79 km2,有泥石流沟35条,占区划区域泥石流沟总数的25.0%,有滑坡34个,占区划区域滑坡总数的19.2%,土壤侵蚀以轻、中度为主;四级(低危险度)区面积863.20 km2,有泥石流沟21条,占区划区域泥石流沟总数的15.0%,有滑坡6个,占区划区域滑坡总数的3.4%,土壤侵蚀以轻度为主。     

基于空间概率面的山区居民地遥感信息提取

根据地物之间光谱特征建立的基于知识的遥感居民地信息提取模型是目前居民地信息提取中最普遍的方法,但由于高程差异的影响,其在山区居民地信息提取中效果不理想。以云南省丽江市部分地区为例,在GIS支持下,通过构建多因素空间概率面的方式,综合运用地形和光谱特征信息实现山区居民地遥感信息提取。结果表明,地形差异是影响山区居民地信息提取精度的最主要因素,其影响程度占所有影响因素的50%强;在光谱信息识别的基础上,引入地形这一辅助信息,运用空间概率面能够有效地改善山区居民地信息的提取效果,识别精度从57.5%提高到82.5%。     

基于空间三维视角的无人机技术监测农林资源

文章主要研究基于空间三维视角的无人机技术监测农林资源的分布情况。研究中通过分析仅有蓝光、绿光和红光波段的无人机影像的光谱信息,建立目标地物的样本库,根据自定义的植被特征指数(VI’)成功提取了植被信息,在此基础上利用无人机的数字表面模型(DSM)与研究区的数字高程模型(DEM),构建了冠层高度模型(CHM),并综合使用CHM和光谱特征的均值作为阈值,提取植被信息中部分的甘蔗信息与林地信息,最后选用基于样本库的支持向量机(SVM)方法完成最后的分类工作,分类的总精度为96.44%,Kappa系数为0.928 6。为了做到成果的精细化和直观化,基于CHM阈值将林地类分为不同的高度林地资源层,采用三维模型展示最后的研究成果,充分体现了农林资源的生长与分布情况。     

基于随机森林模型的泥石流易发性评价——以汶川地震重灾区为例

在区域泥石流易发性研究中,科学确定泥石流易发性主控因子及其贡献率既是关键科学问题,也是区域泥石流预警预报和风险管理的重要基础。本研究选取汶川地震重灾区,引入随机森林算法,以小流域为评价单元,集合多元因子指标体系,建立泥石流易发性评价模型,定量分析了汶川地震重灾区内泥石流关键影响因子及贡献率,并探讨了研究区泥石流易发性的空间分布特征。本文初选了63项评价指标,以模型AUC值变化为基础,筛选出35项指标构成易发性评价指标体系,并用于区域内泥石流易发性主控因子的识别,结果表明:流域高差、流域平均坡度、流域内滑坡面积、平均降雨天数是区域内泥石流易发性主控因子,另外,沟长比降、大于10°积温、年均温、人口密度、村落个数、低覆盖度土地利用方式等在泥石流易发性评价中也发挥着重要作用;易发性评价结果显示,极高易发区占比达到了22.94%,主要分布于研究区西部,泥石流易发性较高的小流域主要分布在青藏高原向四川盆地过渡的地形急变带,同时也与地震带、断裂带、干旱河谷区域密切相关。模型验证结果表明,平均AUC值达0.84,模型具有很高的稳定性和准确性,说明随机森林算法非常适用于区域泥石流易发性评价研究,机器学习算法结合小流域为单元的方法对区域泥石流易发性评价有效果良好,可为区域尺度灾害易发性及风险评估提供更为有效的方法参考。     

强震区都江堰市龙池镇泥石流物源的遥感动态演变

"5·12"汶川大地震导致大量碎屑物质在陡峭的斜坡积累,当遇到强降雨时极易成为泥石流的物源地。2010-08-13一场暴雨导致都江堰市48条沟同时暴发泥石流。选择汶川地震高烈度区的龙池镇境内12条泥石流沟为研究区,采用基于遥感的手段研究"5·12"震前、震后、"8·13"暴雨后泥石流流域内物源的变化特征。强震后研究区泥石流流域物源重要变化是大量的崩滑体被诱发。暴雨后研究区泥石流流域物源变化是震后产生的滑坡产生了不同程度的滑移扩张。通过开展遥感解译,结合野外调查,详细论述了研究区泥石流物源的变化情况。将"5·12"汶川地震前(2007-09-18)经波段融合后15 m的TM影像与地震后(2009-02-10)的2.5 m全色SPOT5影像相比较,发现泥石流流域内的滑坡体积由震前的0.86×106m3增加到地震后的42.30×106m3,即汶川高烈度区经过地震后新增滑坡体积达4 835.94%。而经过暴雨后(2011年7月)的0.5 m全色波段WorldView-2影像,泥石流流域内的滑坡体积又增加到68.85×106m3,即研究区经过暴雨后新增滑坡体积达62.76%。研究结果表明,汶川震区在地震及暴雨下物源量猛增,导致泥石流暴发的概率很高。     

基于证据权模型的川藏铁路加查——朗县段滑坡易发性评价

川藏铁路加查至朗县段地处西藏自治区东南部,该区新构造活动强烈,地质构造复杂且历史强震频发,一系列大型—巨型滑坡在该区密集分布。本文基于滑坡遥感解译和野外地质灾害调查,建立了川藏铁路加查—朗县段的滑坡空间数据库,选取高程、坡度、坡向、平面曲率、地层岩性、距河流距离、距断裂带距离、距道路距离、植被归一化指数(NDVI)以及年平均降雨量等10个滑坡影响因子,基于ArcGIS软件平台和证据权模型,进行滑坡易发性评价。根据滑坡易发性指数(LSI)的分布特征,结合野外地质调查的认识,将研究区内的滑坡易发程度划分为4个级别,即极高易发区、高易发区、中易发区和低易发区,分别占研究区总面积的17.43%、22.64%、32.21%和27.72%。分析表明,极高易发区和高易发区主要分布在人类工程活动较多的研究区西南部,沿着雅鲁藏布江及其支流呈带状分布,中、低易发区主要分布在植被覆盖率较高、人类工程活动相对较少的东北部。极高易发区和高易发区内发育的滑坡数量约占已调查识别滑坡总数的88%,研究结果与已知滑坡的分布情况较吻合,采用成功率曲线对易发性评价结果进行检验,正确率达到了83%,具有较高的精度。易发性评价结果较好地反映了研究区内滑坡发育分布现状,可以为该区重大工程规划建设和防灾减灾提供理论指导和参考依据。     

基于ASTER影像的近海水产养殖信息自动提取方法

水产养殖地已经成为海洋环境监测的热点目标之一。采用具有高光谱分辨率和较高空间分辨率(15m)的ASTER遥感影像,以九龙江河口地区为研究示范区,进行近海水产养殖信息的自动提取方法研究。结果表明,利用ASTER影像的光谱信息和水产养殖地的纹理结构信息,可以实现近海水产养殖地的自动提取。先利用监督分类方法提取混淆有其他水体的水产养殖信息,采用邻域分析来增强水产养殖地的空间纹理信息。通过综合监督分类和水产养殖地空间纹理增强的结果,在专家决策分类器中建立决策规则,进行水产养殖地的自动提取,提取的精度达93%。     

基于EEMD分形和LS-SVM的次声信号识别泥石流类型

基于无接触的泥石流次声信号的有效波形特征提取识别不同类型的泥石流及预警泥石流规模、危害是国内外泥石流研究的新方向。本研究利用室内实验采集到的65次稀性、过渡性和粘性泥石流次声信号数据,采用集成经验模式分解(EEMD)对次声信号进行分解,提取本征模态函数(IMF)主分量,对比分析了原始信号和主分量信号STFT分布的时频特性差异,计算了主分量IMF盒维数值,并将其作为特征值输入最小二乘支持向量机(LS-SVM)分类器进行训练和分类,初步实现了基于次声分形特征指标识别泥石流类型。研究表明:(1)通过对EEMD重构的主IMF分量信号进行短时傅立叶变换(STFT)时频分析后,主分量信号具有优良的时频聚焦性能,提升了信号识别的准确性和精度;(2)稀性、过渡性和粘性泥石流的原始次声信号盒维数值分别为1.625、1.578和1.519,利用次声盒维数值可以识别泥石流的类型;(3)通过LS-LSVM模型训练测试,正确识别率达87%,其中稀性和过渡性泥石流为80%,粘性泥石流为100%。本研究利用次声特征指标无接触判识了泥石流类型,为次声自动识别、监测和预警泥石流灾害做了积极探索。     

滑坡危险度制图中一种新型的负样本采样方法

滑坡负样本在基于统计模型的滑坡危险度制图中具有重要作用,能够抑制模型的高估,以合理区划滑坡危险区与非危险区。目标空间外向化采样法(Target Space Exteriorization Sampling,TSES)是一种代表性的基于环境特征空间的负样本采样方法,以往研究表明,TSES在基于广义加性模型的滑坡危险度制图中的应用效果较好,但是其采集的负样本是"虚拟"的样本,只存在于环境特征空间中,无法映射到地理空间,因而无法通过野外检核验证所采集负样本的可靠性。针对这一问题,该文提出一种改进TSES方法,不仅可以在环境特征空间中进行负样本采样,而且使得采集的负样本可以映射到地理空间中。以甘肃省油房沟流域为研究区,在TSES与改进TSES两种负样本采样方法下分别对油房沟流域构建基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的滑坡危险度推测模型,对比并分析两种负样本采样方法下的滑坡危险度制图精度。结果发现,改进TSES方法采集的负样本在基于SVM的滑坡危险度制图中应用效果比TSES好,表明改进的TSES是一种有效的负样本采样方法。     

基于HEC-HMS的水打沟泥石流汇流过程

以四川省都江堰市龙池镇水打沟泥石流流域为研究区,利用遥感影像与GIS技术提取流域信息,基于HEC-HMS分布式水文模型,模拟了"2010-08-13"泥石流的暴雨汇流过程,并综合考虑泥石流的特征参数,从最大流量角度初步研究水打沟泥石流的汇流过程;探讨了研究区土地利用情况、模拟降雨时间及暴雨频率对泥石流汇流过程的影响,从而揭示三者与汇流过程之间的内在联系。研究结果表明:泥石流20 a一遇峰值流量为53.49 m3/s,灌木林将峰值流量降低24%,而休耕地的峰值流量提高70%。100 a一遇的暴雨,泥石流峰值流量增加到70.62 m3/s,同比增长32%,50 a一遇的增长23%,10 a、5 a一遇的降雨分别同比降低4%、16%。降雨总量一定的情况下,仅增加泥石流暴发前后的降雨模拟时间对汇流的影响不大,且泥石流发生之前的降雨对汇流的影响大于之后的降雨。     

基于无人机测量的泥石流固体颗粒图像识别与泥石流预警

强震导致崩塌与滑坡碎屑物在泥石流流域内广泛堆积,挤压侵占天然沟道,完全改变了沟床物源级配构成,泥石流激发降雨临界值急剧降低。震后泥石流物源粒径和沟道宽度的变化直接改变了震后泥石流启动过程及机制。泥石流预警模型并未考虑震后泥石流物源组成的动态变化作为主控因素,需要进一步改进。本文现场调查了泸定9·5地震后泥石流沟的形成区及流通堆积区松散堆积物组成,采用无人机航测采集岩土粒径,结合PCAS软件进行泥石流粒径识别,分别通过系统误差、高度误差及坡度误差三个方面进行误差分析,探讨无人机航测泥石流形成区沟道粒径方法的准确性;对泸定大渡河流域得妥乡内的洛进沟和两岔河沟进行粒径测量,结合泥石流1 h预报模型和改进的精细化泥石流1 h预报模型,得到这两条沟震前震后的综合降雨临界值,发现强震后泥石流流域颗粒粒径明显减小,两条泥石流沟的激发临界降雨量都大幅降低;通过误差分析,得到无人机近地观测结合软件测量研究区域内泥石流沟道形成区物源粒径的方法与人工现场测量之间的误差较小,可以用于泥石流物源粒径识别,且由于强震后泥石流的激发降雨临界值是一个动态变化过程,采用无人机可以高效识别泥石流沟道物源的变化。     

广东省崩塌、滑坡及泥石流灾害危险性评价与分析

广东省地质灾害较为常见,崩塌、滑坡、泥石流是其中比较严重的3种类型。基于现有的泥石流危险度评价原理和方法,建立了可用于广东省崩塌、滑坡、泥石流灾害危险性的评价模型。以全省88个县级评价单元为基础,根据崩塌、滑坡、泥石流灾害危险度评价结果,将广东省共分为3个危险等级区,其中高度危险区8个县,占总数的9.1%;中度危险区60个县,占总数的68.2%;低度危险区20个县,占总数的22.7%,据此制成广东省崩塌、滑坡、泥石流灾害危险等级图。高度危险区主要位于粤北山区,危险度数值介于0.6～0.72之间;中度危险区连片分布,是全省崩塌、滑坡、泥石流灾害的主体部分,危险度数值介于0.4～0.6之间;低度危险区集中分布在平原区及低平台地区,危险度数值介于0.31～0.4之间。采用1994―2009年广东省防灾减灾年鉴和广东省地质灾害防治规划(2001―2015年)中的统计数据,验证了本文的研究成果与实际情况具有较高的一致性。     

横断山区泥石流空间格局和激发雨量分异性研究

地形、降雨等环境因子决定了泥石流的时空分布特征,理解泥石流与这些因子的关系有助于区域泥石流灾害风险评估与防灾减灾工作。以横断山区为研究区域,选取降水、气候、地貌、地质、土地覆盖、土壤厚度、高差势能以及湿度指数等因子,利用地理探测器和灰度关联分析等方法,探讨了环境因子与泥石流沟空间分布的关系以及降水特征与泥石流灾害的时间关联性。结果表明,湿度指数是决定泥石流沟空间格局的最主要因子,其次是高差势能和土壤厚度,多年平均分布的降水特征对泥石流沟分布的影响较小。泥石流灾害事件与降水特征的时间关联具有较大的区域异质性。泥石流发生地的激发雨量、湿度指数、高差及土壤厚度的统计分布在不同地貌、地质和气候单元中有明显差异。这表明泥石流预警不仅需要考虑雨量等激发因子,还必须考虑其他影响因素的空间差异性。     

汶川地震触发的绵远河流域崩塌滑坡的特征

利用地震后ALOS影像自动提取了汶川地震重灾区绵远河流域内的崩塌滑坡,结合野外调查共确定地震触发崩塌滑坡1 073处,面积48.5 km2.其中分布最广、数量最多的是浅层崩滑体;同时由于地震力作用强烈,触发了许多深层、高速、远程滑坡,并形成了大量的滑坡堰塞湖.汶川地震诱发的第二大滑坡文家沟滑坡就位于流域内,该滑坡是本次地震中滑动距离最远的滑坡.地震导致大量的碎屑物质堆积在沟道内或悬挂在斜坡上,为泥石流的发生提供了有利条件.基于GIS的统计分析表明,地震滑坡的空间分布主要受发震断层的控制,流域内的崩塌滑坡受到了映秀-北川断裂和江油-都江堰断裂的双重影响,主要分布于两断裂上盘的一定范围内;地层岩性影响着地震滑坡的类型,岩浆岩、白云岩等硬岩主要发育浅层崩滑体,而上硬下软的地层多发生大型滑坡;大部分崩塌滑坡都发生在海拔1 000～2 000 m的高程内;坡度是崩塌滑坡发生的主要控制因素之一,大部分崩塌滑坡发生在25°～55°的范围内;坡向对滑坡的分布也有一定的影响,背靠震源(发震断层)方向的斜坡比面向震源(发震断层)方向更容易发生滑坡.     

基于DEM和遥感影像的区域黄土滑坡体识别方法研究

应用定量地貌学的原理和方法,对天水市南北两山已有黄土滑坡进行了自动识别研究。首先,引入地形可视性辅助遥感影像目视解译,以选择滑坡和非滑坡样本;其次,综合滑坡的地形特征和遥感特征,通过采取SEaTH算法遴选出能有效区分滑坡与非滑坡的特征差异指标建立滑坡有效识别指标体系;最后,基于滑坡有效识别指标特征集进行面向对象分割,通过建立多层感知器的滑坡自动识别模型对分割后的对象进行识别,并作精度评价。结果表明:1)针对该研究区的已有黄土滑坡,粗糙度、高程变异、切割度、起伏度、坡度、可视性6种地形指标具有识别价值;2)该模型对滑坡的识别精度达71.03%,非滑坡的识别精度达92.02%,较好地识别出了该区域的滑坡范围。     

新一代天气雷达在泥石流灾害中的应用探讨

天气雷达的发展大致经历了4个阶段，其主要用于监测强对流天气、定量估计降水，是气象部门的重要探测和监测手段之一。新一代天气雷达观测的实时回波强度（Z）、径向风速（V）、速度谱宽（W）的回波图像中，提供了丰富的有关强对流天气的信息，综合使用Z、V、W的图像分析，有利于较准确和及时地监测灾害性天气。云南滑坡泥石流灾害高发区与云南暴雨中心有很好的对应关系，云南滑坡泥石流灾害空间分布与暴雨空间分布的空间相关系数为0．19，通过了0．05的显著性水平检验，也进一步说明云南暴雨在滑坡泥石流灾害发生中起着重要作用。以2004年7月5日德宏州特大山洪泥石流灾害为例子，探讨了新一代天气雷达在泥石流灾害的临阵预警中的应用。     

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...     

泥石流与滑坡

P642。23 2003021129康定雅拉河无名沟崩滑坡面泥石流峰值流速流t的沿程变化特征=The maximal debris flow velocity and disehargeeha吃ing proeess along slope gully tri韶ered by landslides or eol-lapSCs/陈宁生,王旭…//成都理工学院学报一2002,29(6)一674一679 以康定雅拉河无名沟1995年的百年一遇泥石流为研究示范,用弯道超高的理论和用古乡沟泥石流建立的流速计算公式,计算测量断面的流速及泥石流峰值流速沿程变化.用形态调查法分析不同断面的泥石流流量,并分析其沿程变化.通过分析可知崩滑坡面泥石流峰值流速与流量在整个流通…     

单沟泥石流危险性评价模型相关问题研究

基于云南地区、黄河积石峡水库区、四川省的北川县和都江堰龙池地区等地的泥石流数据,以具有代表性的灰色关联分析（Grey Relation Analysis, GRA）和支持向量机（Support Vector Machine, SVM）泥石流评价模型为例,探讨了单沟泥石流危险性评价模型在参数选取、样本数据的不均衡、泛化能力和泥石流系统的空间变异性等方面存在的问题。结果表明：寻优算法能够提高模型参数选取的效率和预测精度;样本扩充在一定程度上能够处理样本数据不均衡问题;泛化能力为模型固有属性,难以通过样本扩充得到提升;空间变异性通过控制指标的重要程度进而影响模型的精度。研究过程为单沟泥石流危险性评价模型相关问题的研究提供了新的思路,所得结论将为今后各类泥石流危险性评价模型运用提供指导。