GIS支持下基于CF和CF-LR模型的恩施州滑坡灾害易发性评价

于小曼, 简文星, 邵山, 王浩, 简志华, 吴凯锋, 张峰. GIS支持下基于CF和CF-LR模型的恩施州滑坡灾害易发性评价[J]. 地质与资源, 2024, 33(5): 716-724. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.05.012
引用本文: 于小曼, 简文星, 邵山, 王浩, 简志华, 吴凯锋, 张峰. GIS支持下基于CF和CF-LR模型的恩施州滑坡灾害易发性评价[J]. 地质与资源, 2024, 33(5): 716-724. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.05.012
YU Xiao-man, JIAN Wen-xing, SHAO Shan, WANG Hao, JIAN Zhi-hua, WU Kai-feng, ZHANG Feng. LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY ASSESSMENT FOR ENSHI, HUBEI PROVINCE: With GIS-based certainty factor and certainty factor-logistic regression coupling model[J]. Geology and Resources, 2024, 33(5): 716-724. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.05.012
Citation: YU Xiao-man, JIAN Wen-xing, SHAO Shan, WANG Hao, JIAN Zhi-hua, WU Kai-feng, ZHANG Feng. LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY ASSESSMENT FOR ENSHI, HUBEI PROVINCE: With GIS-based certainty factor and certainty factor-logistic regression coupling model[J]. Geology and Resources, 2024, 33(5): 716-724. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.05.012

GIS支持下基于CF和CF-LR模型的恩施州滑坡灾害易发性评价

  • 基金项目:
    湖北省重点研发计划项目“特大暴雨下山区重大滑坡致灾机制与风险防范关键技术研究”(2021BCA219);湖北省地质局科技项目“湖北地质灾害形成机理、早期识别与监测预警研究”(KJ2022-14)
详细信息
    作者简介: 于小曼(1996-), 女, 硕士, 主要研究方向为地质灾害风险评价, 通信地址湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号, E-mail//1213399426@qq.com
    通讯作者: 简文星(1967-), 男, 博士, 教授, 主要从事岩土工程与工程地质等方面的教学和科研工作, 通信地址湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号, E-mail//wxjian@cug.edu.cn
  • 中图分类号: P642.2

LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY ASSESSMENT FOR ENSHI, HUBEI PROVINCE: With GIS-based certainty factor and certainty factor-logistic regression coupling model

More Information
  • 湖北省恩施州内地质条件复杂, 境内地质灾害数量众多, 尤以滑坡为甚. 以该州为研究范围, 择取了包括地表坡度、斜坡坡型、坡向、构造、道路、地表水系、地层岩性、植被覆盖率8个方面的影响因素, 基于ArcGIS平台统计分析空间数据的功能, 分别采用确定系数模型及确定系数和逻辑回归耦合模型的方法进行区域滑坡地质灾害易发性评价, 再通过对验证集灾害点在各个分区内的遍布情况和AUC值的比对进行两种模型的精度验证. 结果表明两种模型易发性分区结果大体上一致, 耦合模型的精度略高一筹. 基于该组合模型计算出的易发值, 将恩施州滑坡灾害易发性等级划为低易发区、中易发区、高易发区和极高易发区, 为该地区地质灾害防治提供支撑.

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  • 图 1  恩施州地质灾害分布图

    Figure 1. 

    图 2  易发性评价因子分级图

    Figure 2. 

    图 3  两种模型下易发性分区图

    Figure 3. 

    图 4  两种模型ROC曲线

    Figure 4. 

    表 1  易发性评价因子相关性矩阵

    Table 1.  Correlation matrix of susceptibility evaluation factors

    因子图层 高差 坡向 坡度 斜坡坡型 植被覆盖率 地层岩性 断层 道路 水系
    高差 1
    坡向 0.01313 1
    坡度 0.92533 0.02329 1
    斜坡坡型 0.01085 0.02547 0.02339 1
    植被覆盖率 0.17952 0.00423 0.17875 0.03787 1
    地层岩性 0.02632 0.01724 0.02218 0.00610 0.01497 1
    断层 0.00560 -0.00196 -0.00225 0.00408 0.00416 -0.05787 1
    道路 0.17085 -0.00548 0.15462 0.00536 0.13018 -0.01968 0.04191 1
    水系 -0.04701 0.07083 -0.03119 0.02910 0.20345 0.09732 0.0.953 0.12175 1
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    表 2  评价因子分级CF值

    Table 2.  CF values for susceptibility evaluation factors of different levels

    评价因子 因子分级 分级面积/km2 总面积/km2 灾害点数量 CF 评价因子 因子分级 分级面积/km2 总面积/km2 灾害点数量 CF
    坡度/(°) 0~10 5540.77 24114.61 346 -0.284964 构造缓冲区/m <200 1130.32 24114.61 109 0.253111
    10~20 8734.40 24114.61 862 0.115080 200~400 1858.81 24114.61 232 0.290977
    20~30 6237.48 24114.61 657 0.170872 400~800 2390.85 24114.61 245 0.116375
    30~40 2759.73 24114.61 200 -0.170179 800~1 200 2665.46 24114.61 254 0.044571
    40~50 716.21 24114.61 40 -0.360499 1 200~1 600 449.68 24114.61 24 -0.320114
    >50 126.02 24114.61 1 -0.909141 >1 600 15619.49 24114.61 1242 -0.092267
    坡向 2714.20 24114.61 240 0.012337 水系缓冲区/m <100 2035.76 24114.61 337 0.556090
    北东 2518.64 24114.61 192 -0.127117 100~200 1862.31 24114.61 335 0.501733
    3183.82 24114.61 266 -0.043347 200~400 940.35 24114.61 188 0.526812
    南东 2591.82 24114.61 179 -0.209194 400~600 545.75 24114.61 87 0.446493
    2879.75 24114.61 271 0.071968 600~800 90.50 24114.61 18 0.651735
    南西 3726.70 24114.61 354 0.080610 >800 18639.94 24114.61 1141 -0.326288
    西 3052.96 24114.61 282 0.054526 地层岩性 69.93 24114.61 11 0.444838
    北西 3446.71 24114.61 322 0.065182 Ⅱ-1 385.41 24114.61 29 -0.13843
    植被覆盖率 极低 92.34 24114.61 13 0.379641 Ⅱ-2 77.54 24114.61 7 0.032569
    197.26 24114.61 42 0.589821 Ⅱ-3 329.75 24114.61 35 0.177189
    1275.49 24114.61 258 0.568245 Ⅱ-4 1062.29 24114.61 90 -0.029889
    4836.33 24114.61 845 0.500153 Ⅱ-5 4818.06 24114.61 446 0.056558
    极高 17713.18 24114.61 948 -0.387179 Ⅱ-6 1591.50 24114.61 454 0.693853
    道路缓冲区/m <100 873.59 24114.61 185 0.587606 3538.93 24114.61 380 0.186670
    100~200 1319.42 24114.61 309 0.627091 Ⅳ-1 6411.62 24114.61 340 -0.392798
    200~400 2533.54 24114.61 302 0.267347 Ⅳ-2 5749.23 24114.61 313 -0.376615
    400~600 1746.53 24114.61 165 0.075578 80.33 24114.61 1 -0.857466
    600~800 976.43 24114.61 111 0.231764 斜坡坡型 凸型 10554.51 24114.61 984 0.063255
    800~1 200 431.59 24114.61 27 -0.283672 直线和阶梯型 3543.94 24114.61 350 0.115706
    1 200~1 600 402.40 24114.61 13 -0.630077 凹型坡 10016.01 24114.61 772 -0.117440
    >1 600 15831.12 24114.61 994 -0.281053
    注:Ⅰ—第四系松散松软土类;Ⅱ-1—中-厚层状坚硬石英岩、石英砂岩岩组;Ⅱ-2—块状-厚层状较坚硬砂岩、砾岩岩组;Ⅱ-3—厚层状坚硬、较坚硬泥砾岩岩组;Ⅱ-4—薄-厚层状较坚硬至软弱砂岩、泥质粉砂岩夹长石石英砂岩、页岩,煤层与泥岩、页岩互层岩组;Ⅱ-5—薄层-中厚层状软弱页岩、粉砂岩、泥岩岩组;Ⅱ-6—薄层-中厚层状软弱泥质粉砂岩、页岩岩组;Ⅲ—薄-中厚层状坚硬、较坚硬泥灰岩、灰岩、瘤状灰岩、硅质岩、龟裂纹灰岩夹软弱页岩、泥岩、炭质页岩及煤层或瘤状灰岩与页岩互层岩组;Ⅳ-1—薄-厚层状坚硬灰岩、白云岩、白云质灰岩、灰质白云岩、泥质白云岩岩组;Ⅳ-2—中-厚层状坚硬、较坚硬灰岩、燧石结核灰岩岩组;Ⅴ—中-厚层块状坚硬白云岩夹白云质粉砂岩岩组.
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    表 3  基于CF模型的逻辑回归分析结果

    Table 3.  Results of logistic regression analysis based on CF model

    回归项 B SE wals df sig
    坡度 1.801 0.209 7.397 1 0.000
    构造 2.379 0.300 6.293 1 0.000
    地表水系 2.231 0.120 3.476 1 0.000
    道路 1.122 0.084 1.788 1 0.001
    地层岩性 2.398 0.131 3.348 1 0.000
    植被覆盖率 2.145 0.105 4.180 1 0.003
    斜坡坡型 0.210 0.002 0.170 1 0.001
    坡向 1.630 0.428 14.511 1 0.000
    常量 1.071 0.059 3.387 1 0.000
    注: B为各因子回归系数, SE为标准误差, wals为卡方值, df为自由度, sig为显著性.
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    表 4  易发性分区结果

    Table 4.  Results of susceptibility zoning

    易发性分区 CF模型 CF-LR模型
    低易发区 30.27 40.35
    中易发区 34.75 32.57
    高易发区 24.84 13.62
    极高易发区 10.15 14.35
    注: 数值为各分区面积占比(%).
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    表 5  研究区滑坡易发分区的检验结果

    Table 5.  Test results of landslide susceptibility zoning in the study area

    易发性分区 CF模型 CF-LR模型
    面积占比Si/% 灾害点比例Gi /% Ri 面积占比Si /% 灾害点比例Gi /% Ri
    低易发区 30.27 7.02 0.23 40.35 6.45 0.16
    中易发区 34.75 21.44 0.62 32.57 18.60 0.57
    高易发区 24.84 31.50 1.27 13.62 32.07 2.35
    极高易发区 10.15 40.04 3.95 14.35 42.88 2.99
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出版历程
收稿日期:  2022-11-24
修回日期:  2022-12-12
刊出日期:  2024-10-25

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