基于RF和SVM模型的东川泥石流易发性评价研究

泥石流具有很大的破坏力,尤其是在山区,严重威胁着人民的生命财产安全,因此研究山区泥石流易发性评价对国土空间规划、防灾减灾及制定合理的泥石流防治措施等具有重要意义.以泥石流多发地东川区为例,采用随机森林(RF)、支持向量机(SVM)两种机器学习算法,以流域单元作为评价单元,在识别泥石流点的基础上,选取15个指标因子构建山...     

基于机器学习混合模型的滑坡易发性评价

安康市汉滨区地质环境脆弱,滑坡频发对当地居民生命财产安全造成严重威胁,针对该区域进行滑坡易发性评价是滑坡防治的有效措施。自适应提升模型和随机森林模型作为新颖的集成学习方法被应用至中外滑坡易发性评价研究中,但基于两者的混合模型在滑坡易发性中的应用研究尚未开展。为对比混合模型与单一模型的滑坡易发性评价精度,根据地质灾害详查资料圈定509处滑坡,结合研究区地质环境背景,选取高程、坡度、坡向、年均降雨量、地层岩性等13类因子进行评价。受试者工作特性曲线(receiver operating characteristic curve, ROC)结果表明,同单一模型相比,混合模型的训练集正确率和验证集预测率均为最高;混合模型的高易发区滑坡密度达到1.94,高于随机森林(1.86)和自适应提升模型(1.68);通过区内三处历史滑坡进行验证,结果显示区划结果与滑坡分布相吻合,说明自适应提升-随机森林混合模型可作为滑坡易发性评价的新方法,其区划结果可为滑坡防治与土地利用规划提供借鉴。     

基于SVM-LR模型的滑坡易发性评价——以临潼区为例

以临潼区作为研究区,在收集资料的基础上,选取12类影响因素作为评价因子,采用滑坡相对点密度分析滑坡点与评价因子的空间分布关系,通过Spearman对因子相关性进行分析,剔除地形起伏度因子;分别采用支持向量机模型(support vector machine,SVM)与逻辑回归模型(logistic regression,LR)对区内滑坡易发性进行评价,评价结果表明:SVM、LR模型的预测准确率分别为81. 8%、86. 4%。在此基础上,通过建立max{LSI(SVM)、LSI(LR)}函数,提出SVM-LR模型并用于研究区滑坡灾害易发性评价中。最后采用受试者特性曲线(receiver operate curve,ROC)对3种模型的预测精度进行检验与对比,检验结果表明:SVM-LR模型的成功率与预测率均高于SVM、LR模型,在极高易发区—高易发区内,滑坡灾害点所占百分率提高了2. 8%。研究结果可以为滑坡易发性评价提供一种新的思路。     

基于支持向量机的滑坡易发性评价

应用支持向量机算法对湖南省靖州县的滑坡易发性进行评价.首先,通过实地调查、卫片判译及滑坡历史记录,共发现滑坡102处及非滑坡点100处,随机用70％数据来训练模型,30％数据来验证模型;其次,选取坡度、坡向、高度、河流距离、断层距离、公路距离、土地利用和人类活动强度8个地质灾害影响因子作为地质灾害易发性评价指标;然后,...     

基于证据权和支持向量机模型的威信县滑坡易发性评价

滑坡易发性评价研究对滑坡灾害防治具有重要意义。多模型耦合在滑坡易发性评价中运用广泛,但将(Weight of evidence,WOE)和支持向量机模型(Support Vector Machine,SVM)模型耦合进行滑坡易发性评价研究较少。以滇东北山区威信县为研究区,选取坡度等12个滑坡评价因子建立滑坡易发性评价指标体系,根据证据权计算得到证据权对比度、滑坡栅格占比和分级栅格占比,对指标因子进行分级,构建WOE-SVM模型计算得到滑坡易发性指数(Landslide susceptibility index,LSI),利用GIS平台得到研究区易发性分级图。结果表明：滑坡极高和高易发区主要分布河流流域和人类工程活动频繁区域,SVM和WOE-SVM模型评价结果与滑坡空间位置分布基本一致,但耦合模型精度高于单一SVM模型,其评价结果也更加合理有效,可为当地滑坡灾害的治理与预防提供一定参考价值。     

基于信息量-随机森林模型的地震带地质灾害易发性评价：以松潘-较场地震带为例

地震会引起地表振动及破坏,同时加大滑坡、崩塌、泥石流等次生灾害的发生概率,对位于地震带区域城市进行地质灾害易发性预测,是地质灾害防治的有效措施。为了探究地震带区域地质发育程度对地质灾害的影响,以松潘-较场典型地震带的平武县为例,从地形地貌特征、地层地质条件、气象水文、地震带发育特征、土壤植被、人类工程活动影响六个方面选取地质灾害的诱发因子,采用信息量模型、信息量-AHP和信息量-随机森林(RF)三种评价模型对平武县地质灾害进行易发性评价,结果表明信息量-RF模型的对比分析结果优于其他两种模型,ROC曲线精度评估信息量-RF模型的AUC值(0.991)高于信息量模型(0.931)和信息量-AHP模型(0.920),说明基于信息量耦合随机森林的综合易发性评价模型更适用于地震带地区的地质灾害易发性评价,具有良好的预测精度。     

基于加权信息量模型的滑坡灾害易发性评价——以灞桥区为例

以灞桥区作为研究区,在查阅大量相关文献以及对区域地质环境条件、滑坡特征分析的基础上,选取坡度、坡向、高程、曲率、地形起伏度、地貌类型、地层岩性、断层距离、水系距离、降雨量、归一化植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、道路距离12类影响因素作为评价因子。基于熵指数模型(index of entropy, IOE)与信息量模型(IV),提出一种新的加权信息量模型(WIV),分别将三种模型用于研究区滑坡灾害易发性评价中。借助ArcGIS软件计算得到整个研究区滑坡易发性指数,根据自然间断点法划分为5个易发等级区,分别为极低、低、中、高、极高易发区,生成最终的滑坡易发性区划图。最后采用ROC曲线对三种评价模型进行检验与比较,结果表明:IOE、IV、WIV三种模型的成功率曲线的训练精度分别为76%、84%、88%;预测率曲线的预测能力分别为72%、86%、90%,由此得出WIV模型较IOE、IV模型预测准确率更高。同时,对三种模型之间的独立性进行了检验,结果表明IOE模型与IV、WIV模型呈低相关度,IV模型与WIV模型呈显著相关。研究结果可为评价模型间的选取以及当地有关部门进行防灾减灾、工程部署以及土地利用规划提供参考。     

基于Logistic回归模型的芦山震后滑坡易发性评价

地震导致山体结构失衡,物质松动,在降雨条件下,滑坡等次生地质灾害极易发生。以"4.20"芦山地震区为研究对象,基于遥感(RS)和地理信息系统技术(GIS),以坡度、起伏度、土地类型、断层的距离、地震动的峰值加速度为评价因子,采用Logistic回归方法构建评价模型评估了研究区滑坡易发性,并通过受试者工作特征曲线(ROC)检验模型的效果。通过对421个滑坡灾害点的回归分析得出断层的距离、地震动的峰值加速度对滑坡的发生贡献最大,研究区域46.63%的地区滑坡极易发生。ROC曲线的线下面积(AUC)为0.772,验证结果显示评价结果与实际情况吻合。     

基于频率比-随机森林模型的滑坡易发性评价

本文以陕西省洋县为研究区,通过搜集资料、实地调查获得研究区滑坡分布状况。结合研究区地质环境特征与前人研究经验,初步选取海拔、坡度、坡向、地形起伏度、曲率、距水系距离、距道路距离、降雨量及岩土体类型,共九种滑坡影响因子展开滑坡易发性研究。首先,采用皮尔森相关系数法对各因子间的相关性进行分析。其次,按照70/30的比例将滑坡数据随机划分为模型训练集与模型验证集。然后,采用模型训练集对频率比模型(FR)、随机森林模型(RF)及两者的耦合模型(FR-RF)进行训练,利用模型验证集对模型训练结果进行检验,并绘制ROC曲线。最后,利用验证后的模型绘制研究区滑坡易发性分区图。结果表明：(1)所选取的9个滑坡影响因子是相互独立的;(2)本研究所采用的三个模型均表现良好,其中FR-RF模型预测准确度最高(0.901),其次为RF模型(0.863),最后为FR(0.833);(3)本研究所绘制的滑坡易发性分区图可为当地政府制定土地利用规划、预防滑坡等方案提供参考借鉴。     

江西省龙南县滑坡易发性评价

区域滑坡易发性评价是国内外地质灾害研究的重点和热点。目前,国内外学者已提出了支持向量机(support vector machine,SVM)、BP神经网络和随机森林等多种模型并成功用于滑坡易发性评价。但在利用这些机器学习模型评价滑坡易发性时,存在着参数选取困难、建模效率低、模型训练时间长和对评价指标解释能力弱等问题。为简化建模过程、提高预测精度及增强模型的可解释性,提出了基于频率比分析和偏最小二乘回归法(partial least squares regression,PLSR)的滑坡易发性评价模型。PLSR模型很好地发挥了主成分分析和回归分析的优势,考虑了评价指标间的内在联系,具有建模过程简洁、可解释性强的优点。将结合频率比法的PLSR模型应用于江西省龙南县滑坡易发性评价,并与BP神经网络、SVM模型的易发性评价结果进行对比。研究表明:PLSR模型的预测精度优于BP神经网络,且与SVM模型预测精度接近;另外,在综合考虑建模效率、预测精度和模型解释能力的情况下,PLSR模型具有更高的实用性。     

基于频率比联接法和支持向量机的滑坡易发性预测

区域滑坡易发性制图对滑坡灾害的防治非常有意义。以江西省上犹县滑坡为例,首先基于遥感(remote sensing, RS)和地理信息系统(geographic information system, GIS)平台获取11个滑坡评价因子;进一步利用频率比(frequency ratio, FR)联接方法和支持向量机(support vector machine, SVM)模型耦合出FR-SVM模型进行滑坡易发性预测,并对结果进行易发性分级;同时建立以原始评价因子作为模型输入变量的单独SVM模型,再次对上犹县进行滑坡易发性预测制图;最后通过受试者特征工作曲线下的面积(area under receiver operating characteristic curve, AUC)曲线开展FR-SVM和单独SVM建模工况下的精度验证分析。结果表明:FR-SVM模型对于区域滑坡易发性制图具有比单独SVM模型更好的预测性能。FR-SVM和单独SVM模型的AUC值分别为0.893和0.798,进一步表明FR-SVM模型在描述滑坡易发性指数分布及评价因子对滑坡发育影响特征方面要优于单独SVM模型。     

基于确定性系数与支持向量机的滑坡易发性评价

准确的滑坡易发性评价对防灾减灾具有重大意义。以略阳县为研究区,在确定性系数模型(certainty factor, CF)易发性分区的基础上,剔除极高和高易发区后选取非滑坡点,提取CF值为支持向量机模型(support vector machine, SVM)的输入值,采取灰狼优化算法得到最优参数建立CF-SVM模型对研究区进行预测,同时与随机选取的非滑坡点SVM模型进行对比。结果表明：CF-SVM模型在极高和高易发区涵盖了74.2%的历史滑坡点,且受试者特征工作曲线下的面积(area under receiver operating characteristic curve, AUC)达到0.95,均高于SVM模型,由此说明CF-SVM模型具有更高的准确率,并且证明了在CF模型基础上选取非滑坡点的可行性,可为该区域的风险管理提供科学依据。     

基于支持向量机模型的滑坡危险性评价

以长安区为研究区,在分析研究区地质环境条件以及滑坡发育特征的基础上,选取12类因子作为评价指标,通过Spearman对各因子之间的相关性进行分析;分别采用线性核函数(LN)、多项式核函数(PL)、径向基核函数(RBF)、Sigmoid核函数下的支持向量机模型对研究区地质灾害危险性进行评价,利用ArcGIS软件生成最终的危险性评价结果图,将评价结果图划分为四个危险等级,分别为极高危险区、高危险区、中危险区、低危险区;不同核函数下的支持向量机模型经ROC曲线验证得到:RBF-SVM模型的预测精度最高,此核函数下的支持向量机模型更适应于该研究区滑坡灾害危险性评价中。研究结论可以为类似地质环境条件下区域地质灾害危险性评价模型的选取提供参考。     

基于信息量和逻辑回归耦合模型的滑坡易发性评价

目前,滑坡易发性评价大多只采用单一模型进行研究,而单一模型存在缺陷,如只采用信息量模型则不能反映各因子对滑坡发生的权重。通过将两个模型进行耦合分析可以很好地发挥各模型的优点和弥补各模型的不足,从而达到模型优化的目的。针对滑坡易发性常用的信息量模型和逻辑回归模型,提出信息量-逻辑回归耦合模型。以江西省宁都地区为例,获取研究区共297个滑坡,提取高程、坡向、坡度、平面曲率、剖面曲率、地形起伏度、距水系距离、岩性、植被覆盖率、地表建筑物指数共10个因子建立评价指标体系,再分别采用上述3个模型开展易发性评价,最后采用预测率曲线(the prediction rate curve, ROC)评价各模型精度。结果表明:信息量模型、逻辑回归模型和信息量-逻辑回归耦合模型预测率曲线与坐标轴围成的面积(area under ROC, AUC)值分别为0.838、0.864和0.876,可见信息量-逻辑回归耦合模型的评价精度更高,建模更为合理。研究区内滑坡主要沿水系两侧分布,高程和岩性对滑坡的发生起主要作用。     

基于逻辑回归树和旋转森林模型的滑坡易发性评价

为进一步探索集成模型在滑坡易发性评价中的适用性,以陕西省汉中市汉台区为例,结合相关资料与野外调查圈定40处滑坡,通过地质类、水文类、人类工程活动类中选取12个影响因子构建逻辑回归树(logistic model tree, LMT)和旋转森林(rotation forest, ROF)模型,分别生成滑坡易发性分区图,采用ROC(receiver operating characteristic)曲线进行模型精度验证与比较。结果表明,研究区滑坡受地形地貌、平面曲率与岩土体类型影响最大;两种模型预测率均较高,易发性等级分区结果与历史滑坡位置分布趋势基本一致;ROF模型的训练集正确率和验证集预测率分别为77.4%和93.1%,高于LMT模型的75.5%和84.0%;ROF模型滑坡极高易发区频率比为6.52,多于LMT模型(2.07),可见ROF模型对研究区滑坡易发性更加敏感,预测结果可靠度高;本文ROF模型滑坡易发性分区结果可为后期研究区防灾减灾与土地规划提供依据。     

随机森林赋权层次分析法的崩塌易发性评价

为确定一组合适的指标权重,通过提出随机森林(random forest, RF)模型与层次分析法(analytic hierarchy process, AHP)相结合的模型对不同指标进行客观赋权重,以区分不同指标对崩塌易发性的影响。该耦合模型利用RF模型计算出各指标的客观权重,作为层次分析法的初始权重来修正判断矩阵,最终获得各指标的综合权重。以陕西省绥德县为研究对象,通过分析大量文献及进行相关性分析后选取坡向、曲率、坡度、地貌、降雨量、距水系距离、地层岩性、距道路距离及归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI)9个影响因子作为评价指标,结合ArcGIS空间分析功能,采用RF模型、RF-AHP模型进行崩塌易发性评价,评价结果用受试者特征曲线(receiver operate curve, ROC)进行检验。结果表明:影响崩塌的9个评价指标中,距水系距离对其影响最大;崩塌高易发区呈线性分布在水系及道路附近;RF-AHP模型较RF模型的预测精度提高了4.5%。说明RF-AHP模型更适合此研究区的崩塌易发性评价,评价结果可为绥德县防灾减灾工作提供理论指导。     

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...