基于逻辑回归的巫山县滑坡易发性区划研究

[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30 m×30 m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.     

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

【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1 300 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。     

基于不同样本比例与超参数优化的滑坡易发性评价——以重庆市武隆区为例

【目的】以重庆市武隆区滑坡与非滑坡样本作为研究对象,探究不同滑坡与非滑坡样本比例与超参数优化对滑坡易发性模型准确性的影响。【方法】选取距河流距离、地形湿度指数、多年平均降水量、坡向、曲率、地形起伏度、距道路距离、坡度、POI核密度、归一化植被指数、高程等11个因子作为影响因子,在1∶1～1∶10作为正负样本比例范围内,采用网格搜索法与贝叶斯优化,基于XGBoost模型对研究区样本的滑坡易发性进行评价。【结果】随着样本数量中非滑坡数量的逐渐增加,XGBoost模型准确率逐步提升,曲线下面积（AUC）未发生明显改变,且较高、高易发区面积逐步减少,低、较低易发区面积逐步增加;基于超参数优化后XGBoost模型AUC值均得到提升,且贝叶斯优化后的XGBoost模型的滑坡易发性评价精度与运行速率更优。【结论】以1∶10作为正负样本比例,通过贝叶斯优化所构建的基于XGBoost模型的武隆区滑坡易发性模型具有更好的预测能力与预测稳定性。     

基于逻辑回归的重庆市城镇开发边界划定及影响因素分析

【目的】为控制城镇蔓延和保护生态空间格局，研究划定重庆市城镇开发边界，这对城镇规划与空间扩展具有重要现实意义。【方法】结合工程地质、水域环境、生态与农业、交通建设、社会经济共5类因子以及下属的12个二级因子构建城镇开发边界的划定体系；以2015年重庆市土地利用类型为基准，运用逻辑回归模型模拟未来城镇用地，基于评价结果划定2030年重庆市城镇开发边界并进行精度评价；运用地理探测器对城镇开发边界划定的影响因素进行因子分析和交互探究。【结果】逻辑回归模型划定2030年重庆市城镇开发边界为3 334.82 km2，初步构建了都市区城乡一体、协调发展的格局。模拟预测精确度和召回率分别位于0.8，0.7以上；准确率和Kappa系数分别为0.994，0.806；测试、训练和全体数据的AUC值均在0.95以上。其次，因子探测中的首位因子为夜间灯光数据和GDP数据。【结论】基于逻辑回归模型划定的城镇开发边界符合规划要求。重庆市内各区域发展差距较大，未来的城镇扩展预测规模：都市区最大，其次为一小时经济圈（除都市区），再次渝东北，最小的为渝东南地区，形成“多中心组团式”发展格局，体现了区域协同、高效发展。     

化学反应对半金属CrO2颗粒表面势垒影响的研究

介绍了一种有效的方法，通过强氧化剂KMnO4与半金属CrO2颗粒表面的Cr2O3绝缘层反应，系统地研究了不同表面势垒性质的CrO2颗粒电磁性能．实验结果表明，随着化学反应时间的增加，电阻率出现显著的下降，比磁化强度σ在反应时间为10min时出现极大值．通过XRD、XPS对处理后样品晶格结构及表面成分的分析，表明经KMnO4反应后，CrO2颗粒表面Cr2O3绝缘层被有效地去除了．同时，为改善CrO2颗粒表面性质提供了有效的实验途径．     

基于GIS与改进层次分析法的奉节县滑坡易发性区划

【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1 520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。     

化学反应对半金属CrO_2颗粒表面势垒影响的研究(九)

介绍了一种有效的方法,通过强氧化剂KMnO4与半金属CrO2颗粒表面的Cr2O3绝缘层反应,系统地研究了不同表面势垒性质的CrO2颗粒电磁性能.实验结果表明,随着化学反应时间的增加,电阻率出现显著的下降,比磁化强度σ在反应时间为10min时出现极大值.通过XRD、XPS对处理后样品晶格结构及表面成分的分析,表明经KMnO4反应后,CrO2颗粒表面Cr2O3绝缘层被有效地去除了.同时,为改善CrO2颗粒表面性质提供了有效的实验途径.     

山地斜坡灾变韧性大数据分析模型与应用研究——以城口县为例

【目的】山地斜坡因抵抗变形破坏的能力不足而常遇变形破坏致灾,因此需要对山地斜坡抵抗变形破坏的能力进行评价。【方法】采用典型实例,构建山地斜坡灾变韧性评价模型。选取高程、坡向、归一化植被指数、坡位、微地貌、岩性、坡度、曲率等13个因子作为山区斜坡灾变韧性的评价因子,结合研究区638个历史滑坡点,建立山地斜坡韧性评价地理空间数据库;进一步在地理空间数据库中,分别随机选取70%的灾变区域与非灾变区作为训练数据集,剩下的30%作为验证数据集;对样本数据进行逻辑回归模型训练,利用训练好的逻辑回归模型,对整个研究区斜坡的灾变韧性进行仿真分析,划分为低、较低、中、较高、高5种韧性等级。【结果】对训练数据集、验证数据集以及区域仿真结果,采用受试者工作特征曲线进行合理性检验,得到受试者工作特征曲线的下面积值分别为0.876,0.867和0.873,新近10个斜坡变形破坏点分布于中等-低韧性区域。【结论】基于历史数据挖掘分析构建的山地斜坡灾变韧性评价模型,具有较高的稳定性以及良好的斜坡灾变韧性评价可靠性。     

基于不同因子分级的滑坡易发性区划对比——以万州区为例

[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.     

基于随机森林算法的农村居民点用地适宜性评价——以重庆市合川区为例

【目的】为合理布局农村居民点，推进全域乡村规划发展，科学评价农村居民点用地适宜性提供参考。【方法】选取区位条件、生产属性、自然条件、社会经济等4类20个因子，构建农村居民点用地适宜性评价指标体系，选取重庆市合川区1 000个农村居民点作为正样本，并按1∶1的比例随机选取1 000个非农村居民点作为负样本，基于随机森林算法，构建农村居民点用地适宜性评价模型，利用自然断点法将研究区内农村居民点用地适宜性等级划分为适宜、一般适宜、不适宜共3类，根据评价结果提出合川区农村居民点用地适宜性分区的优化方案。【结果】1) 验证模型的有效性，得到训练数据、测试数据、全体数据的曲线下面积值分别为0.999、0.996和0.944，模型测试集最高精度为0.991，表明模型预测准确性高且稳定；2) 评价因子中坡度、距农村道路距离和地形起伏度对农村居民点用地适宜性评价结果的影响较大；3) 适宜区位于合川区中部、北部地势平缓的丘陵盆地，建议保留发展；一般适宜区多位于西南、东南部，以及距嘉陵江、涪江1 000 m范围外，建议内部改造；不适宜区位于南部、东南部岭谷，分布于三江两侧和华蓥山支脉云雾山一带，建议搬迁撤并。【结论】利用随机森林模型进行农村居民点用地适宜性评价的精度较高，可为农村居民点管控提供参考。