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权重线性组合与逻辑回归模型在滑坡易发性区划中的应用与比较 被引量:27
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作者 王进 郭靖 +1 位作者 王卫东 方理刚 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1932-1939,共8页
以贵州省为研究区对滑坡易发性进行研究,对预测方法进行比较。其步骤为:首先,选取年均降雨量、岩性、高程、坡向、地形地貌、坡度、至构造线距离、至水系距离、至铁路距离和至公路距离10项评价指标作为影响滑坡发生的致灾因子,分别采用... 以贵州省为研究区对滑坡易发性进行研究,对预测方法进行比较。其步骤为:首先,选取年均降雨量、岩性、高程、坡向、地形地貌、坡度、至构造线距离、至水系距离、至铁路距离和至公路距离10项评价指标作为影响滑坡发生的致灾因子,分别采用主客观权重线性组合(WLC)模型及结合确定性系数的逻辑回归模型(LR)分析研究区内各致灾因子与滑坡发生的相关性并建立预测模型;其次,基于ArcGIS平台完成贵州省滑坡易发性区划图,结合历史滑坡分布,应用熵值法对2个模型的区划结果进行验证和比较。最后,从模型原理、运行环境和适用条件等方面对2个模型进行比较和讨论。研究结果表明:WLC模型和LR模型的熵权分别为0.255和0.745,表明逻辑回归模型(LR)的区划结果与实际的滑坡情况吻合度更高。 展开更多
关键词 滑坡易发性区划 GIS 权重线组合 逻辑回归 贵州省
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基于GIS与ANN模型的地震滑坡易发性区划 被引量:32
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作者 许冲 徐锡伟 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期116-121,共6页
基于遥感数据、地理信息系统(GIS)技术和人工神经网络(ANN)模型,开展地震滑坡易发性区划研究。2010年4月14日玉树地震后,基于航片与卫星影像目视解译,并辅以野外调查的方法,在地震区圈定了2036处地震诱发滑坡。选择高程、坡度、坡向、... 基于遥感数据、地理信息系统(GIS)技术和人工神经网络(ANN)模型,开展地震滑坡易发性区划研究。2010年4月14日玉树地震后,基于航片与卫星影像目视解译,并辅以野外调查的方法,在地震区圈定了2036处地震诱发滑坡。选择高程、坡度、坡向、斜坡曲率、坡位、与水系距离、地层岩性、与断裂距离、与公路距离、归一化植被指数(NDVI)、与同震地表破裂距离、地震动峰值加速度(PGA)共12个因子作为地震滑坡易发性评价因子。这些因子均是应用GIS技术与遥感影像处理技术,基于地形数据、地质数据、遥感数据得到。训练样本中的滑动样本有两组,一组是滑坡区整个单滑坡体的质心位置,另一组是滑坡滑源区滑前的坡体高程最高的位置。应用这12个影响因子,分别采用这两组评价样本,基于ANN模型建立地震滑坡易发性索引图,基于GIS工具建立地震滑坡易发性分级图。分别应用训练样本中滑坡分布的点数据去检验各自的结果正确率,正确率分别为81.53%与81.29%,表明ANN模型是一种高效科学的地震滑坡易发性区划模型。 展开更多
关键词 地震滑坡 人工神经网络 滑坡易发性区划 地理信息系统
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基于不同因子筛选方法的LightGBM-SHAP滑坡易发性研究
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作者 陈丹璐 孙德亮 +1 位作者 文海家 辜庆渝 《北京师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期148-158,共11页
以重庆市黔江区为例,选取23个评价因子构建滑坡致灾因子数据库,利用地理探测器与皮尔逊-主成分分析2种因子筛选方法选择因子最优组合;基于Bayesian-LightGBM-SHAP混合模型进行滑坡易发性评价,并对模型精度进行验证,分析影响黔江区滑坡... 以重庆市黔江区为例,选取23个评价因子构建滑坡致灾因子数据库,利用地理探测器与皮尔逊-主成分分析2种因子筛选方法选择因子最优组合;基于Bayesian-LightGBM-SHAP混合模型进行滑坡易发性评价,并对模型精度进行验证,分析影响黔江区滑坡发生的主导因子.初始模型的AUC值为0.801,Pearson Correlation Coefficient-BayesianLightGBM模型AUC值为0.824,GeoDetector-Bayesian-LightGBM模型AUC为0.835;由因子重要性可知,多年平均降雨量、高程、POI核密度与距河流距离是滑坡发生的最主要因子,而输沙指数、水流动力指数与坡位对滑坡的发生影响较弱.因子筛选法-Bayesian-LightGBM相结合的混合模型能够提高模型的准确性,为构建合理因子数据库提供参考框架;通过与因子重要性的结合分析,验证了地理探测器能够准确探测各因子对滑坡发生的贡献值,突出各滑坡地理因子组合之间的相关性,从而探究各因子与滑坡之间的关系. 展开更多
关键词 滑坡易发性区划 地理探测器 皮尔逊相关系数 主成分分析 贝叶斯优化 LightGBM SHAP
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基于优化负样本采样策略的梯度提升决策树与随机森林的汶川同震滑坡易发性评价 被引量:2
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作者 郭衍昊 窦杰 +3 位作者 向子林 马豪 董傲男 罗万祺 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期251-265,共15页
强震诱发的滑坡具有数量多、分布广、规模大等特点,严重威胁人民生命财产安全。滑坡易发性评价能够快速预测灾害空间分布,对于减轻震后灾害的危险性具有重要意义。在同震滑坡易发性评价研究中,如何选取滑坡负样本并通过耦合机器学习模... 强震诱发的滑坡具有数量多、分布广、规模大等特点,严重威胁人民生命财产安全。滑坡易发性评价能够快速预测灾害空间分布,对于减轻震后灾害的危险性具有重要意义。在同震滑坡易发性评价研究中,如何选取滑坡负样本并通过耦合机器学习模型提高评价精度的对比研究仍需进一步研究。以山区汶川地震诱发的滑坡为研究区,首先选取地形地貌、地质环境、地震参数等10个滑坡评价因子,分析滑坡空间分布规律;其次因子共线性分析检验数据冗余,接下来采用频率比法(FR)选取极低、低易发区滑坡负样本点的采样策略;最后采用基于决策树演化改进的梯度提升决策树(GBDT)、随机森林(RF)和耦合模型(FR-GBD与FR-RF),开展了基于机器学习的同震滑坡易发性区划并进行精度评价。研究结果表明:①滑坡空间分布受到多层级因子控制;②模型预测精度为:FR-RF(AUC=0.943)>FR-GBDT(AUC=0.926)>RF(AUC=0.901)>GBDT(AUC=0.856);③在低易发区选择滑坡负样本可以明显提高易发性精度。研究成果可为滑坡易发性中负样本的选择和评价模型构建提供参考同时也为震后滑坡的防灾减灾提供理论支持。 展开更多
关键词 随机森林(RF) 梯度提升决策树(GBDT) 机器学习 频率比法(FR) 采样策略 同震滑坡 滑坡易发性区划
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基于随机森林-特征递归消除模型的可解释性缓丘岭谷地貌滑坡易发性评价 被引量:3
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作者 孙德亮 陈丹璐 +3 位作者 密长林 陈星宇 密士文 李晓琴 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期202-219,共18页
研究旨在基于随机森林-特征递归消除模型,通过SHAP算法(SHapley Additive exPlanation,SHAP)与部分依赖图(Partial Dependence Plot,PDP)对缓丘岭谷地貌区域进行滑坡易发性评价与内部机制解释,以期为地质灾害防治研究提供参考。利用优... 研究旨在基于随机森林-特征递归消除模型,通过SHAP算法(SHapley Additive exPlanation,SHAP)与部分依赖图(Partial Dependence Plot,PDP)对缓丘岭谷地貌区域进行滑坡易发性评价与内部机制解释,以期为地质灾害防治研究提供参考。利用优化随机森林算法对典型缓丘岭谷地区滑坡易发性进行研究,建立缓丘岭谷滑坡易发性评价模型;利用特征递归消除算法剔除噪声因子,选取地形地貌、地质构造、环境条件、人类活动5个类型16个因子构建重庆合川区滑坡致灾因子数据库;结合合川区754个历史滑坡点,利用随机森林算法对因子重要性进行排序,并根据专家经验法对研究区的滑坡易发性进行划分,将研究区的滑坡易发性分为极低、低、中、高、极高5个等级;应用部分依赖图对合川区滑坡发生影响大的因子进行解释和SHAP算法对个体滑坡进行局部解释。结果表明:与原模型相比,随机森林-特征递归消除模型测试集AUC值提高了0.019,证明了特征递归消除算法的有效性;训练集以及测试集的AUC值分别为0.769、0.755,具有较高的预测精度;缓丘缓坡地区在起伏较大地区滑坡密度较大,历史滑坡多集中于高易发地区;滑坡的空间分布具有不均匀性与复杂性,各致灾因子对滑坡发生的影响有着明显的区域特征与空间异质性,在缓坡丘陵地区多年平均降雨、高程、岩性3个因子对滑坡发生的影响最大;由SHAP算法对合川白塔坪上山公路滑坡事件进行解释,岩性与高程对滑坡起抑制作用,起伏度、坡度、归一化植被指数(NDVI)与POI核密度促进滑坡发生。综上所述,基于随机森林-特征递归消除模型在缓丘岭谷区滑坡易发性评价中具有较高的准确性,通过部分依赖图与SHAP算法对全局滑坡与个体滑坡发生的内在机理进行解释分析,有利于构建与完善不同地貌环境下滑坡易发性评价因子体系并探究滑坡内部决策机理,可为区域滑坡易发性评估与地质灾害防治提供参考。 展开更多
关键词 滑坡易发性区划 随机森林算法 缓丘岭谷区 特征递归消除算法 部分依赖图 SHAP算法
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基于不同因子分级的滑坡易发性区划对比--以万州区为例 被引量:7
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作者 孙德亮 马祥龙 +2 位作者 唐小娅 文海家 密长林 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第5期43-54,共12页
【目的】基于滑坡点属性与研究区全域点属性作为分类基础数据,对位于三峡库区的万州区滑坡易发性区划对比研究。【方法】选取高程、多年平均降雨量、地表切割深度、坡向、距道路距离、坡度、POI核密度、倾坡类型、岩性、归一化植被指数... 【目的】基于滑坡点属性与研究区全域点属性作为分类基础数据,对位于三峡库区的万州区滑坡易发性区划对比研究。【方法】选取高程、多年平均降雨量、地表切割深度、坡向、距道路距离、坡度、POI核密度、倾坡类型、岩性、归一化植被指数、曲率、地形起伏度、地形湿度指数等13个因子作为影响因子,分别对滑坡点属性与研究区全域点属性使用自然断点法进行因子分类,并通过两种分类结果构建模型预测研究区内滑坡易发程度的空间分布情况。【结果】以研究区全域点属性作为分类数据对应的曲线下面积(Area under curve,AUC)值为0.79,对应的模型测试集最高精度为0.755;以滑坡点属性作为分类数据对应的AUC值为0.85,对应的模型测试集最高精度为0.779;高程、地表切割深度和多年平均降雨量的重要性位于前3位,对滑坡的发生有较大影响。【结论】采用滑坡点属性确定因子分类标准建立的随机森林模型精确性和预测能力更优,可对万州区的滑坡灾害危险管理和影响因子分级研究提供参考。 展开更多
关键词 随机森林模型 因子分类 滑坡易发性区划 万州区 三峡库区
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基于GIS与改进层次分析法的奉节县滑坡易发性区划 被引量:21
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作者 许嘉慧 孙德亮 +2 位作者 王月 文海家 王丹舟 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期36-44,F0003,F0002,共11页
【目的】对三峡库区典型县域重庆市奉节县进行滑坡易发性区划,为该县防灾减灾与城市规划工作提供理论依据。【方法】选取地形地貌、地质条件、环境条件、人类工程活动及诱发因素共5个方面影响下的16个因子作为滑坡易发性影响因子,结合... 【目的】对三峡库区典型县域重庆市奉节县进行滑坡易发性区划,为该县防灾减灾与城市规划工作提供理论依据。【方法】选取地形地貌、地质条件、环境条件、人类工程活动及诱发因素共5个方面影响下的16个因子作为滑坡易发性影响因子,结合研究区1520个历史滑坡数据,构建地理空间数据库;在地理空间数据库中进一步利用改进后的层次分析法确定各影响因子权重,构建滑坡易发性模型,进行全域滑坡易发性仿真分析,并将结果划分为低、较低、中、较高、高共5种易发性等级。【结果】较高-高易发区历史滑坡数占滑坡总数的80.29%;区域仿真的受试者工作特征曲线的曲线下面积为0.764;90%新近滑坡点分布于滑坡易发性高-较高区域。【结论】基于改进后的层次分析法构建的滑坡易发性区划模型具有一定的准确性与预测能力。 展开更多
关键词 滑坡 滑坡易发性区划 改进层次分析法 GIS 奉节县 三峡库区
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基于GIS与随机森林的巫山县滑坡易发性区划 被引量:16
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作者 刘睿 施婌娴 +1 位作者 孙德亮 许嘉慧 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第3期86-96,共11页
【目的】对三峡库区典型县域巫山县进行滑坡易发性区划,为该县滑坡灾害风险管理和城市建设规划提供科学参考。【方法】选取地形地貌、地质条件、环境条件、人类工程活动及诱发因素共5个方面下的22个因子作为滑坡易发性影响因子,结合研究... 【目的】对三峡库区典型县域巫山县进行滑坡易发性区划,为该县滑坡灾害风险管理和城市建设规划提供科学参考。【方法】选取地形地貌、地质条件、环境条件、人类工程活动及诱发因素共5个方面下的22个因子作为滑坡易发性影响因子,结合研究区963个历史滑坡数据,以30m精度栅格建立滑坡影响因子地理空间数据库;进一步在地理空间数据库中,基于全体样本(包括滑坡点与非滑坡点),采用十折交叉验证选择训练和测试数据集;随后,利用随机森林进行模型训练,用训练好的模型对整个研究区进行全域滑坡易发性仿真分析,将结果划分为低、较低、中、较高、高5种易发性等级。【结果】混淆矩阵的准确率高达100%;受试者工作特征曲线训练数据、测试数据和全体数据的曲线下面积值均为1.000;高易发区面积占整个县面积的5.83%,而区内历史滑坡数占该县历史滑坡总数的35.72%;高程、多年平均降雨量、兴趣点核密度这3个因子对滑坡的发生有更大贡献。【结论】基于巫山历史滑坡数据和随机森林构建的滑坡易发性模型具有较高的准确性、稳定性以及良好的预测功能。 展开更多
关键词 滑坡 滑坡易发性区划 随机森林 三峡库区 巫山县
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基于逻辑回归的巫山县滑坡易发性区划研究 被引量:10
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作者 许嘉慧 张虹 +1 位作者 文海家 孙德亮 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第2期48-56,共9页
【目的】在已有文献研究基础上,构建基于逻辑回归的滑坡易发性评价模型,并与基于随机森林的模型进行分析比较,探讨出适用于三峡库区巫山县的滑坡易发性评价模型。【方法】选取地质条件、地形地貌、环境条件、人类工程活动等4方面影响下... 【目的】在已有文献研究基础上,构建基于逻辑回归的滑坡易发性评价模型,并与基于随机森林的模型进行分析比较,探讨出适用于三峡库区巫山县的滑坡易发性评价模型。【方法】选取地质条件、地形地貌、环境条件、人类工程活动等4方面影响下的22个因子作为滑坡易发性影响因子,根据研究区963处历史滑坡点,建立30m×30m栅格地理空间数据库;进一步在数据库中,按历史滑坡与非滑坡1∶10的比例构建地理空间数据样本集,基于十折交叉验证法选择最佳样本数据后,进行逻辑回归模型训练;最后,利用最佳样本训练后的模型,进行全域滑坡易发性仿真分析,并将结果划分为低、较低、中、较高、高共5种易发性等级。【结果】逻辑回归模型训练集、测试集的受试者工作特征曲线下面积(Area under curve,AUC)值分别为0.803和0.787;有63.24%历史滑坡落入面积比为26.26%的较高滑坡易发性区划中。【结论】基于逻辑回归和随机森林构建的滑坡易发性评价模型均具有良好的稳定性及预测功能,但随机森林模型性能优于逻辑回归模型性能,更适用于三峡库区滑坡易发性区划研究。 展开更多
关键词 滑坡易发性区划 逻辑回归模型 巫山县 三峡库区 随机森林模型
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基于可解释性机器学习的丘陵缓坡地区滑坡易发性区划研究 被引量:5
10
作者 张虹 辜庆渝 +3 位作者 孙诚彬 孙德亮 密长林 张凤太 《重庆师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第3期78-92,共15页
【目的】提出一种基于随机森林与Permutation Importance、PDP和LIME结合的可解释性模型,对滑坡易发性区划进行全局和局部解释,旨为滑坡灾害精准防治与城市规划提供理论依据。【方法】以重庆市江津区为例,选取地形地貌、地质构造、气象... 【目的】提出一种基于随机森林与Permutation Importance、PDP和LIME结合的可解释性模型,对滑坡易发性区划进行全局和局部解释,旨为滑坡灾害精准防治与城市规划提供理论依据。【方法】以重庆市江津区为例,选取地形地貌、地质构造、气象水文、环境条件和人类活动共5个方面的21个因子,结合江津区899个历史滑坡点,建立30 m×30 m精度的栅格空间数据库,按照滑坡与非滑坡1∶1的比例选取899个非滑坡点,利用随机森林算法构建滑坡易发性模型,将结果分为极低、低、中、高、极高等5个易发性等级,探讨了随机森林模型在三峡库区滑坡易发性区划中的普适性,最后通过Permutation Importance,PDP,LIME方法研究随机森林模型的可解释性。【结果】滑坡高-极高易发区内滑坡点数占历史总滑坡点的71.3%,面积占区域总面积的20.42%,混淆矩阵准确率为0.968,全体数据集AUC值达0.962。通过模型解释可知地形起伏度、年平均降雨量、坡度是滑坡易发性区划中最重要的因子,且地形起伏度、坡度为正影响,当年平均降雨量小于1300 mm时,对滑坡的发生也产生正影响。【结论】基于可解释性机器学习的滑坡易发性区划模型预测精度高,对滑坡的精准防治有重要的实践意义。 展开更多
关键词 随机森林 可解释机器学习 江津区 滑坡易发性区划 三峡库区
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基于因子强关联分析方法的滑坡易发性评价 被引量:8
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作者 刘瑞 李露瑶 +2 位作者 杨鑫 杨远陶 杨梅 《地球与环境》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期198-206,共9页
在滑坡易发性区划制图过程中,预测模型性能的优劣很大程度上取决于众多影响因子的选择和组合,如何选择滑坡影响因子以优化滑坡预测模型的性能是区域滑坡易发性评价的关键。本文提出一种基于强关联分析的Apriori算法,通过滑坡强关联分析... 在滑坡易发性区划制图过程中,预测模型性能的优劣很大程度上取决于众多影响因子的选择和组合,如何选择滑坡影响因子以优化滑坡预测模型的性能是区域滑坡易发性评价的关键。本文提出一种基于强关联分析的Apriori算法,通过滑坡强关联分析来从预选的15个滑坡影响因子中选择诱发灾害可能性最高的因子进行组合,进而利用随机森林构建滑坡易发性预测模型,并通过因子优化前后的结果对比衡量该方法对模型预测性能的影响。结果表明,经过优化后的因子组所得到的滑坡易发区域与实际的滑坡分布情况更加吻合、产生的预测模型精度更优。Apriori算法对滑坡影响因子组合方法加以改进,为更加精确的滑坡易发性预测提供一种新思路。 展开更多
关键词 APRIORI 因子筛选 随机森林 滑坡易发性区划
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贵州省规划铁路网滑坡危险性评估 被引量:2
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作者 李倩 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期3170-3175,共6页
基于地理信息系统(GIS)平台,结合贵州省中长期铁路网规划以及基于逻辑回归模型编制的贵州省滑坡易发性区划图,提出区域铁路网滑坡危险性评估的3项指标:沿线区域滑坡易发性、历史滑坡对线路的影响度以及线路设计速度,并进行相应的指标量... 基于地理信息系统(GIS)平台,结合贵州省中长期铁路网规划以及基于逻辑回归模型编制的贵州省滑坡易发性区划图,提出区域铁路网滑坡危险性评估的3项指标:沿线区域滑坡易发性、历史滑坡对线路的影响度以及线路设计速度,并进行相应的指标量化工作。基于可拓学理论,将铁路滑坡危险性划分为4个级别,建立铁路滑坡危险性综合评价的物元模型,完成研究区域内17段铁路的滑坡危险性评估。研究结果表明:在省级尺度上,贵州省中长期规划铁路网中,成都—贵阳铁路等4段铁路属于极高危险,长沙—昆明铁路等4段铁路属于高危险,贵阳—广州铁路等5段铁路属于中危险;铜仁—玉屏城际铁路等4段铁路属于低危险。评价结果可用于辅助贵州省铁路网的规划、建设和运营养护工作。 展开更多
关键词 铁路网 滑坡易发性区划 物元模型 危险评估
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