基于GIS滑坡地質災害危險性評價方法綜述

鄧微

摘要：每年發生大量的滑坡、崩塌、泥石流等地質災害，不僅造成了人民生命財產損失，也對自然環境造成嚴重影響。本文總結了前人基于GIS滑坡地質災害危險性評價的統計分析方法和數學模型方法。常見的統計分析方法有層次分析法、邏輯回歸、頻率比和確定性系數等;數學模型主要有信息量、人工神經網絡、模糊綜合評判法、支持向量機等模型，并簡要總結了模型精度檢驗方法，為滑坡地質災害評價和預測提供依據。

關鍵詞：滑坡;GIS;評價方法;精度檢驗

特殊的地形地貌、極端天氣的影響等因素，導致我國各類地質災害發生頻繁，而滑坡作為最常見的地質災害，不僅讓人民生命財產受到巨大威脅，有的甚至造成毀滅性的災難。

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）作為一種超強的數據處理與空間分析手段，成為研究滑坡災害危險性評價常用的方法。

本文通過總結前人基于GIS滑坡災害危險性評價的研究方法和模型，簡單歸納了幾種常用的滑坡災害危險性評價方法。通過各種方法的對比分析，選擇合適的評價方法，得出科學合理的評價結果，并總結了常用的模型精度檢驗方法，以獲得更高精度的模型評價方法。

1 常見滑坡災害危險性評價方法分析

1.1統計分析法

（1）層次分析（Analytic Hierarchy Process，AHP）用于構建問題、提供解決方案，解決層次結構或者網絡結構的多目標評價決策的方法[1]。

（2）邏輯回歸（Logistic Regression，LR）：Logistic回歸模型以其簡單、易操作、易計算等特點，被廣泛應用于地質災害評價中。

（3）頻率比法（Frequency Ratio，FR）：依托統計分析理論，調查分析各個指標因子并將其進行狀態分類，計算各分類等級狀態對滑坡的貢獻大小，通常依靠頻率比模型（Frequency Ratio Model）來完成。

（4）確定性系數（Certainty Ractor，CF）：是一種概率函數，最早被Shortliffe 和 Buchanan提出[2]，由Heckerman 進行了優化[3]，用來分析計算各因子對某一事件發生的貢獻程度。該方法模型操作簡單，應用方便，可以在滑坡地質災害評價研究中借鑒參考。

1.2 數學模型

（1）信息量模型（Information Model，IM）：調查分析已經變了形的或破壞了的區域實際情況和收集到的各類信息，通過將實際測到的關于各種影響區域穩定性因素的值轉化為信息量值，計算分析各影響因子對某一事件所提供的信息量多少來決定兩者之間的關系，構建評價模型[4]。

（2）人工神經網絡模型（Artificial Neural Networks Model，ANNM）：以人腦神經元為依托，通過仿照人腦結構和神經元網絡進行信息處理的模型方法。隨著該方法的發展，現在已經出現了多種人工神經網絡算法，常用的ANNM為BP （Back Propagation）神經網絡模型。該模型有強大的非線性能力，能很好處理非確定性問題，一般分為輸入、隱含和輸出等層次。

（3）模糊綜合評判法（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）：是將定性化評價轉為定量化評價的、基于模糊理論為基礎的綜合評判方法。根據模糊性理論、最大隸屬原則，綜合評判事件各指標的附屬等級，將變化區間進行劃分，并分析事件的等級區間[5]。

（4） 支持向量機模型（Support Vector Machine，SVM）：常見的支持向量機模型分為線性與非線性支持向量機模型。該模型在高維度、小樣本和非線性等方面能夠很好被應用。

2 常見評價模型精度檢驗方法

目前比較常用的模型精度檢驗方法是受試者工作特征（ Receiver Operating Characteristics，ROC） 、成功率曲線。ROC曲線簡單、易懂，考慮了災害樣本和非災害樣本，并能準確反映所用分析方法的精度，因而被廣泛應用。兩種曲線與橫坐標軸圍成的面積（ Area Under Curve，AUC） 可以用來表示模型對研究區災害樣本的評價效果，曲線下面的面積越大，說明模型評價的效果越好，分析模型方法精度越高。

3結論

滑坡災害的發生是多種因素相互作用的結果，應充分調查、深入分析滑坡災害發生的影響因子和形成機理，針對不同的區域滑坡地質災害，選擇合適的滑坡危險性評價方法。基于GIS技術的發展，往往需要各分析方法耦合作用并交叉檢驗其精度，找到更為恰當的評價方法，使評價結果更加直觀準確和科學合理，為區域地質災害管理者提供指導。

參考文獻：

[1]HASEKIO?ULLAR? G D，ERCANOGLU M. A new approach to use AHP in landslide susceptibility mapping：a case study at Yenice （Karabuk，NW Turkey） [J]. Natural Hazards，2012，63（2）.

[2]H. S E，G. B B. A model of inexact reasoning in medicine [J]. Elsevier，1975，23（3-4）：

[3]陳云浩，李京，楊波，et al. 基于遙感和GIS的煤田火災監測研究——以寧夏汝箕溝煤田為例 [J]. 中國礦業大學學報，2005，02）：97-101.

[4]熊俊楠，朱吉龍，蘇鵬程，et al. 基于GIS與信息量模型的溪洛渡庫區滑坡危險性評價 [J]. 長江流域資源與環境，2019，28（03）：700-11.

[5]潘孝城，聶榮孫，羅浩洋. 基于模糊綜合評價法的單體滑坡風險評價[J]. 土工基礎，2018，32（03）：330-4.