基于CF与优化RF模型耦合的泰山地区地质灾害易发性评价

[目的]针对泰山地区地质灾害频发这一现状,研究并构建地质灾害易发性评价模型,为该地区的地质灾害预防与治理工作提供参考。[方法]以泰山地区为研究区,采用确定性系数模型与粒子群算法优化RF模型耦合的方法,完成对研究区的地质灾害易发性评价。该方法是利用确定性系数(CF)模型计算影响因子对地质灾害的敏感值,作为模型训练的属性值,引入粒子群算法对随机森林(RF)模型进行参数寻优,提高模型对地质灾害的预测精度和准确度。选取坡度、距道路距离、土地利用类型、植被指数等11个影响因子,采用皮尔逊相关系数法和多重共线性检查进行影响因子筛选择优,绘制ROC和PR曲线对训练模型进行精度评价。[结果]CF-PSO-RF耦合模型相比单一SVR、单一RF和CF-PSO-SVR模型的极高易发区面积比例分别提高10.55%,10.04%和5.08%,AUC值分别提高14%,5.1%和1.7%,AP精度分别提高了11.7%,4.4%,1.2%。预测结果显示,泰山地区的极高、高易发区主要位于泰山景区、岱岳区北部等地形起伏和坡度较大的区域,面积所占比例为28.05%,涵盖了60.1%的地质灾害点;相反,低、极低易发区主要分布在建设用地、农田等地势平坦区域,面积比例为59.26%。[结论]将确定性系数模型与优化后RF模型耦合,相比单一模型精度有进一步的提升,又优于CF-PSO-SVR模型精度,评价结果符合实际情况。

基于I-CF模型的四川德格县滑坡危险性评价与区划

文章以德格县为研究区,以7 m DEM进行地形分析处理,并结合相关调查数据建立了德格县滑坡灾害数据库,通过选取的地震峰值加速度、断裂带、水系、坡度、坡向、高程、岩性等7个指标,在GIS技术支持下,利用信息量模型(I)、层次分析法模型(AHP)、确定性系数模型(CF)相互耦合对研究区灾害敏感性评价,再分析得到活动频率因素对研究区全县域进行危险性评价,将得到的结果分成4个区域,分别为高危险区、较高危险区、中危险区、低危险区,其中高、较高危险区占总面积2.23%。其中,滑坡灾害占总灾害的42%。评价结果与实际调查结果符合程度较高,能够为该地域未进行实地调查的地方进行相关滑坡灾害的预测预报,并对安全防治提供技术支持,亦可以为其他地区滑坡灾害危险性评价提供理论指导和技术参考。

基于GIS的滑坡CF多元回归模型及其应用

目前基于GIS滑坡变形失稳危险性评价方法均有各自的局限性。本文在基于数据的数学统计模型的基础上提出CF多元回归模型。通过将滑坡确定性稳定系数与回归模型的融合,在一定程度以解决了滑坡评价过程中影响因子的选择和量化的问题,有利于建立准确的滑坡分析模型。最后,将模型应用于云南小江流域,进行了该区的滑坡空间分布及稳定性分析。

基于CF法的震后泥石流频发区灾害主控因子研究

以汶川地震极震区都江堰深溪沟流域为研究区,在震后孕灾环境分析的基础上,得出该地区泥石流频发的主控因子为丰富的物源条件和易于灾害发生的地形地貌条件,并采用确定性系数CF法,定量分析了复杂地形地貌条件对泥石流灾害的影响程度,确定了该流域最有利于泥石流灾害发生的高程、坡度和坡向范围;并将研究结果和震后丰富的物源条件进行叠加分析,确定了主控因子共同作用下深溪沟流域泥石流灾害最危险的分布区域。研究结果为震后深溪沟流域泥石流灾害频发的成因分析及对震区的泥石流危险性评价和区划、防灾减灾提供依据。

基于统计方法耦合地理探测器的地质灾害易发性评价——以吕梁山区为例

[目的]以山西省吕梁市吕梁山区的离石、石楼、柳林三区(县)为例研究高精度地质灾害易发性评价模型,为该地区区域规划提供辅助决策支持。[方法]基于地理信息系统,以区域内525个历史灾害点及500个非灾害点为样本,选取19个地灾影响因素,应用地理探测器(geographic detectors,GD)判断各因素的相对重要性,在JupyterNotebook平台展开相关性检验并筛选指标因子,以信息量模型(information method,IM)为基础,利用灾害点计算其所提供的信息量的同时结合非灾害点提供信息量得到指标因子改进信息量模型(improved information method,IIM),并借助地理探测器空间分异性q值计算权重。利用综合确定性系数法(certainty factor,CF)分别建立GD-IIM,GD-IM,GD-CF,IM,CF,IIM共6大评价体系,采用自然断点分类法将研究区易发性依次划分为5,4,3个等级,以种子细胞面积指数(seed cell area index,SCAI)验证其分区结果准确性,采用ROC曲线对比模型结果精确度。[结果]经SCAI检验将各模型分为极低、低、高、极高4个等级,满足合理性要求,GD-IIM模型的灾易发性评价成功率、预测率分别为90.5%,85.5%,精度较高。[结论]双变量统计方法耦合地理探测器在构建研究区的易发性评价预测模型中表现出较为准确的结果。考虑非灾害点信息量进行模型构建比IM单一考虑灾害点信息量模型精度有所提升,适宜研究区的模型构建。

基于CF多元回归模型的地震滑坡危险性研究——以香港屯门为例

本文根据前人的研究成果以及对自1300年以来地震滑坡震例研究的基础上,选取了岩性、断裂距离、地震烈度、地形坡度、高程、水系等6个因子作为地震诱发滑坡的影响因子,并确定出各个因子在地震滑坡事件中的影响权重。通过GIS技术将滑坡确定性系数CF与回归模型相融合,建立CF值多元回归模型,以解决滑坡评价过程中影响因子的选择及量化的问题。最后,将模型应用于香港屯门地区,进行了该区的地震滑坡空间分布及稳定性初步分析。

基于CF-Logistic模型的雅砻江新龙段地质灾害易发性评价

为了减轻地质灾害对人类生产、生活的影响,通过易发性评价对地质灾害易发区进行划分,对于地质灾害防治具有重要意义。以雅砻江中上游新龙段为研究区,初选坡度、坡向、起伏度、坡形、工程岩组、降雨、与水系距离、与道路距离和与断层距离为评价因子。以236处地质灾害隐患点为依据,运用确定系数法计算各评价因子分级的确定性系数(CF),将CF值带入逻辑回归模型(Logistic),剔除未通过显著性检验的评价因子,建立了CF-Logistic模型。通过ArcGIS空间分析平台,对研究区进行了地质灾害易发性评价,并将单一的CF模型作对比,运用ROC曲线检验模型精度。结果表明:极高易发区最主要分布在贯通南北的G227线两侧,该处同时也是雅砻江主干两岸,面积为245.53 km 2,占比2.69%;高易发区主要分布在中部断层周围,面积573.48 km 2,占比6.28%;中、低、极低易发区面积分别为1518.54,4245.11,2553.05 km 2。模型精度结果显示:CF-Logistic模型(0.889)优于单一的CF模型(0.878),可以更加精确地划分研究区易发性分区。

基于AHP-CF法的白水江流域滑坡影响因子敏感性分析

根据野外调查和室内分析,选取坡度、坡向、坡高、工程地质岩组、岸坡结构、断裂构造、河流水系、降雨条件、人类工程活动作为白水江流域滑坡影响因子,运用AHP-CF法对上述因子进行滑坡敏感性分析,最终得到各因子的LSP值及其排名。结果显示:研究区滑坡对软硬相间岩类敏感性最强;对顺向坡、距离河流水系与道路小于1km、坡度为20°～40°及400～500mm年均降雨量值较为敏感;对坡向、坡高等因素敏感性较弱;对区内其它岩类、坡度为40°～90°及600～800mm年均降雨量值敏感性弱。

基于确定性系数法的梯田型黄土滑坡隐患影响因素分析

[目的]研究梯田型黄土滑坡隐患的影响因素,旨在揭示梯田型黄土滑坡隐患的形成机理,为防治梯田型黄土滑坡隐患提供科学依据。[方法]基于GEE云计算平台,以宁夏回族自治区彭阳县为研究区,使用随机森林算法,提取研究区梯田分布信息,并基于叠置分析确定了研究区梯田型黄土滑坡隐患的高、极高易发性分区,选取8个影响因素,采用确定性系数法进行了分析。[结果]①研究区梯田占全县总面积的47.28%,梯田影响范围内的正在变形区没有、潜在不稳定斜坡有86处。②梯田型黄土滑坡隐患高、极高易发性分区占研究区高、极高易发性分区总面积的46.68%,占研究区梯田总面积的27.64%。③降雨量、地层岩性、沟谷密度、坡向对研究区内梯田型黄土滑坡隐患的空间分布具有较强的控制作用。[结论]研究区梯田型黄土滑坡隐患的主要控制因素是降雨量与地层岩性,尤其是当降水量>450 mm,且存在第四系石质黄土夹古土壤地层的地区。

汶川县地震诱发崩滑灾害影响因素的敏感性分析

震后遥感影像与调查结果表明,汶川Ms8.0级地震在汶川县城约4083km2的区域内诱发了5528余处崩塌、滑坡灾害。利用GIS技术对地震地质灾害的分布与地层岩性、距断裂距离、坡度、高程等因素的关系进行统计分析,结合崩滑的确定性系数方法(CF),对诸影响因子进行敏感性分析,确定该区域内各因子最利于地震滑坡发育的数值区间,结果表明:地震崩塌滑坡主要分布在元古界、震旦系、二叠系硬质岩石分布的地层里,坡度为大于40°的坡体上;活动断裂10km缓冲区内,未动断裂6km缓冲区内崩滑密集分布;崩滑发育较有利的高程范围位于1000～2500m;相对高差范围位于600～1000m之间,岷江干流对崩滑分布起绝对控制作用。分析得出影响本次崩塌滑坡分布的因子具有地震波传播介质效应和距离效应;由地震产生的崩滑与降雨诱发的崩滑在岩性、坡度的发生区间上有较为明显的区别;并为进行其他地区区域地震崩滑灾害稳定性评价提供了可以借鉴的科学依据。

1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析

基于前人的研究和龙陵地震滑坡的调查资料,选取了地层岩性、断裂、地震烈度、震中距、地形坡度、坡向、高程、水系等8个因子作为1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子。利用GIS强大的空间分析能力,结合滑坡确定性系数(CF)的方法,对1976年龙陵地震诱发滑坡的诸影响因子进行敏感性分析,确定了该区域内各因子最利于地震滑坡发育的数值区间,为进一步区域地震滑坡稳定性评价奠定基础。

基于GIS与确定性系数分析方法的汶川地震滑坡易发性评价

汶川Ms 8.0级大地震诱发了数以万计的滑坡灾害。在大约48678 km2的滑坡影响区域内,作者采用震后遥感影像解译并结合野外调查的方法,共解译出48007处滑坡。应用GIS技术,建立了汶川地震诱发滑坡灾害及相关地形、地质空间数据库。采用地震滑坡确定性系数分析方法,分析了地震滑坡关于地震烈度、岩性、坡度、断层、高程、坡向、河流与公路等8个因素的易发程度。基于GIS栅格分析方法,分别对16种不同影响因子组合类型进行地震滑坡易发性评价。最后,应用AUC(Ar-ea Under Curve,评价曲线下面积)方法得到最佳因子组合及其对应的评价结果,使用自然分类法则方法将研究区按滑坡易发程度分为极高易发区、高易发区、中易发区、低易发区与极低易发区5类,极高易发区与高易发区面积之和约11690.46km2,占研究区总面积的24.02%,其中发育滑坡面积为524.84 km2,占滑坡总面积的73.73%。结果表明了极高与高易发区与实际滑坡之间有着良好的一致性,方法的评价结果成功率(AUC值)达到82.107%。

云南省新平县滑坡预警区划研究

以新平县为研究区,采用确定性系数(CF)方法分析滑坡与地质环境因子各区段(类型)之间的敏感性关系,得出各因子不同区段(类型)的敏感性大小,并运用Logistic回归分析方法建立预警区划模型,认为坡度、岩组、年均降雨量、高程、构造等五个因子是影响研究区滑坡发生的敏感性因子,建立Logistic概率预测模型,并对研究区进行五级预警区划,区划结果对该区预警工作有积极的指导意义。

云南小江流域滑坡关键影响因子研究

确定诱发滑坡失稳的关键因素是滑坡研究的一个重要内容。采用不同影响因子图层进行危险性分区结果存在明显差异,这是由于每一因子对于滑坡变形失稳的贡献程度不同,即不同影响因子与滑坡的相关性不同。在进行滑坡灾害分析时,必须首先确定影响滑坡的关键因子以建立准确的统计分析模型。采用滑坡确定性系数的合并检验方法,在GIS中对云南小江流域进行了滑坡影响因子分析,并确定了影响滑坡的关键性因子。据此建立的多元统计分析预测模型经检验具有较高精度,可以为小江流域的灾害防治、规划建设提供科学依据。

基于SRTM DEM的地形起伏度对天水市黄土滑坡的影响分析

以天水市辖区30 m分辨率的SRTM DEM数据为基础,首先利用GIS空间分析模块中邻域统计分析法,依次选取2×2、3×3、4×4、…、28×28、29×29、30×30共29个矩形邻域分析窗口,运用均值变点分析法进行最佳计算单元的计算分析。结果表明:12×12的网格大小(12.96×10~4m^2)为曲线突变的拐点,作为曲线由陡变缓的阈值,确定12×12的网格大小(12.96×10~4m^2)为研究区地形起伏度计算的最佳单元,生成研究区地形起伏度分级图。进而采用确定性系数法(CF)、证据权法、信息量法和条件概率法对研究区发育的黄土滑坡灾害与地形起伏度之间的相关关系进行了定量分析。研究结果表明,区内地形起伏度影响因子层中地形起伏度60~120 m的分级因子层为黄土滑坡灾害的易发因子层,而其中60~90 m区间的值最大,为黄土滑坡灾害的优势因子区间,对滑坡的响应最敏感。

基于确定性系数模型的地质灾害多因子权重计算方法

地质灾害影响因子权重的确定是区域地质灾害评价和预警模型研究的关键。本文采用确定性系数模型（CF）实现复杂多因子数据的同区间量化,基于CF值直接代表着各因子对地质灾害的贡献这一物理基础,提出了一种基于CF的多因子叠加确定权重法。该方法通过三步完成权重计算：（1）基于CF的地质灾害各影响因子量化,使得各影响因子取值均介于0-1;（2）所有影响因子逐级叠加计算,计算所有因子的相对贡献值;除某计算因子外,其他所有影响因子的逐级叠加计算,得到除某计算因子外的其他所有因子的相对贡献值;（3）通过相减的方法,得到某计算因子的相对贡献值。同样方法分别得到所有因子的相对贡献值,最后归一化处理分别得到所有因子的权重。最后,以区域显式统计预警模型中潜势度计算为例,分区计算确定了地质灾害各影响因子的权重,并以潜势度计算结果进行效果检验,验证了基于CF的多因子叠加确定权重法的有效性和实用性。

小净距空间交叉隧道台阶法施工安全性研究

为分析小净距交叉隧道台阶法施工过程中新建隧道和既有隧道的衬砌安全性,基于断裂力学的Griffith准则,提出了判定衬砌开裂的开裂安全系数CF,并假定CF>1时衬砌开裂,CF<1时衬砌安全;依托实际工程,结合开裂安全系数和规范中的衬砌截面安全系数,采用有限元软件ANSYS分析交叉隧道的衬砌安全性。分析发现:施工过程中,交叉断面新建隧道衬砌环向安全系数小于纵向安全系数,但基本满足规范要求;既有隧道二次衬砌开裂安全系数CF远小于1,其开裂安全系数CF云图关于新建隧道轴线对称。分析结果对新建隧道的施工和既有隧道衬砌的防护具有重要意义。

基于改进主观Bayes方法的不确定推理模型设计

通过分析主观Bayes方法与专家系统中不确定推理的研究现状,提出了一种加入可信度的主观Bayes方法模型。该方法消除了可信度CF和规则成立的充分性量度LS之间可能存在的不一致性,减少了后验概率对先验概率的依赖,并在森林病虫害专家系统中进行应用实现。

人工鱼群算法在FPN参数优化中的应用

模糊产生式规则置信度的确定在很大程度上依赖专家的经验,难以获得精确的结果。针对该问题,将人工鱼群算法引入模糊Petri网(FPN)的置信度寻优过程中,提出一种基于改进人工鱼群算法的参数优化算法,不依赖于经验数据,对初始输入无严格要求。实验结果表明,该算法训练出的模糊Petri网参数正确率较高,能提高FPN的自学习能力,降低实际应用难度。

目标类型识别的改进灰关联模型

针对防空作战目标类型识别的具体需求,分析了传统和广义灰关联模型在处理数据时存在的不足之处,建立了基于熵权法的改进灰关联目标类型识别模型。首先,为了提高空情数据的利用率,运用熵权法对数据熵值进行描述而后客观地赋予权重;其次,用置信度取代数据的绝对差值,更加准确地描述数据间相对差异的偏差情况;最后,对模型输出结果进行离散化处理,增强了模型的区分能力。用实例对模型进行检验,结果表明:该模型准确、简单且识别率高。