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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

连志鹏 徐勇 付圣 陈丽霞 刘磊

连志鹏, 徐勇, 付圣, 陈丽霞, 刘磊. 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[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 178-186. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0319
引用本文: 连志鹏, 徐勇, 付圣, 陈丽霞, 刘磊. 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[J]. 地质科技通报, 2020, 39(3): 178-186. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0319
Lian Zhipeng, Xu Yong, Fu Sheng, Chen Lixia, Liu Lei. Landslide susceptibility assessment based on multi-model fusion method: A case study in Wufeng County, Hubei Province[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 178-186. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0319
Citation: Lian Zhipeng, Xu Yong, Fu Sheng, Chen Lixia, Liu Lei. Landslide susceptibility assessment based on multi-model fusion method: A case study in Wufeng County, Hubei Province[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(3): 178-186. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0319

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

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0319
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41877525

国家自然科学基金项目 41641012

国家自然科学基金项目 41702383

中国地质调查局二级项目(D5.7.3)科研专题"武陵山区城镇地质灾害风险评估技术指南" 

滑坡整体稳定性分析的三维严格极限平衡法研究(0001212019CC60014)三峡后续工作地质灾害防治项目 0001212019CC60014

详细信息
    作者简介:

    连志鹏(1985-), 男, 高级工程师, 主要从事地质灾害风险评估研究。E-mail:119593730@qq.com

    通讯作者:

    陈丽霞(1979-), 女, 副教授, 主要从事滑坡灾害预测预报、风险分析与管理研究。E-mail:ch_l_x@163.com

  • 中图分类号: P642.22

Landslide susceptibility assessment based on multi-model fusion method: A case study in Wufeng County, Hubei Province

  • 摘要: 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。

     

  • 图 1  研究流程图

    Figure 1.  Sketch of research approach

    图 2  优势耦合模型流程图

    Figure 2.  Sketch of advantage fusion method

    图 3  研究区区位图和工程平面图(组名下同)

    Figure 3.  Location of the study area and mapping of engineering geology

    图 4  不同易发性模型分区结果

    Figure 4.  Landslide mapping by different susceptibility models

    图 5  3种单一模型和2种融合模型预测的成功率曲线

    Figure 5.  ROC curves of five models for landslide susceptibility mapping

    图 6  优势耦合模型预测的成功率曲线

    Figure 6.  ROC curves of advantage fusion model for landslide susceptibility mapping

    图 7  优势耦合模型与主成分融合模型的预测差异图

    Figure 7.  Landslide prediction differences between advantage fusion model and PCA fusion model

    图 8  优势耦合模型与主成分融合模型分类差异

    Figure 8.  Classification difference mapping between advantage fusion model and PCA fusion model

    图 9  皮家坡滑坡全貌及滑坡分区图

    Figure 9.  Overall view and zoning map of Pijiapo landslide

    表  1  成灾因子的信息量值(I)、证据权值(C)和频率比值(F)

    Table  1.   Information value (I), weights of evidence value (C) and frequency ratio value (F) of landslide affecters

    成灾因子 分级指标 I C F
    高程/m [0, 170] 0 0 0
    (170, 204] -0.49 -1.25 0.33
    (204, 306] 0.26 1.56 1.84
    (306, 442] -0.24 -0.72 0.58
    (442, 680] 0 -0.12 0
    坡度/(°) [0, 15] -0.41 -1.2 0.39
    (15, 40] 0.16 1.37 1.46
    (40, 55] -0.46 -1.12 0.35
    (55, 90] 0 -0.01 0
    坡向 平地 -1.84 -4.38 0.01
    0.15 0.37 1.40
    东北 -0.05 -0.14 0.89
    0.21 0.54 1.60
    东南 -0.36 -0.9 0.44
    -0.03 -0.08 0.93
    西南 -0.63 -1.55 0.23
    西 0.05 0.14 1.13
    西北 0.21 0.59 1.63
    0.45 1.2 2.85
    至公路距离/m > 50 -0.01 -0.12 0.99
    ≤50 0.05 0.12 1.11
    地层岩性
    (分级指标代号同图 1)
    Qal+pl -2.21 -5.19 0.01
    Qdl+el 0.77 2.44 5.83
    P1mn 0 -0.01 0
    P1q 0 -0.01 0
    C2hn 0 0 0
    D3x 0 -0.01 0
    D3h 0 -0.01 0
    D2y 0 -0.06 0
    S2s 0.16 0.48 1.43
    S1lr -0.22 -0.6 0.6
    S1l 0 -0.15 0
    O2b 0 -0.04 0
    O2g 0.51 1.27 3.26
    O1d -2.06 -4.79 0.01
    O1h 0 -0.04 0
    O1n 0 -0.04 0
    2sn 0 -0.01 0
    至断层距离/m > 100 0.01 0.24 1.03
    ≤100 -0.09 -0.24 0.81
    至河流距离/m > 50 0.01 0.19 1.03
    ≤50 -0.07 -0.19 0.85
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    表  2  主成分融合模型与优势耦合模型预测易发性等级转移矩阵

    Table  2.   Transition matrix between PCA fusion model and advantage fusion model

    所占比例/% 优势耦合模型易发等级
    极高 极低 合计
    主成分融合模型易发等级 极高 9.60 0.40 0.00 0.00 0.00 10.00
    0.40 14.34 5.26 0.00 0.00 20.00
    0.00 3.25 9.65 6.36 0.74 20.00
    0.00 0.33 3.85 10.60 5.22 20.00
    极低 0.00 1.67 1.25 3.04 24.04 30.00
    合计 10.00 20.00 20.00 20.00 30.00 100.00
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2019-03-08

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