基于GIS與加權(quán)信息量模型的城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價
——以大新鎮(zhèn)為例

焦偉之,張 明,謝鑫鵬,李成文,劉 濤,龐海松

(中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢 430074)

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性，又稱地質(zhì)災(zāi)害敏感性，是在一定地質(zhì)環(huán)境條件和人類工程活動共同作用下地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的度量[1]。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價是地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域性風(fēng)險評價和預(yù)警預(yù)報的基礎(chǔ)，其評價結(jié)果對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報、風(fēng)險管控等具有重要的指導(dǎo)意義。對于大區(qū)域、小比例尺范圍的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價，國內(nèi)外眾多學(xué)者已進行了大量的研究并取得了豐碩的成果[2-3]。而在城鎮(zhèn)區(qū)域，由經(jīng)濟發(fā)展建設(shè)導(dǎo)致的山體開挖、公路建設(shè)、建房切坡等活動頻繁，并由此誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害，造成了嚴重的人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)損失。但目前鮮有學(xué)者關(guān)注此方面的研究，因此針對日益嚴重的鄉(xiāng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害，有必要開展相應(yīng)的易發(fā)性區(qū)劃研究[4]。

目前，常用的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價模型主要有：層次分析模型、證據(jù)權(quán)模型、邏輯回歸模型、信息量模型和支持向量機模型等[5-8]，這些模型總體上可以歸納為統(tǒng)計分析模型、數(shù)學(xué)模型兩大類。其中，信息量模型屬于統(tǒng)計分析模型的一種，由于該評價方法物理意義明確、操作簡單，已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價研究中。如田春陽等[9]基于信息量法對西豐縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行了評價，評價結(jié)果與研究區(qū)實際情況具有較好的一致性；王佳佳等[10]基于GIS的柵格數(shù)據(jù)模型，并應(yīng)用信息量理論對三峽庫區(qū)萬州區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性進行了評價，并繪制了研究區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖；陳立華等[11]基于GIS與信息量法對北流市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行了評價；羅守敬[12]基于ArcGIS與信息量法對北京山區(qū)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進行了評價，并劃分出該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖。

雖然上述各評價模型已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價，但其也存在一定的局限性。由于地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的影響因素眾多且各評價因子難以準確量化，在采用單一評價模型確定各評價因子的權(quán)重時，有些評價模型直接將各評價因子等權(quán)重處理，有些評價模型則只考慮評價因子一級指標(biāo)的權(quán)重或者各評價因子分級狀態(tài)下的二級指標(biāo)權(quán)重，這與實際情況下各評價因子不同分級指標(biāo)的真實綜合權(quán)重不符，會造成評價結(jié)果的不準確[13]。面對小區(qū)域城鎮(zhèn)尺度的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價，單一評價方法已經(jīng)難以滿足精度的要求，而采用多模型耦合的評價方法成為當(dāng)前研究的主要趨勢，加權(quán)信息量(WIV)模型便是其中之一。WIV模型基于層次分析(AHP)法與信息量(IV)法耦合而成，該模型將評價因子的一、二級分級指標(biāo)按照實際調(diào)查結(jié)果與計算結(jié)果分別賦予權(quán)重并疊加得到綜合權(quán)重，能更加客觀地反映各評價因子不同分級指標(biāo)的真實權(quán)重[14-17]。

綜上所述，WIV模型不僅克服了單一AHP法過分依賴于專家主觀經(jīng)驗的缺點，同時降低了單一IV模型確定指標(biāo)權(quán)重分配的主觀性，該模型通過將客觀的信息量與專家觀點同時納入評價指標(biāo)體系，避免了單一模型的缺點同時又吸納了兩者的優(yōu)點[18],其評價結(jié)果相比單一評價方法更加合理、準確[19-23]。因此，本文以大新鎮(zhèn)為研究區(qū)，結(jié)合研究區(qū)的特點選取基于斜坡單元的加權(quán)信息量的耦合模型開展城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價，并分別與單一IV模型、AHP模型的評價結(jié)果進行對比，探索適應(yīng)于城鎮(zhèn)尺度的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價方法。

1 加權(quán)信息量模型概述

1. 1 層次分析法

層次分析(Analytic Hierarchy Process,AHP)法最早由美國運籌學(xué)家Saaty教授于20世紀70年代提出，其主要原理是通過將與決策有關(guān)的復(fù)雜元素分解成目標(biāo)層、準則層、方案層等，通過兩兩比較確定評價因子的相對重要程度，然后再構(gòu)造判斷矩陣，計算判斷矩陣特征的最大特征根及其歸一化特征向量，并檢驗其一致性后得到各個評價因子的權(quán)重[14]。

1. 2 信息量模型

信息量(Information Value,IV)模型主要基于統(tǒng)計模型和信息論，又稱雙變量統(tǒng)計模型，是通過統(tǒng)計特定評價單元信息量的大小來綜合衡量地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的方法。一般而言，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生受多種因素的影響，各種因素所起作用的大小、性質(zhì)是不同的[24]。IV模型通過對影響因素分級，分析統(tǒng)計各影響因素等級對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的“貢獻率”，并對各影響因素的“貢獻率”進行組合疊加得到信息量I,即I值越大，則地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率越大[25]。其基本公式如下：

(1)

式中：I(Y,x1x2…xn)為評價因子x1x2…xn組合條件下地質(zhì)災(zāi)害提供的信息量;P(Y,x1x2…xn)為評價因子x1x2…xn組合條件下地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率；P(Y)為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。

公式(1)為信息量理論模型，由于地質(zhì)災(zāi)害在各影響因素下發(fā)生的概率難以準確計算，因此在實際地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中，通過對研究區(qū)域劃分評價單元，而后采用樣本頻率計算各評價因子組合條件下評價單元的總信息量。上述公式(1)可表示如下：

(2)

式中：I為n種評價因子組合條件下評價單元的總信息量；I(xi,Z)為評價因子xi對地質(zhì)災(zāi)害Z提供的信息量；Ni為評價因子xi內(nèi)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元數(shù)；N為研究區(qū)含有地質(zhì)災(zāi)害分布的單元總數(shù)；Si為研究區(qū)內(nèi)含有評價因子xi的單元數(shù)；S為研究區(qū)內(nèi)評價單元的總數(shù)。

1. 3 加權(quán)信息量模型

通過AHP法得到各評價因子的權(quán)重，再結(jié)合IV法得到的各評價因子的信息量值，兩者相乘得到評價因子最終的信息量值。其加權(quán)信息量(WIV)模型可表示如下：

(3)

式中：I為n種評價因子組合條件下評價單元的加權(quán)信息量值；Ii為評價因子i的信息量值；wi為評價因子xi的權(quán)重。

2 研究區(qū)概況

大新鎮(zhèn)位于湖南省新邵縣，地處湘中丘陵與雪峰山脈交匯地區(qū)，總面積為143 km2，地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°18′41″～111°27′50″、北緯27°22′59″～27°34′25″，該地區(qū)屬中亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，雨量充分。研究區(qū)位于大乘山-龍口溪背斜核部，區(qū)內(nèi)地貌為侵蝕剝蝕丘陵—低山地貌，受境內(nèi)資水侵蝕切割，地形東西高、中間低，地形坡度為15°～50°。區(qū)內(nèi)地層巖性主要為南華系砂質(zhì)板巖、震旦系硅質(zhì)巖、板狀泥巖及少量的人工填土地，見圖1。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 General situation of the study area

由于資水由南至北貫穿全境，研究區(qū)被一分為二，發(fā)育典型的深“V”河谷地形地貌。大新鎮(zhèn)沿河流兩岸而建，區(qū)內(nèi)坡面開墾、植被砍伐等人類工程活動頻繁復(fù)雜的地形地貌再加上強烈的人類工程活動，致使區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。根據(jù)研究區(qū)1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果，大新鎮(zhèn)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害和隱患共96處，其中不穩(wěn)定斜坡52處，滑坡34處，崩塌10處，見圖2。研究區(qū)不穩(wěn)定斜坡又可分為自然土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡和巖質(zhì)不穩(wěn)定斜坡，其中自然土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡有13處(占比為25%)，巖質(zhì)不穩(wěn)定斜坡有39處(占比為75%)；研究區(qū)滑坡均為小型、淺層滑坡，其中降雨誘發(fā)滑坡2處(占比為5.9%)，人類工程活動誘發(fā)滑坡6處(占比為17.6%)，綜合因素誘發(fā)滑坡26處(占比為76.5%)；研究區(qū)崩塌均為小型巖質(zhì)崩塌，其中綜合影響因素誘發(fā)崩塌2處(占比為20%)，人類工程活動誘發(fā)崩塌8處(占比為80%)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影響因素柱狀圖Fig.2 Histogram of geological disaster influencing factors in the study area

總體上看，大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要沿著資水兩岸發(fā)育，在空間上表現(xiàn)出較大的差異性：地質(zhì)災(zāi)害大量分布于資水左岸，共發(fā)育74處(占比為77.1%)，資水右岸地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量較少，僅發(fā)育22處(占比22.9%)。此外，研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育主要集中在靠近河岸的砂質(zhì)板巖中，這一方面與砂質(zhì)板巖風(fēng)化強烈、巖體性質(zhì)松散有關(guān)，另一方面是受深“V”形地形的影響，區(qū)內(nèi)居民聚集居住于沿河兩岸坡腳，沿河兩岸受人類工程活動作用的影響強烈，致使地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)。

3 評價單元劃分和評價因子選取與分級

3. 1 評價單元劃分

國內(nèi)外眾多學(xué)者研究表明，在小區(qū)域、大比例尺范圍內(nèi)，基于斜坡單元的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)具有良好的適應(yīng)性與可塑性，其評價結(jié)果的精度更高、更合理[26-28]。

本文以自然斜坡為評價單元開展了研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價，研究區(qū)斜坡單元的具體劃分流程為：①首先利用ArcGIS軟件對數(shù)字高程模型(DEM，即高程)數(shù)據(jù)進行填洼處理生成無洼地DEM并提取流向，根據(jù)流向計算得到匯流累計量,然后通過設(shè)定流量閾值提取河網(wǎng)并確定集水點，通過集水點與流向計算得到正集水區(qū)域，經(jīng)矢量化后得到山脊線；②將DEM反轉(zhuǎn)，重復(fù)步驟①得到山谷線；③將山脊、山谷線矢量合并得到斜坡單元，再結(jié)合實際情況對斜坡單元進行邊界拓撲檢查與人工修正，最終將研究區(qū)劃分為828個斜坡單元。

3. 2 評價因子選取與分級

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生受多種因素的影響，評價因子的選擇與分級是否合理將直接影響評價結(jié)果的準確度和可靠性。本文通過對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)規(guī)律的研究分析，選取坡高、坡度、坡向、工程巖組、構(gòu)造、河流、道路7個評價因子建立研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系,并根據(jù)各評價因子的特點進行分級處理(見圖3)。將各評價因子分級后，分別統(tǒng)計研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與不同評價因子之間的關(guān)系，其統(tǒng)計結(jié)果見圖4。

3.2.1 坡高

坡高對地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育具有顯著的影響。研究區(qū)坡高利用ArcGIS軟件從DEM數(shù)據(jù)中獲取，得到大新鎮(zhèn)坡高為196～1 256 m，并通過ArcGIS軟件分區(qū)統(tǒng)計功能將柵格單元與斜坡單元空間連接，分區(qū)統(tǒng)計各個斜坡單元內(nèi)坡高特征值，再將分區(qū)統(tǒng)計得到的研究區(qū)坡高數(shù)據(jù)采取自然間斷法重分類為5類：196～311 m、311～466 m、466～636 m、636～848 m和848～1 256 m，見圖3(a)。

圖3 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價因子重分類圖Fig.3 Reclassification map of susceptibility evaluation factors for geological disasters in Daxin town

3.2.2 坡向

坡向的不同會導(dǎo)致斜坡結(jié)構(gòu)及含水量的差異，從而影響斜坡的穩(wěn)定性。同理，將研究區(qū)坡向重分類為6類：46°～113°、113°～141°、141°～165°、165°～195°、195°～227°和227°～286°，見圖3(b)。

3.2.3 坡度

坡度為影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的因素之一，坡度越大，地質(zhì)災(zāi)害越容易發(fā)生。采取坡高相同的處理方法，在分區(qū)統(tǒng)計各個斜坡單元內(nèi)坡度特征值后，將研究區(qū)坡度重分類為5類：17°～30°、30°～35°、35°～38°、38°～42°和42°～50°，見圖3(c)。

3.2.4 工程巖組

工程巖組作為影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的內(nèi)在因素，其物理力學(xué)性質(zhì)直接決定了斜坡的穩(wěn)定性。根據(jù)野外調(diào)查和區(qū)域地質(zhì)資料，將研究區(qū)工程巖組劃分為5類：炭質(zhì)板巖、石英砂巖、砂質(zhì)板巖、頁巖夾灰?guī)r、硅質(zhì)巖，見圖3(d)。

3.2.5 構(gòu)造

一般而言，構(gòu)造活動越發(fā)育的區(qū)域，地質(zhì)環(huán)境條件越為不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生斷裂、褶皺等地質(zhì)構(gòu)造，為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利條件。研究區(qū)位于大乘山-龍口溪背斜核部，區(qū)內(nèi)有多條斷層發(fā)育，距離斷層越近，巖層越為破碎，其穩(wěn)定性越差。為了量化斷裂這類線狀影響因子對地質(zhì)災(zāi)害的影響，采取建立緩沖區(qū)的方式對其進行緩沖區(qū)處理，將研究區(qū)距構(gòu)造的緩沖距離劃分為5類：0～100 m、100～200 m、200～300 m、300～500 m和>500 m，見圖3(e)。

3.2.6 河流

河流對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在侵蝕斜坡前緣，加速飽和斜坡巖土體，從而降低斜坡的抗滑力。河流距斜坡越近，則對斜坡穩(wěn)定性的影響越大。同樣，河流作為線狀影響因子，對其進行緩沖區(qū)處理，將研究區(qū)距河流的緩沖距離劃分為5類：0～50 m、50～100 m、100～150 m、150～200 m和>200 m，見圖3(f)。

3.2.7 道路

一些斜坡體在自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)受到人類工程活動的擾動時，其原有應(yīng)力狀態(tài)遭擾動而發(fā)生改變，從而影響斜坡的穩(wěn)定性。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)大部分地質(zhì)災(zāi)害都是由于修建公路開挖所致，因此將道路選取為評價因子并對其進行緩沖區(qū)處理，將研究區(qū)距道路的緩沖距離劃分為5類：0～50 m、50～100 m、100～150 m、150～200 m和>200 m，見圖3(g)。

4 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價

4. 1 評價因子權(quán)重計算

通過對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律進行研究，采用層次分析法，將評價因子按照地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育成因分為內(nèi)在因素和誘發(fā)因素兩類二級指標(biāo)、7類三級指標(biāo)，建立了大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系，見表1。

圖4 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害與評價因子之間的關(guān)系統(tǒng)計圖Fig.4 Statistical chart of geological disasters and evaluation factors for geological disasters in Daxin town

表1 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系

結(jié)合實際野外調(diào)查并引入專家打分，對各評價因子按照兩兩相對重要性進行打分，分別構(gòu)建研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性判斷矩陣A-B(見表2)、內(nèi)在因素判斷矩陣B1-C(見表3)和誘發(fā)因素判斷矩陣B2-C(見表4)。

表2 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性判斷矩陣A-B

表3 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害內(nèi)在因素判斷矩陣B1-C

表4 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害誘發(fā)因素判斷矩陣B2-C

通過計算各判斷矩陣的最大特征值λmax及其歸一化特征向量ω，并對判斷矩陣進行一致性檢驗，計算一致性指標(biāo)CI和一致性比例CR，其中：

(4)

(5)

式中：RI為平均隨機一致性指標(biāo)，通過查閱AHP法獲取。

判斷矩陣λmax、CI、RI、CR、歸一化特征向量ω的計算結(jié)果見表5。

表5 判斷矩陣各指標(biāo)計算結(jié)果

由表5可知：上述判斷矩陣的一致性比例CR值均<0.1，通過一次性檢驗，表明整個評價指標(biāo)體系的權(quán)重分配合理，計算得到各評價因子的權(quán)重值，見表6。

表6 評價因子權(quán)重計算結(jié)果

4. 2 評價因子加權(quán)信息量計算

根據(jù)上述評價因子的分級結(jié)果，利用ArcGIS軟件的分區(qū)統(tǒng)計功能，統(tǒng)計每個斜坡單元內(nèi)各評價因子不同分級狀態(tài)下的柵格個數(shù)和地質(zhì)災(zāi)害個數(shù)，并由公式(2)計算出各評價因子的信息量值，再根據(jù)公式(3)計算各評價因子的加權(quán)信息量值，得到研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性加權(quán)信息量值，見表7。

表7 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害各評價因子信息量值統(tǒng)計表

4. 3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價分區(qū)

由WIV模型計算得到的研究區(qū)斜坡單元的信息量值為-1.025 6～0.513 1，總信息量值越大，代表越容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。為了驗證WIV模型的評價結(jié)果，將WIV模型與IV模型、AHP模型的評價結(jié)果進行了對比，其中WIV模型的信息量值為-4.49～2.78，AHP模型的熵值為0.07～0.52，再將研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性信息量值和熵值進行等份均分處理，繪制了研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性信息量分布曲線(見圖5)，并選取信息量突變點作為分區(qū)閾值，將研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分為低、中、高和極高4個易發(fā)性等級區(qū)域，繪制了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價分區(qū)圖，并統(tǒng)計了易發(fā)性分區(qū)面積及其占比，見圖6和表8。

圖5 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性信息量分布曲線Fig.5 Distribution curve of susceptibility information of geological disasters in Daxin town

圖6 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價分區(qū)圖Fig.6 Zoning map of susceptibility evaluation for geological disasters in Daxin town

表8 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)面積統(tǒng)計表

由圖6可知：3種模型評價得出的研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果存在一定的差異，WIV模型得到的研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)面積占比為50.75%，中易發(fā)區(qū)面積占比為32.15%，高易發(fā)區(qū)面積占比為11.22%，極高易發(fā)區(qū)面積占比為5.88%，分區(qū)面積隨著地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性等級的提高而不斷減少；IV模型與AHP模型評價得出的研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害低、中、高易發(fā)區(qū)的分區(qū)面積分布較為均一，但AHP模型得到的極高易發(fā)區(qū)分布廣泛，與WIV模型和IV模型的評價結(jié)果相差較大。

此外，由圖6還可以看出大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害高、極高易發(fā)區(qū)多集中在資水中段兩岸的砂質(zhì)板巖區(qū)域，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度等級沿著資水向兩側(cè)逐漸降低，表明河谷形地形地貌對巖體力學(xué)性質(zhì)較為一般的砂質(zhì)板巖斜坡穩(wěn)定性具有一定的影響。

4. 4 評價結(jié)果檢驗

為了進一步對比3種模型評價得到的研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果的精度，本文采用ROC曲線(受試者工作特征曲線)對模型評價精度進行了檢驗，即以ROC曲線下方面積(AUC)指標(biāo)可用來判斷模型評價結(jié)果的精度。AUC取值范圍為0.5～1，AUC值越接近1，表明模型評價結(jié)果的精度越高[29]。本文以地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)面積累計比例為橫坐標(biāo)，地質(zhì)災(zāi)害累計發(fā)生數(shù)量比例為縱坐標(biāo)，繪制研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價結(jié)果的ROC曲線，見圖7。

圖7 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價結(jié)果的ROC曲線Fig.7 ROC curves of susceptibility evaluation results of geological disasters in Daxin town

由圖7可知：WIV模型得到的AUC值為0.745，IV模型得到的AUC值為0.712，AHP模型得到AUC值為0.663，WIV模型相比IV模型和AHP模型評價精度分別提高5%和12.3%，說明改進后WIV模型的評價結(jié)果優(yōu)于IV模型和AHP模型，表明WIV模型在小區(qū)域城鎮(zhèn)尺度的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中具有較好的適應(yīng)性。

5 結(jié) 論

本文基于改進后的WIV模型，選取坡高、坡向、坡度、工程巖組、構(gòu)造緩沖距離、河流緩沖距離、道路緩沖距離7個評價因子，建立了城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系，對大新鎮(zhèn)開展了地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價研究，得到以下結(jié)論：

(1) 大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)調(diào)查表明，大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害主要沿資水兩岸分布，呈現(xiàn)典型深“V”河谷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征，此外受人類工程活動的影響，左岸地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強度遠大于右岸，兩者在空間上表現(xiàn)出差異性，工程巖組對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的影響顯著。

(2) 利用WIV模型與IV模型、AHP模型對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性的評價結(jié)果顯示，WIV模型的AUC值為0.745，IV模型的AUC值為0.712，AHP模型的AUC值為0.663，WIV模型相比IV模型和AHP模型評價精度分別提高了5%和12.3%，說明改進后的WIV模型在小區(qū)域城鎮(zhèn)尺度地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價中具有較好的適應(yīng)性。

(3) 在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)閾值的確定這一問題上，相比常用的自然間斷法、平均間斷法等，本文采用對信息量等間距等分方法繪制了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性信息量分布曲線，以該曲線的突變點為分區(qū)閾值，避免了人為劃分的隨意性與主觀性，提高了分區(qū)結(jié)果的可靠性。

(4) 評價結(jié)果表明：大新鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害極高、高易發(fā)區(qū)主要集中分布在資水兩岸中部的砂質(zhì)板巖區(qū)域，因此在后續(xù)的城鎮(zhèn)開發(fā)與建設(shè)中，應(yīng)盡量避免在該區(qū)域選址開挖，同時對已經(jīng)開挖的邊坡應(yīng)采取相應(yīng)的防護措施，以避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。