滇西纵向岭谷区河谷形态特征、发育规律及成因

为了揭示滇西纵向岭谷区河谷形态特征及其发育规律,采用1∶5万DEM图件,利用ARCG IS软件提取研究区41个河谷断面的有关基础数据,据此计算了河谷横断面的宽深比、半高宽深比、断面面积、凹度、不对称系数及河谷纵剖面特征的指标。结果表明,纵向岭谷区北部河谷横断面的宽深比很小,其宽深比在4~16间,但沿流向往南有明显增大的趋势,最大达到24。这是由于北部的构造抬升作用强从而引起该区更强列的河流下蚀作用的结果。河谷横断面的凹度显示大多数河谷属于"V"型谷,表明研究区的河流仍然以下切过程为主。谷宽不对称系数及谷面不对称系数揭示了研究区河谷横断面主要是左倾型河谷,即河谷断面上河道左部谷坡较缓,这是强势西南季风在河流左岸迎风坡形成强降水带和在河流右岸背风坡形成弱降水带的雨水差异侵蚀引起的。河谷纵剖面具有明显的下凹特性,凹度在1.40~1.65间。河道比降具有沿程变小的趋势,并遵循指数衰减关系,平均比降在1.22‰~1.85‰间。在纵向岭谷区北部,响应构造抬升作用的西强东弱的现状,河流主河道的比降具有从西向东变小的趋势。     

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。     

GIS支持下滑坡斜坡类型定量化及制图研究

斜坡类型描述岩层产状与斜坡的角度关系,很大程度上决定了斜坡岩土体变形的方式和强度,对地质灾害分布具有重要作用。斜坡的顺向坡、反向坡与地形的阳坡、阴坡概念相似,可以利用改进的太阳辐射地形因子计算模型(TOBIA指数)对斜坡类型进行定量化表达。计算TOBIA指数需要斜坡坡度、坡向、岩层倾角、倾向4个参数。以三峡库区顺向坡基岩滑坡多发地段青干河流域为例,通过区域地质图上产状点获取离散岩层倾角和倾向数值,经空间插值得到空间连续分布的倾角和倾向参数;通过数字高程模型获取坡度和坡向参数,得到区内TOBIA指数分布。在此基础上进一步研究指数和滑坡发育关系。结果表明,TOBIA指数值与区内斜坡类型密切相关,根据TOBIA指数值能很好地区分斜坡类型。以二分类变量逻辑回归模型对坡度和指数两个变量进行分析,发现引入TOBIA指数后,回归模型对已知滑坡拟合度由55%提高到71.5%,能有效提高区域滑坡灾害危险性区划结果精度。     

不完备样本条件下基于支持向量回归模型的滑坡易发性评价

区域滑坡易发性评价对灾害中长期预测预报具有重要意义,在基于统计模型进行评价过程中,样本选取对评价结果有较大影响,构建较稳健的、受样本数量影响小的分析模型非常重要。本文以马来西亚热带雨林地区为例,选择坡度、坡向、地表曲率、地貌类型、岩性、构造、土地覆盖、道路和排水系统等9大要素作为评价因子,结合支持向量回归(SVR)模型计算研究区滑坡易发性指数,并探讨不完备样本条件下易发性评价方法,分析样本数量和评价精度之间的关系。结果显示,基于SVR模型进行该区滑坡易发性分析评价,其成功率验证法的描述精度约为95.9%;同时,样本数量的增减对分析精度影响较小;SVR方法是一种适于热带雨林地区高植被覆盖条件下的分析模型,可为今后同类地区的滑坡灾害管理工作提供支持。     

基于GIS的区域群发性降雨型滑坡时空预报研究

以滑坡灾害突出的雅安市雨城区为例,综合考虑降雨强度、前期降雨量及下垫面(地形、岩性、植被覆盖等)构建了基于GIS分析获取的易发指数+BP型神经网络时空预报模型。首先通过试验确定了模型的网络参数和网络结构,然后通过危险性区划图获取降雨型滑坡易发指数,并利用GIS的空间插值功能和雨量站数据获取相应降雨型滑坡的雨量数据,将量化后下垫面的易发指数和降雨数据作为神经元输入层数据。将模型应用于研究区,其中46个降雨型滑坡数据作为训练样本,10个降雨型滑坡数据作为检验样本,预测精度达到90%,显示该模型对于降雨型滑坡的时空预报精度较高。     

平缓地区地形湿度指数的计算方法

地形湿度指数( topographic wetness index) 可定量模拟流域内土壤水分的干湿状况, 在流域 的土壤及分布式水文模型等研究中具有重要的意义。但现有的地形湿度指数计算方法在应用于 地形平缓地区时会得到明显不合理的结果, 即在河谷地区内, 地形湿度指数仅在狭窄的汇水线上 数值较高, 而在汇水线以外的位置则阶跃式地变为异常低的地形湿度指数值。本文针对此问题对 地形湿度指数的计算方法提出改进: 以多流向算法MFD- fg 计算汇水面积, 相应地以最大下坡计 算地形湿度指数, 再基于一个正态分布函数对河谷平原地区内的地形湿度指数进行插值处理。应 用结果表明, 所得地形湿度指数的空间分布不但能合理地反映平缓地区坡面上的水分分布状况, 并且在河谷地区内地形湿度指数值也都比较高, 其空间分布呈平滑过渡, 因而整个研究区域的水 分分布状况得到了比较合理的反映。     

DEM误差对滑坡危险性评价模型的影响

基于数字高程模型(DEM)计算得到的坡度、坡向等地形属性是滑坡危险性评价模型的重要输入数据, DEM误差会导致地形属性计算结果不确定性, 进而影响滑坡危险性评价模型的结果。本文选择基于专家知识的滑坡危险性评价模型和逻辑斯第回归模型, 采用蒙特卡洛模拟方法, 研究DEM误差所导致的滑坡危险性评价模型结果不确定性。研究区位于长江中上游的重庆开县, 采用5 m分辨率的DEM, 以序贯高斯模拟方法模拟了不同大小(误差标准差为1 m、7.5 m、15 m)和空间自相关性(变程为0 m、30 m、60 m、120 m)的12 类DEM误差场参与滑坡危险性评价。每次模拟包括100 个实现, 通过对每次模拟分别计算滑坡危险性评价结果的标准差图层和分类一致性百分比图层, 用以评价结果不确定性。评价结果表明, 在不同的DEM精度下, 两个滑坡危险性评价模型所得结果的总体不确定性随空间自相关程度的变化趋势并不相同。当DEM空间自相关性程度不同时, 基于专家知识的滑坡危险性评价模型的评价结果总体不确定随着DEM误差增加而呈现不同的变化趋势, 而逻辑斯第回归模型的评价结果总体不确定性随着DEM误差大小增加而单调增加。从评价结果总体不确定性角度而言, 总体上逻辑斯第回归模型比基于专家知识的滑坡危险性评价模型更加依赖于DEM数据质量。     

GIS支持下三峡库区秭归县滑坡灾害空间预测

基于GIS空间分析和统计模型相结合进行区域评价与空间预测是滑坡灾害研究的重要方向之一。以三峡库区秭归县为研究区,选择坡度、坡向、边坡结构、工程岩组、排水系统、土地利用和公路开挖作为评价因子。为提高模型的预测精度、可信度和推广能力,利用窗口采样规则降低训练样本之间的空间相关性。建立Logistic回归模型,对滑坡灾害与评价因子进行定量相关性分析。计算研究区滑坡灾害易发性指数,对其进行聚类分析,绘制滑坡易发性分区图,其中高、中易发区占整个研究区面积的38.9%,主要分布在人类工程活动频繁和靠近排水系统的区域。经过验证,该模型的预测精度达到77.57%。     

贺兰山水系流域数值地貌特征及其构造指示意义

基于Arcgis9.3与ASTER GDEM数据,提取了贺兰山两侧主要水系及其流域边界,根据河流及流域指标提取河流纵剖面、流域的Strahler曲线,并计算其面积高度积分值（Hypsometric Intergral）、河流纵剖面的凹度值（Concavity）。通过HI值、凹度值同河流落差、河流长度、流域面积之间相关性分析发现,后3种地貌参数与HI值、凹度值间的相关性较差。对比分析贺兰山两侧河流HI值及凹度值发现：贺兰山东侧北段活动性大于南段,西侧构造活动性分布规律不明显。结合9条河流所处流域的Strahler曲线、河流纵剖面形态和HI值、凹度值分析发现：汝箕沟及其以北贺兰山地区处于地形演化的老年期,汝箕沟以南贺兰山段处于均衡调整的壮年期。     

基于SINMAP模型的区域滑坡危险性定量评估及模型验证

利用稳定态水文学理论与无限斜坡稳定性模型,构建分布式斜坡稳定性定量评估模型SINMAP,以坡体滑塌十分发育的陕西省略阳县为试验区,利用Grid DEM提取坡度、流向、地形湿度指数和有效汇水面积等流域地形水文数据,将GIS专题图、遥感数据等作为模型输入数据,获得地表斜坡稳定性分级专题图,实现滑坡危险性定量评估;将模型模拟结果与目前国内最具有权威性的中国县(市)地质灾害调查结果进行对比分析,发现两者在稳定性分级标准划分、滑坡点定性评价、滑坡危险性分区等方面都具有很好的相似性和可比性,说明模型的模拟结果能够客观反映研究区地表滑坡危险性,对可能出现的滑坡具有一定的预测精度。因此,该模型的研究有望为定量分析区域滑坡与环境因子的关系、区域滑坡预测等工作奠定基础。     

喜德采书组“8·31”滑坡工程地质特征及运动过程

受青藏高原新生代快速隆升和河流的快速下切影响,在我国西南山区高山峡谷、高地应力场、频繁的地震活动、暴雨及人类活动等内外动力作用下,河谷地段常形成暴雨诱发滑坡→堵江→堰塞湖灾害链。2012-08-31,四川喜德县遭遇200 a一遇的特大暴雨,日最大降雨量达149.2 mm。热柯依达乡上游1.5 km处发生大型碎屑岩滑坡,体积为520×104m3,堵河形成堰塞坝。堰塞湖水位上升28.6 m,库容量达120×104m3,威胁下游9个乡镇与县城约1.29万人的生命财产安全。基于对滑坡及堰塞坝的工程地质测绘,分析了滑坡的平面、空间形态,滑坡体、堰塞坝的物质结构、变形破坏特征。研究了滑坡运动过程的地质力学模式,推导出本构方程。主要认识有:1.滑坡体物质主要分为散体、层状碎裂、层状块裂结构。2.滑坡失稳运动地质模式为:强降雨诱发滑体产生后退式拉裂蠕滑启动;在岩体裂隙中静水压力和动水压力作用下,和前缘良好临空条件结合,产生高速滑动,凌空飞行;受河谷、对岸山体阻挡,急速停止,解体、破碎,堆积于河谷,堵断河流形成堰塞体。3.滑坡启动失稳力学模式主要为潜水和承压含水层混合模式。天然工况下稳定性系数为1.18,处于基本稳定状态;暴雨工况下为0.92,失稳破坏。推导出滑坡短程飞行、碎屑流运动本构方程。4.堰塞坝整体稳定性好,发生管涌或流土溃决的可能性小,主要以"漫顶"模式逐级冲刷破坏。     

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。     

基于改进证据权重法的北海道地震同震滑坡易发性评价

多模型耦合方法被广泛应用于同震滑坡易发性评价研究,但耦合证据权重法和其他方法的改进型证据权重法鲜有涉及。该文以北海道地震震中区为研究区,基于震前和震后高精度遥感影像解译出5977处同震滑坡(以中小型为主),选取高程、坡度、距断层距离、距水系距离等8个滑坡易发性评价因子,对同震滑坡的空间分布规律和控制因子进行分析,发现同震滑坡集中发育在距断层小于5 km、距水系小于800 m、峰值地面加速度(PGA)0.5 g、高程90~250 m、坡度20°~40°、坡向东至东南向、岩性以页岩和砾岩为主的区域内;基于改进型证据权重法,综合考虑地形、地质和水文条件对北海道同震滑坡易发性进行评价,经ROC曲线评价模型验证,发现改进模型曲线下面积(AUC)为0.916,较原模型(AUC为0.870)精度有明显提高。改进模型能为同震滑坡易发性评价提供新的研究思路,并为震后区域防灾减灾提供科学依据。     

基于SBAS技术的岷江流域潜在滑坡识别

小基线(Small Baseline Subsets,SBAS)技术可以获取微小的形变信息和长时间序列的缓慢地表形变场,在地表形变监测中具有较广的应用前景。本文以地形陡峭的岷江流域为研究区,基于小基线技术获取沿雷达视线方向的形变速率,将其转化为沿坡面方向的形变速率,利用核密度分析对潜在滑坡区域进行提取。研究发现,岷江流域的30处历史滑坡中,有18处位于提取的潜在滑坡区中,有11处位于发生形变的地区范围内,仅有1处位于发生形变的地区之外。这表明,SBAS技术可以较好地监测地势陡峭地区的地表形变,在潜在滑坡识别方面具有较高的可行性。     

基于土壤水分和气象要素的林火预报研究——以广东省为例

基于国内现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,以及逻辑回归模型和随机森林模型,在林火预报中引入微波遥感土壤水分信息,使用MCD14DL火点数据集和地面气象观测资料对广东省不同时间尺度的林火发生概率进行预测。结果表明：逻辑回归模型和随机森林模型构建的林火预测模型显著优于现行的森林火险气象指数和单因子火险贡献度模型,预测精度提升约20%。其中,随机森林模型对林火频数的解释程度最高（两者相关系数为0.476）。此外,加入微波土壤水分信息后,相较原有的基于气象要素的林火预测模型,2种机器学习模型的预测精度均略有提升,体现了表层土壤水分信息在林火预报中的重要性。研究可为高效提取对地观测信息,以改进华南地区不同时间尺度的林火预报工作提供参考。     

基于DEM的地形单元多样性指数及其算法

在阐述地形信息表达研究进展的基础上,提出基于DEM地形单元多样性指数的概念和算法。地形单元多样性指数综合了高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水域信息等要素。其算法集成地形位置指数和地形湿度指数算法,采用图层叠加分析,设定分类、分级指标,进行重分类组合,划分地形单元类型,利用窗口分析法计算地形单元多样性指数。以四川省为试验区,利用精度为100 m的DEM数据和水域分布数据进行模拟计算,地形单元划分为13种典型类型,统计窗口半径设为900 m,计算出的多样性指数值小于0.5的区域仅占总面积的11%,大于0.75的区域达57%,符合实验区地形特征,并对算法进行了可行性分析和验证。结果表明,该算法提取的地形单元多样性指数可以有效反映地表形态的多样性特征及其变化。该研究结果为进一步探讨基于DEM地表形态信息的概念体系,以及从微观到宏观的地形信息空间分析研究创造了条件。     

鄂西南山区小区域大比例尺滑坡灾害易发性及其精度评价

小范围大比例尺地质灾害易发性评价面临时空数据精度或质量不满足理论要求的现状。如何利用有限的数据实现相对可靠的评价结果,是论文研究的主要目的。论文选取湖北省五峰县渔洋关镇为研究区域,考虑水文、地形、岩性分布、历史灾害规模等因素讨论了斜坡单元的划分方法;将证据权模型分析所得滑坡易发性值转换至各斜坡单元,绘制基于斜坡单元的研究区易发性评价分级图;分别采用ROC曲线和野外核查手段,评价了易发性结论的成功率和预测率。研究表明,斜坡单元的划分一方面要符合实际地形,另一方面更应体现单元的地质差异性;栅格计算结论转化为斜坡单元的表达成果、精度分析的注重和野外核查工作的开展是保证分析结果可靠性的有效途径;湖北省五峰县渔洋关镇易发性评价成功率和预测率分别为84%和74%,野外验核与理论分析结果的一致性较高。     

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%。     

中国地质灾害伤亡事件的空间格局及影响因素

对中国2000-2012年造成人员伤亡的地质灾害事件进行分析,其空间分布格局受地形等自然环境要素的影响,南多北少,主要位于川西山区和云贵高原地区,东南丘陵地区,北方黄土丘陵,以及祁连山脉和天山山脉等地区,但局部地区的分布格局表明其还受到人为因素影响。构建基于二元Logistic回归的中国地质灾害伤亡事件发生概率模型（CELC）,定量分析自然、人为因素的影响程度,结果表明GDP增长率是仅次于地形起伏度的第二大影响因素,GDP增长率每增加2.72%,地质灾害伤亡事件发生的概率变为原来的2.706倍。此外还有多年平均降水、植被覆盖度、岩性、土壤类型、断裂带、产业类型和人口密度等因素。将CELC模型应用于中国县域,计算各个县的地质灾害伤亡事件概率,发现尚未发生但概率较高的县有27个,或为贫困县、或为矿产工业县域,或为房产过度开发县,它们是未来中国需要重点防范地质灾害的县域。     

基于二元逻辑回归模型的新疆果子沟滑坡风险区划

新疆果子沟区域是我国与中亚地区社会、经济、文化交流的重要通道以及我国石油、天然气等能源资源安全大通道,沿途滑坡灾害频发,威胁人类安全、影响社会、经济发展,但该区域针对滑坡灾害的研究程度较低,需借助滑坡灾害易发性分析与风险等级评估结果指导防灾减灾。本文基于GF-1号卫星影像数据进行滑坡解译,选取地层岩性、断层密度、坡度、坡向、地表高程、植被指数等6个评估因子,探讨运用GIS、RS技术及统计分析模型进行滑坡灾害易发性分析与建模。基于频率比法分析各因子敏感性,利用二元Logistic回归模型进行灾害易发性分析,将研究区滑坡灾害风险分为极低、低、中、高、极高五个等级。将模型计算结果与历史滑坡信息进行比较,并借助ROC Curve检验模型准确性,AUC为0.844,表明模型预测结果具有较高准确性,因此建立的分析模型可以满足新疆果子沟区域滑坡灾害分析与评估应用,研究成果可为研究区重大线型工程保护、边坡加固提供辅助决策支持。