滑坡、泥石流地質災害評價方法研究

朱榮

摘要：我國許多地區地質結構復雜，受到極端天氣或者人為因素等影響，導致地質出現滑坡或者泥石流等災害。針對滑坡以及泥石流地質災害采用針對性的評價方法，通過評價掌握引發地質災害的因素，以便實施有效的措施，避免滑坡或者泥石流等災害的發生。本文圍繞滑坡以及泥石流地質災害應用的評價方法展開討論，為應用的相關評價方法提供參考依據。

關鍵詞：滑坡;泥石流;地質災害;評價方法

0.??? 引言

在滑坡以及泥石流地質災害進行評價過程中，根據不同類型的滑坡以及泥石流，采用不同的評價方法。如果對滑坡地質災害進行評價，基于FAN模型采用脆弱性方法評價滑坡地質災害。如果對泥石流災害進行評價，基于貝葉斯模型方法評價泥石流地質災害。如果對滑坡以及泥石流同時進行評價，基于GIS地質災害系統進行評價。

1.??? 基于FAN模型的滑坡地質災害脆弱性評價方法

1.1? 評價模型選取

評價模型的選取過程如下：首先，根據滑坡地質災害的實際情況，確定評價指標，根據評價指標設定評價單元;其次，在建立的模型內部，設定將要進行測試的數據;三，結合數據建立FAN模型;四，在FAN模型的每個節點，屬于設定的參數;五，借助FAN模型進行滑坡地質災害評價，在模型中可以獲得較為精準的評價數值;六，將最終形成的FAN模型，用滑坡地質災害脆性評價。

1.2? 評價指標體系構建

構建評價指標體系過程中，將地質、地貌以及自然環境中其它因素作為評價參數。此外根據滑坡地質災害脆性評價要求，還應設置七個評價指標，指標一為年連續三天降雨最大值，指標二為年降雨量超過25毫米的時間，指標三為植被歸一化程度，指標四為斷裂帶值，指標五為坡度，指標六為坡度超過25%時，該坡度下滑坡面積，指標七為最大高差。在上述評價指標中，降雨量的大小和時間，均與地質出現滑坡災害存在密切的關系。

1.3? 數據預處理

數據預處理過程，需要采用不同的方法，包括評價單元獲取方法、目標變量獲取方法、降雨指標計算方法、植被指數計算方法、斷裂帶指標計算方法、坡度指標計算方法、最大高差指標計算方法以及指標數據整理方法。以指標數據整理方法為例，將構建評價指標體系的各個指標，采用離散化和整數化的方式進行處理，可以得出部分滑坡地質災害脆弱性評價指標數據。

1.4? 構建模型結構

通過構建模型結構，在模型中真實的顯示出FAN模型對于地質災害脆弱性評價方法的精度，FAN模型的命中率為84.13%，誤測率為26.90%，精度為78.51%，AUC為0.87。

2.??? 基于貝葉斯網模型的泥石流地質災害危險性評價方法

2.1? 評價模型選取

采用貝葉斯網模型方法評價泥石流地質災害的危險性，首先應做好評價模型的選取工作，在選取工作中應按照以下步驟進行：一，確定災害評價指標，根據指標選定評價單元是否滿足模型評價要求;二，確定模型測試數據，使模型按照測試數據模擬泥石流發生的過程;三，建立貝葉斯模型結構，通過模型結構學習地質災害評價方法;四，學習貝葉斯模型參數，由參數優化模型，使模型內各個節點設定的參數，均能滿足評價精度要求。

2.2? 評價單元

在泥石流地質災害危險性評價工作中，評價單元是重要的組成部分。在評價引發泥石流發生因素過程中，地貌作為單元成為主要評價對象。在地貌特征較為豐富的地區，并且該地區會產生較多的降雨，會提高發生泥石流地質災害的概率。選擇引發泥石流災害的誘發因素作為單元，在模型中根據單元進行評價，可以提升評價的準確度。此外在評價單元中，將DEM作為提取流域的算法基礎，掌握填洼和削峰的狀態，同時確定水流的方向，結合方向提取水流的流域范圍，為構建評價指標體系奠定堅實的基礎。

2.3? 評價指標體系構建

構建評價指標體系，一般設定七個評價指標，指標一為年連續三天最大降雨量，指標二為降雨量超過25毫米的時間，指標三為植被在泥石流發生區域的覆蓋范圍，指標四為斷裂帶長度，指標五為坡度超過25%泥石流占用的面積，指標六為在規定的流程內產生的最大高程差，指標七為流域形狀系數。

2.4? 數據預處理

數據預處理需要使用到多種方法，分別為植被覆蓋度指數計算方法、斷裂帶長度計算方法、流域形狀系數計算方法以及指標數據整理方法。使用指標數據整理方法，采用離散化和整數化方法，處理部分區域泥石流地質災害危險性評價數據，使數據更加貼近真實情況。

2.5? 構建模型結構

構建模型結構過程中，基于貝葉斯網結構，利用設定的七個指標，分別對比樸素貝葉斯網、機器學習的貝葉斯網以及調整后貝葉斯網結構性能，其中命中率分別為83.13%、84.16%以及85.66%，誤測率分別為8.72%、8.61%以及8.23%，精度分別為88.41%、88.84%以及89.63%，ROC面積分別為0.94、0.95以及0.95。根據上述數據，通過調整構建的貝葉斯網，命中率精度以及面積上升較為明顯，而誤測率低于其它模型。

3.??? 基于GIS的滑坡、泥石流地質災害評價系統

3.1? 系統總體結構

建立系統總體結構過程中，需要進行滑坡地質災害脆弱性評價系統總體設計，在總體設計中，需要不同的元件構建滑坡地質災害評價系統，分別為通用工具、訓練集數據處理、評價模型交叉驗證、交叉驗證結果查看、脆弱性評價以及導出評價結果。在泥石流地質災害危險性評價系統總體設計中，仍會需要不同的元件構建泥石流災害危險性評價系統，分別為通用工具、訓練集數據處理、評價模型交叉驗證、交叉驗證結果查看、危險性評價以及導出評價結果。

3.2? 評價系統業務流程

評價系統業務流程分別為滑坡業務流程和泥石流業務流程，在滑坡地質災害脆弱性評價系統業務流程中，產生的數據最終形成滑坡災害脆弱性等級圖，根據等級圖掌握地質可能出現的滑坡等級。在泥石流地質災害危險性評價系統業務流程中，數據按照流程要求，最終生成泥石流災害危險性等級圖，等級圖會將地質區域內可能發生泥石流的位置標記出來。

3.3? 評價系統軟件結構

評價系統軟件結構是由數據瀏覽和結果查看作為基礎，通過評價模型層，將數據輸入至數據處理層，最后通過基礎數據層，向用戶提供查詢服務。

3.4? 評價系統技術集成方案

評價系統技術集成方案設立過程中，會使用到C#編程語言，由C#編程語言分別設立出Arcgis Engine和Matlab Engine程序，其中Matlab En-gine程序是貝葉斯網絡模型建立的基礎。基于編程語言最終確定評價系統技術集成方案。

4.??? 結語

我國屬于滑坡和泥石流災害高發國家，采用地質災害評價方法，通過建立滑坡和泥石流地質災害模型，在模型內設置多種評價指標，并在系統總體結構下，按照評價業務流程進行評價，可以獲得精準的評價數值的同時，還能準確預測某一區域可能發生的地質災害，為預防以及防治工作有效的進行發揮重要的作用。

參考文獻：

[1]?? 中國泥石流研究[M].科學出版社，康志成等著，2004.

[2]?? 邊坡地質災害的預測預報[M].西南交通大學出版社，胡厚田等編著，2001.