基于信息量耦合卷积神经网络的黄土高原滑坡灾害空间分布与易发性评价——以河南省济源市为例

邓杰, 邓杨, 乔少南, 王沙沙, 孔嘉旭. 基于信息量耦合卷积神经网络的黄土高原滑坡灾害空间分布与易发性评价——以河南省济源市为例[J]. 地质与资源, 2024, 33(6): 836-845. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.06.012
引用本文: 邓杰, 邓杨, 乔少南, 王沙沙, 孔嘉旭. 基于信息量耦合卷积神经网络的黄土高原滑坡灾害空间分布与易发性评价——以河南省济源市为例[J]. 地质与资源, 2024, 33(6): 836-845. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.06.012
DENG Jie, DENG Yang, QIAO Shao-nan, WANG Sha-sha, KONG Jia-xu. SPATIAL DISTRIBUTION AND SUSCEPTIBILITY EVALUATION OF LANDSLIDE DISASTERS IN LOESS PLATEAU BASED ON INFORMATION-CNN COUPLING MODEL: A Case Study of Jiyuan City in Henan Province[J]. Geology and Resources, 2024, 33(6): 836-845. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.06.012
Citation: DENG Jie, DENG Yang, QIAO Shao-nan, WANG Sha-sha, KONG Jia-xu. SPATIAL DISTRIBUTION AND SUSCEPTIBILITY EVALUATION OF LANDSLIDE DISASTERS IN LOESS PLATEAU BASED ON INFORMATION-CNN COUPLING MODEL: A Case Study of Jiyuan City in Henan Province[J]. Geology and Resources, 2024, 33(6): 836-845. doi: 10.13686/j.cnki.dzyzy.2024.06.012

基于信息量耦合卷积神经网络的黄土高原滑坡灾害空间分布与易发性评价——以河南省济源市为例

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目“西北黄土高原区地质灾害智能监测预警系统应用示范”(DD20230443);中央高校基本科研业务费专项资金-长安大学优秀博士学位论文培育资助项目“滑坡机理与启滑判据”(CHD 300102262713, 长安大学); 河南省财政项目“河南省卢氏县1:5万地质灾害风险调查(普查)评价”(豫地灾项目[2021]50号)
详细信息
    作者简介: 邓杰(1990—), 男, 高级工程师, 主要从事水文地质与工程地质方面的科研工作, 通信地址河南省郑州市高新技术产业开发区莲花街56号, E-mail//453709066@qq.com
    通讯作者: 孔嘉旭(1994—), 男, 博士, 主要从事黄土灾害地质方面的科研工作, 通信地址陕西省西安市雁塔区雁塔南路126号, E-mail//1052938693@qq.com
  • 中图分类号: P642.22

SPATIAL DISTRIBUTION AND SUSCEPTIBILITY EVALUATION OF LANDSLIDE DISASTERS IN LOESS PLATEAU BASED ON INFORMATION-CNN COUPLING MODEL: A Case Study of Jiyuan City in Henan Province

More Information
  • 通过野外调查和资料收集, 选择地形地貌、基础地质、气象水文、人类活动、岩土体性质以及植被覆盖共计18个影响因子, 基于信息量模型和卷积神经网络模型构建耦合模型对河南省济源市开展滑坡易发性评价研究, 利用GIS空间分析量化了滑坡空间分布特征. 结果表明, 研究区滑坡灾害整体呈聚集分布, 具有多个核密度高值中心; 滑坡极低、低、中、高和极高易发性区面积占比分别为45.04%、34.58%、8.67%、9.12%和2.57%. 极高和高易发区主要特征为断层发育、地质环境脆弱以及水力侵蚀. 中易发区滑坡密度最高, 为0.804个/km2. ROC曲线和AUC值表明评价结果准确性较好, 耦合模型预测能力具有可靠性. 滑坡影响因子敏感度分析前五位分别为距道路距离、距断层距离、坡向、地形粗糙度以及侵蚀程度和类型. 本研究可为黄土高原城镇滑坡地质灾害的预测和防治工作提供科学依据.

  • 加载中
  • 图 1  研究区地貌及滑坡分布

    Figure 1. 

    图 2  研究区滑坡分布与核密度估计

    Figure 2. 

    图 3  黄土高原滑坡易发性分区图

    Figure 3. 

    图 4  滑坡易发性评价因子分级图

    Figure 4. 

    图 5  评价因子分级信息量值与滑坡分布百分比

    Figure 5. 

    图 6  信息量-积卷神经网络耦合模型ROC曲线及AUC值

    Figure 6. 

    图 7  滑坡影响因子贡献率排序

    Figure 7. 

    表 1  滑坡易发性影响因子数据源信息

    Table 1.  Impact factor data sources of landslide susceptibility

    类型 影响因子 数据来源 数据类型 分辨率/m
    地形地貌 高程 基于SAGA 7.0软件和ASTER 30 m-DEM计算和提取 连续型 30
    坡度 连续型 30
    坡向 连续型 30
    曲率 连续型 30
    地形粗糙度 连续型 30
    地形起伏度 连续型 30
    地表切割度 连续型 30
    地形位置指数(TPI) 连续型 30
    基础地质 距断层距离 中国国家地质资料数据中心 连续型 500
    风化层厚度 美国NASA DACC 连续型 1000
    侵蚀类型 中华人民共和国行业标准SL190—96《土壤侵蚀分类分级标准》 离散型 1000
    气象水文 距河流距离 中国1∶ 400万主要基础数据集 连续型 500
    地形湿度指数(TWI) 基于SAGA 7.0软件和ASTER 30 m-DEM计算和提取 连续型 30
    降水量 中国气象数据网 连续型 1000
    岩土体性质 黏粒含量 Predictive Soil Mapping with R 连续型 1000
    人类活动 距道路距离 中国1∶ 400万主要基础数据集 连续型 500
    人口密度 美国NASA SEDAC 连续型 1000
    植被覆盖 归一化植被指数(NDVI) Landsat-8遥感影像 连续型 1000
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    表 2  信息量-积卷神经网络模型滑坡易发性分区结果

    Table 2.  Landslide susceptibility zonation based on information-CNN coupling model

    易发性分区 区域面积/
    km2
    面积占比/
    %
    滑坡数量/
    滑坡数量占比/
    %
    滑坡密度/
    (个/km2
    极低易发区 969.29 45.04 139 34.41 0.143
    低易发区 744.166 34.58 62 15.34 0.083
    中易发区 186.654 8.67 150 37.13 0.804
    高易发区 196.386 9.12 25 6.93 0.127
    极高易发区 55.426 2.57 28 6.18 0.505
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    表 3  滑坡易发性影响因子共线性分析

    Table 3.  Collinearity analysis of landslide susceptibility influencing factors

    影响因子 方差膨胀系数(TOL) 容忍度(VIF) 影响因子 方差膨胀系数(TOL) 容忍度(VIF)
    高程 0.112 8.896 侵蚀类型 0.249 4.015
    坡度 0.126 8.176 风化层厚度 0.284 3.523
    坡向 0.463 2.160. NDVI 0.265 3.778
    曲率 0.404 2.474 距断层距离 0.150 6.665
    地表粗糙度 0.837 5.785 距河流距离 0.186 5.379
    地表起伏度 0.479 2.653 距道路距离 0.830 1.885
    地形切割度 0.229 4.234 降水量 0.158 6.342
    TPI 0.172 5.829 人口密度 0.214 4.681
    TWI 0.331 3.025 黏粒含量 0.460 2.174
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出版历程
收稿日期:  2023-09-15
修回日期:  2023-09-28
刊出日期:  2024-12-25

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