基于证据权法的滑坡敏感性评价--以海地为例.pdf
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1、滑坡是指与母体脱离、经过滑动的岩土体,是三大致死自然灾害之一。滑坡敏感性是指某区域在现有地质环境条件下,发生滑坡等地质灾害的可能性以及被未来斜坡运动所影响的程度,国内通常称为易发性。从数学角度来讲,滑坡敏感性评价是一项映射分析,即在现有地质环境条件下计算斜坡失稳的空间概率。在生态脆弱区,滑坡等地质灾害频发,严重威胁着人民生命财产安全和生态环境稳定。因此,评价生态脆弱区的滑坡敏感性,对于科学合理制定生态环境保护措施具有重要意义1-2。从实地考察或遥感图像分析中收集滑坡敏感性研究所需数据主要包括滑坡清单、环境和触发因素。环境因素主要包括坡度、坡向、蓄水、岩性、地质构造与断层的距离、土壤类型、土壤厚
2、度、土地利用类型与变化等;触发因素包括日降雨量、降雨强度持续时间、地震和火山爆发3。滑坡敏感性评价方法主要包括启发式地形和敏感性分区、统计方法、确定性方法、概率方法等。从广义上讲,这些方法可分为定性和定量方法,定性方法包括分布分析或库存、地貌分析和专家(启发式)评基于证据权法的滑坡敏感性评价以海地为例摘要:震后生态脆弱区滑坡敏感性评价是当前环境保护领域中的一个重要研究方向。针对目前震后生态脆弱区滑坡敏感性评价中存在的问题,以海地为例,提出了一种基于证据权法和多源数据的滑坡敏感性评价方法。通过收集多源数据,选取高程、坡度、坡向、剖面曲率、地形起伏度5个地形因子和土地利用、植被指数两个生态因子建立
3、滑坡敏感性评价指标体系,再利用证据权法计算指标权重,最终得到滑坡敏感性评价结果。与传统信息量方法相比,该方法具有较高的准确性和可靠性,可为生态环境保护提供重要决策支持。关键词:生态脆弱区;滑坡敏感性评价;证据权法;多源数据中图分类号:P237P237文献标志码:B文章编号:1672-4623(2023)07-0078-04Landslide Sensitivity Evaluation Based on Weight-of-evidence Method:A Case Study of HaitiCAI Zirui1,RUAN Yike2,LIU Huajiao3(1.School of Ge
4、odesy and Geomatics,Wuhan University,Wuhan 430079,China;2.School of Geography and Information Engineering,China University of Geosciences,Wuhan 430074,China;3.Hubei Institute of Photogrammetry and Remote Sensing,Wuhan 430074,China)Abstract:Landslide sensitivity evaluation in post-earthquake ecologic
5、al fragile areas is an important research direction in the field of environ-mental protection.Aiming at the problems existing in landslide sensitivity evaluation in post-earthquake ecological fragile areas,we proposed alandslide sensitivity evaluation method based on weight-of-evidence method and mu
6、lti-source data in Haiti.By collecting multi-source data,weselected five topographic factors including elevation,slope,slope direction,profile curvature,terrain fluctuation,and two ecological factors in-cluding NDVI and land-use to establish the landslide sensitivity evaluation index system,and calc
7、ulated the weights of indexes by usingweight-of-evidence method.Finally,we obtained the landslide sensitivity evaluation result.Experimental results show that compared with con-ventional informative methods,the method has higher accuracy and reliability,and can provide important decision support for
8、 ecological environ-ment protection.Key words:ecological fragile area,landslide sensitivity evaluation,weight-of-evidence method,multi-source data(1.武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079;2.中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院,湖北 武汉 430074;3.湖北省航测遥感院,湖北 武汉 430074)蔡子睿1,阮一可2,刘华娇3收稿日期:2023-04-07;修回日期:2023-05-11。第一作者简介:蔡子睿(2002),研究方向为高
9、精度GNSS数据处理、遥感影像数据处理及应用研究,E-mail:。引文格式:蔡子睿,阮一可,刘华娇.基于证据权法的滑坡敏感性评价J.地理空间信息,2023,21(7):78-81.doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2023.07.019Jul.,2023Vol.21,No.7地 理 空 间 信 息GEOSPATIAL INFORMATION2023 年 7 月第21卷第 7 期第21卷第7期估技术,主要基于评估者的知识和经验;定量方法包括统计、确定性、概率等技术4-8。目前生态脆弱区滑坡敏感性评价研究中存在评价指标体系不完善、权重计算方法不合理等问题,因此本文提出了一种
10、基于证据权法与多源数据的生态脆弱区滑坡敏感性评价方法,并与传统信息量法进行了对比,以证明该方法的有效性。1研究区概况2010年1月12日海地发生了里氏7.0级的地震,震源位于海地首都太子港西南方25 km,即海地西部省莱奥甘附近,震源距离地表约13 km。据报道,这次地震共造成22万人死亡。太子港位于海地共和国西部,是海地首都和政治、经济、文化中心。太子港地形是一个圆形剧场,商业区靠近海边,而住宅区则逐渐拉升;气候属于热带雨林气候9。本文选取的研究区位于太子港东南方向。2数据来源与研究方法2.1数据来源本文采用的数据包括滑坡编目和高精度孕灾因子数据,滑坡编目利用已有资料获取;高精度孕灾因子数据
11、来源于激光雷达数据生成的1 m分辨率DEM和1 m分辨率的高分影像数据10。1)滑坡编目数据。通过整理分析甄别研究区已有滑坡灾害研究资料、遥感影像解译等方法建立研究区详细、可靠的滑坡空间分布矢量数据;再将矢量数据按1 m栅格大小转换为栅格图,共得到36 363个滑坡栅格单元,整个研究区栅格单元数为3 339 280个。2)孕灾因子数据。滑坡孕灾因子包括高程、坡度、坡向、剖面曲率、地形起伏度5个地形因子和土地利用、植被指数两个生态因子。地形因子均基于研究区的DEM数据,生态因子通过高分影像获取。2.2研究方法证据权法(WOE)常用于预测潜在的滑坡敏感区域11,通过定量数据驱动的方法对滑坡数据集进
12、行组合。利用WOE方法的先验概率可计算得到滑坡敏感性的条件概率以及负、正权值。先验概率的计算公式为:p S=Npix(slide)Npix(total)(1)式中,p S为发生滑坡S的条件概率;Npix(slide)为研究区域滑坡内的像素总数;Npix(total)为研究区域内的像素总数。条件概率的计算公式为:P SB=PSnBP B=NpixSnBNpix B(2)式中,NpixSnB为滑坡中参数类别B的像素总数;NpixB为参数类别B在总研究区域中的像素总数。WOE方法确定了所有关于该地区有无滑坡的预测原因因素的权重。W+i=ln PBiSPBiSW-i=lnPBiSPBiS(3)Ci=W
13、+i-W-i(4)式中,Bi为潜在的滑坡预测因素;Bi为缺乏潜在的滑坡预测因素;S为存在滑坡;S为不存在滑坡;W+i为正权重,表示存在可预测的因素;W-i为负权重,表明滑坡中没有可预测的因素;Ci为每个因子的敏感值,值越高,表明该因子对滑坡的响应和敏感性越高。WOE方法的适用条件是各证据因子与滑坡点的分布满足条件独立。本文假设它们具有独立性,对于证据因子,研究区内任一单元为滑坡单元的可能性,即R在实际应用中可表示为:lnR=W0+inWkii=12n(5)式中,W0=lnP0/(1-P0);P0为滑坡先验概率;Wki为第i个证据因子的权重;后验概率P后验=R/(1+R)。2.3对比方法为了验证
14、本文方法在滑坡敏感性评价中的准确性,本文选择传统的信息量方法进行对比。信息量法是根据已知的变形或破坏区域的现实情况和所得信息,将反映各影响区域稳定性因素的实测值转换为影响该区域稳定性的信息量值12。定量评价因子对结果影响程度的数学运算模型为:I=LNNiSiN S(6)式中,S为研究区单元格个数;N为滑坡灾害单元格个数;Si为某因子单元格个数;Ni为某因子内发生灾害的单元格个数。3滑坡因子整体敏感性分析评价根据研究区的高分影像数据和DEM,本文对高程、坡度、植被指数、土地利用类型、坡向、起伏度和剖面曲率7个孕灾因子进行分级;再利用该区域的滑坡矢量数据,基于WOE方法计算得到各因子等级蔡子睿等:
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