孫長(zhǎng)明，馬潤(rùn)勇，尚合欣，謝文波，李 焱，劉 義，王 彪，王思源

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)工程與測(cè)繪學(xué)院，陜西 西安 710054；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051)

我國(guó)山區(qū)地形復(fù)雜，構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害隱患廣泛分布，其中尤以滑坡為最[1]。因此，滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及其評(píng)價(jià)治理，成為廣大工程地質(zhì)工作者始終關(guān)注的重要研究?jī)?nèi)容之一。在現(xiàn)有的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)流程中，首先考慮的是影響滑坡災(zāi)害發(fā)生的因素，確定滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，再通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法[2-4]或等間距法，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，最后利用定性或定量的易發(fā)性評(píng)價(jià)方法計(jì)算滑坡易發(fā)性指數(shù)[5]，進(jìn)行易發(fā)性分區(qū)。其中，建立科學(xué)準(zhǔn)確的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)最終的評(píng)價(jià)結(jié)果至關(guān)重要[6-7]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者在確定滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)方面進(jìn)行了諸多研究。馮杭建等[8]、Pradhan[9]等分別對(duì)多種不同的滑坡影響因素組合進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)對(duì)比，得出最佳因素組合，從而確定滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；王衛(wèi)東等[10]利用確定性系數(shù)法對(duì)滑坡影響因素的重要性進(jìn)行排序，得出導(dǎo)致滑坡發(fā)生的關(guān)鍵影響因素——巖性、坡度、地形地貌，以及距河流、構(gòu)造線、公路、鐵路的距離；Zhou C等[11]、Chen W等[12]基于信息增益率剔除對(duì)滑坡影響較小的因素；王佳佳等[3]、王森等[13]等則利用相關(guān)性分析剔除相關(guān)性較高的因素; Taskin Kavzoglu等[7]、唐睿旋等[14]等基于遺傳算法(genetic algorithm)，獲取最優(yōu)的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

以上指標(biāo)的確定大多都是以相應(yīng)研究區(qū)內(nèi)全體滑坡為對(duì)象，且僅計(jì)算了各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)全體滑坡的權(quán)重。由于在同一區(qū)域內(nèi)，發(fā)育的滑坡類型可能有所不同，各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同類型的滑坡就有著不同的影響程度，若不對(duì)滑坡類型加以區(qū)分，各指標(biāo)權(quán)重則無(wú)法精確地反映其對(duì)滑坡的影響，同時(shí)，權(quán)重也難以得到有效的解釋，由此得來(lái)的滑坡易發(fā)性指數(shù)也不能準(zhǔn)確地反映滑坡發(fā)生的空間概率，從而導(dǎo)致易發(fā)性分區(qū)的準(zhǔn)確率不高。目前僅有少數(shù)學(xué)者對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行研究。如Zhou等[11]將研究區(qū)滑坡分為堆積層滑坡和巖崩；郭子正等[6]將研究區(qū)內(nèi)滑坡分為緩傾角地層滑坡和陡傾角地層滑坡；彭令[15]則按照物質(zhì)組成將滑坡分為土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡。其中，Zhou等[11]分別去除對(duì)兩種滑坡權(quán)重最小的評(píng)價(jià)指標(biāo)，由此得到兩套評(píng)價(jià)指標(biāo)，但兩套指標(biāo)差別較小，且未分析其相關(guān)性。彭令[15]則利用粗糙集理論對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行約簡(jiǎn)，由此得到兩套評(píng)價(jià)指標(biāo)，卻失之冗雜，土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)分別有十六七個(gè)之多，且兩套指標(biāo)中關(guān)鍵因素保持一致。以上研究表明，對(duì)于不同滑坡來(lái)說(shuō)，影響因素大多一致，區(qū)別僅在于其影響程度即權(quán)重之不同。

鑒于此，本文以西寧市市區(qū)為研究對(duì)象，針對(duì)西寧市滑坡特征及發(fā)育機(jī)理，將研究區(qū)內(nèi)滑坡分為土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡，基于野外調(diào)查和相關(guān)性分析，選取8項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，分別論述其對(duì)兩種滑坡的影響，計(jì)算其對(duì)兩種滑坡的信息量和權(quán)重。同時(shí)，考慮到單一信息量模型不能反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)在滑坡發(fā)生過(guò)程中所起作用的大小，因此，在滑坡分類的基礎(chǔ)上，采用加權(quán)信息量模型進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)滑坡分類

研究區(qū)地處湟水河中上游，支流眾多，地貌類型屬山間河谷型地貌，同時(shí)也是黃土高原西端與正處于強(qiáng)烈隆升階段的青藏高原的過(guò)渡地帶，斷裂發(fā)育[16]，巖體受共軛節(jié)理切割破碎。區(qū)內(nèi)出露基巖主要有泥巖、砂巖、石膏巖等，地表上黃土類土、砂卵礫類土及殘、坡積物等第四系土層分布亦較廣泛。

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

使用的數(shù)據(jù)包括：(1)西寧市區(qū)1∶1萬(wàn)地形圖，用于提取高程、坡度、坡向、曲率等信息；(2)西寧市區(qū)1∶1萬(wàn)地質(zhì)圖，用于提取地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、河流水系等信息；(3)1∶1萬(wàn)地質(zhì)災(zāi)害分布圖；(4)野外實(shí)際調(diào)查資料等。

1.2 滑坡分類

針對(duì)西寧市滑坡特征及發(fā)育機(jī)理，將研究區(qū)內(nèi)滑坡分為土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡。土質(zhì)滑坡物質(zhì)組成主要為第四系黃土，屬近地堆積，顆粒較粗大，黏聚力較低，變形能不易積累，在坡腳受河流侵蝕或人工開挖后極易發(fā)生黃土滑坡現(xiàn)象，且滑面埋深淺，滑坡量較小，多以淺層牽引滑動(dòng)為主。巖質(zhì)滑坡主要物質(zhì)組成為泥巖、砂巖夾石膏巖，產(chǎn)狀平緩近水平，受構(gòu)造作用影響巖體內(nèi)發(fā)育共軛節(jié)理，易成為優(yōu)勢(shì)拉裂面和剪切面，同時(shí)，基巖互層結(jié)構(gòu)明顯，泥巖呈磚紅色，堅(jiān)硬，遇水易泥化、軟化，形成軟弱結(jié)構(gòu)面，穩(wěn)定性差，主要發(fā)育坐落式和推移式滑坡。

根據(jù)《青海省西寧市地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報(bào)告》[17]以及野外實(shí)地調(diào)查，研究區(qū)內(nèi)共有滑坡184處，占全區(qū)總地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的62.58%。其中土質(zhì)滑坡59處，占滑坡總數(shù)的32.1%；巖質(zhì)滑坡125處，占滑坡總數(shù)的67.9%(圖1)。

圖1 研究區(qū)各類型滑坡分布圖

2 易發(fā)性評(píng)價(jià)方法

2.1 信息量模型

信息量模型的理論基礎(chǔ)是信息預(yù)測(cè)學(xué)。信息預(yù)測(cè)的觀點(diǎn)認(rèn)為：滑坡災(zāi)害的產(chǎn)生與否，與預(yù)測(cè)過(guò)程中所獲取信息的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān)，是用信息量來(lái)衡量的[18]。信息量越大，表明發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性越大。信息量模型計(jì)算公式如下[3]：

(1)

式中：Ii——因素xi在該地區(qū)內(nèi)對(duì)滑坡災(zāi)害提供的信息量值；

A——研究區(qū)總面積；

A0——研究區(qū)滑坡總面積；

Si——因素xi的總面積；

若以滑坡數(shù)量來(lái)表示，式(1)可改寫為

(2)

Z0——研究區(qū)內(nèi)滑坡總數(shù)量。

單一信息量模型的缺陷是未考慮各評(píng)價(jià)指標(biāo)在滑坡發(fā)生過(guò)程中所起作用的大小，因而不能反映各評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)滑坡影響程度的差異[19]。

2.2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常包括一個(gè)輸入層、一個(gè)或多個(gè)隱含層和一個(gè)輸出層(圖2)，適用于解決輸入因子與輸出結(jié)果之間存在復(fù)雜關(guān)系的問(wèn)題[21]，因此常用于滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)，其中應(yīng)用最廣泛的是使用誤差反向傳播算法進(jìn)行訓(xùn)練的多層感知器(MLP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[22]。但在以往研究中，僅僅是利用其非線性映射能力對(duì)滑坡數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)，具有明顯的黑箱性[4]，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果難以做出有效的解釋。因此本文僅利用MLP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。

圖2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

MLP網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練需要一組已知目標(biāo)輸出的樣本集。訓(xùn)練時(shí)先使用隨機(jī)值作為權(quán)值，輸入樣本集得到網(wǎng)絡(luò)輸出。然后根據(jù)實(shí)際輸出與目標(biāo)輸出計(jì)算誤差，再根據(jù)反向傳播算法逐層修改權(quán)值，使誤差逐步減小。如此反復(fù)，直到誤差不再下降。具體而言，等量的滑坡點(diǎn)與非滑坡點(diǎn)作為樣本集，目標(biāo)輸出則為是否發(fā)生滑坡。如圖2所示，將等量滑坡點(diǎn)與非滑坡點(diǎn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化，作為輸入層，將是否發(fā)生滑坡作為目標(biāo)輸出，設(shè)置激活函數(shù)、隱含層層數(shù)、學(xué)習(xí)率、動(dòng)能和培訓(xùn)時(shí)長(zhǎng)等參數(shù)，在SPSS軟件內(nèi)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而得出各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值。

3 滑坡評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

采用20 m×20 m分辨率的柵格單元，作為滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)的基本單元。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行滑坡的易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選取、分級(jí)和易發(fā)性評(píng)價(jià)。

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

滑坡的產(chǎn)生是由基礎(chǔ)工程地質(zhì)條件與外界環(huán)境因素共同作用造成的。前者是指對(duì)滑坡發(fā)生起控制性作用的因素，如地形地貌、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等；后者指對(duì)滑坡發(fā)生起觸發(fā)作用的因素，如降雨、地震、人類工程活動(dòng)等。這些因素之間存在一定的相關(guān)性，如果不經(jīng)過(guò)處理，各因素之間的權(quán)重可能會(huì)疊加，進(jìn)而導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此，需要對(duì)各影響因素進(jìn)行相關(guān)性分析[3]。本文基于野外實(shí)際調(diào)查，并結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)，選取高程、坡度、坡向、剖面曲率、平面曲率、工程地質(zhì)巖組，以及滑坡點(diǎn)距斷層、水系、道路的距離遠(yuǎn)近等9項(xiàng)因素進(jìn)行相關(guān)性分析，得出上述指標(biāo)的相關(guān)性系數(shù)(表1)。由表1可知：高程與坡度、斷層和水系的相關(guān)性較大，相關(guān)性系數(shù)均大于0.350。因此將高程因素剔除，選取剩余8個(gè)因素作為滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表1 各因素間的相關(guān)性系數(shù)

圖3 地形類因子

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)分級(jí)

(1)地形類因子

由圖3可知：1)土質(zhì)滑坡點(diǎn)分布密度較高的地形因素條件為：坡度在30°～42°之間；坡向向南、向西和西南方向(157.5°～292.5°)；剖面曲率在-1～1范圍內(nèi)；平面曲率在-1～1范圍內(nèi)。從滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度特征來(lái)看，坡度在42°～48°之間、坡向向南和西南方向、剖面曲率在1～2(凸形坡)范圍內(nèi)、平面曲率在1～2范圍內(nèi)時(shí)，容易發(fā)生土質(zhì)滑坡。2)巖質(zhì)滑坡點(diǎn)分布密度較高的地形因素條件為：坡度在30°～42°之間；坡向向西、西南和西北方向(202.5°～337.5°)；剖面曲率為-1～1；平面曲率為-1～1。就滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度而言，坡度在36°～42°之間、坡向?yàn)槲飨?、剖面曲率?3～-1(凹形坡)范圍內(nèi)、平面曲率在2～3范圍內(nèi)時(shí)，容易發(fā)生巖質(zhì)滑坡。

(2)地質(zhì)類因子

選取工程地質(zhì)巖組、滑坡點(diǎn)距斷層的距離作為衡量滑坡易發(fā)性的地質(zhì)類因子。其中，工程地質(zhì)巖組是影響滑坡發(fā)育的重要內(nèi)因，不同巖性的物理力學(xué)參數(shù)存在較大差異，因而會(huì)直接影響邊坡穩(wěn)定性[6]。研究區(qū)內(nèi)出露地層，根據(jù)巖性結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，可將其分為①黃土類土、②砂卵礫類土、③混雜堆積類土、④軟弱層狀碎屑巖巖組、⑤較堅(jiān)硬層狀碎屑巖巖組、⑥較堅(jiān)硬-堅(jiān)硬層狀變質(zhì)巖巖組、⑦堅(jiān)硬塊狀侵入巖巖組等7類(表2)。由表可見：1)土質(zhì)滑坡多發(fā)生于黃土類土和混雜堆積類土中，滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度則以混雜堆積類土為高。2)巖質(zhì)滑坡多發(fā)生于軟弱層狀碎屑巖巖組和較堅(jiān)硬層狀碎屑巖巖組中，就滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度而言，較堅(jiān)硬-堅(jiān)硬層狀質(zhì)巖巖組中更容易發(fā)生巖質(zhì)滑坡。

表2 工程地質(zhì)巖組

注：“/”表示該類型滑坡未在某類工程地質(zhì)巖組中發(fā)生。

斷層與斜坡體中軟弱結(jié)構(gòu)面的發(fā)育具有一定的相關(guān)性，斷裂帶附近巖土體完整性低，易發(fā)生滑坡[2]。利用ArcGIS緩沖區(qū)工具，將滑坡點(diǎn)距斷層的距離分為如圖4所示的6個(gè)級(jí)別。由圖可見：1)土質(zhì)滑坡的發(fā)生與其距斷層距離的相關(guān)性較弱，且大部分的土質(zhì)滑坡發(fā)生于距斷層距離1 500 m以外。2)巖質(zhì)滑坡與其距斷層的距離呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)相關(guān)，即距斷層距離越近，滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度越高，且距斷層距離300～600 m時(shí)，最容易發(fā)生巖質(zhì)滑坡。

圖4 滑坡距斷層距離

(3)水文類因子

水系是誘發(fā)滑坡發(fā)生的主要外因之一。河流水系對(duì)斜坡坡腳產(chǎn)生的沖刷掏蝕作用，會(huì)削弱斜坡前緣抗力和增大臨空面，降低斜坡穩(wěn)定性[23]。研究區(qū)內(nèi)水系眾多(圖2)，但規(guī)模、流量等各不相同，因此將其分為兩個(gè)等級(jí)：第一級(jí)為雙線河、雙線渠等，如湟水河及其較大的支流，多分布于西寧市內(nèi)；第二級(jí)為單線河、單線渠、沖溝等，多分布于西寧市外的山地中。其中，一級(jí)水系以 200 m步長(zhǎng)建立緩沖區(qū)，二級(jí)水系以100 m步長(zhǎng)建立緩沖區(qū)，具體分級(jí)方式見圖5。由圖可見：1)根據(jù)滑坡點(diǎn)分布密度，滑坡的發(fā)生與其距水系的距離具有明顯的負(fù)相關(guān)性，即距水系越近，發(fā)生滑坡的數(shù)量越多。2)就滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度而言，距一級(jí)水系0～200 m或距二級(jí)水系0～100 m時(shí)，容易發(fā)生土質(zhì)和巖質(zhì)滑坡。

圖5 滑坡距水系距離

(4)人類工程活動(dòng)

野外調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)由道路建設(shè)引發(fā)的山體滑坡尤為多見，修路的切坡點(diǎn)常常會(huì)引起邊坡失穩(wěn)，從而引發(fā)滑坡災(zāi)害。因此道路條件常作為滑坡易發(fā)性分析的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[24]。具體評(píng)價(jià)分類時(shí)，將道路分為兩級(jí)：第一級(jí)為一級(jí)公路、鐵路、高速公路、國(guó)道、省道等；第二級(jí)為縣道、大車路、鄉(xiāng)村路、小路等。其中，一級(jí)道路以100 m步長(zhǎng)建立緩沖區(qū)，二級(jí)道路以50 m步長(zhǎng)建立緩沖區(qū)，具體分級(jí)方式見圖6。由圖可見：1)土質(zhì)滑坡與其距道路的距離遠(yuǎn)近有較為明顯的負(fù)相關(guān)性，即距道路距離越近，土質(zhì)滑坡點(diǎn)分布密度越高；道路緩沖區(qū)為1級(jí)即距一級(jí)道路0～100 m或距二級(jí)道路0～50 m時(shí)，土質(zhì)滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度較高，容易發(fā)生土質(zhì)滑坡。2)巖質(zhì)滑坡多集中于道路6級(jí)緩沖區(qū)，且?guī)r質(zhì)滑坡與其距道路的距離遠(yuǎn)近相關(guān)性較弱，同時(shí)，巖質(zhì)滑坡點(diǎn)相對(duì)分布密度在道路5級(jí)、6級(jí)緩沖區(qū)較高，說(shuō)明道路建設(shè)對(duì)巖質(zhì)滑坡影響較弱。

圖6 滑坡距道路距離

4 易發(fā)性評(píng)價(jià)

4.1 加權(quán)信息量計(jì)算

根據(jù)各指標(biāo)狀態(tài)分級(jí)，基于GIS柵格數(shù)據(jù)，利用式(2)計(jì)算出土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡各指標(biāo)狀態(tài)的信息量值(表3)。

表3 各評(píng)價(jià)指標(biāo)信息量值

注：x1～x58為上文從坡度0°～6°依次至6級(jí)道路緩沖區(qū)的所有指標(biāo)狀態(tài)。

利用ArcGIS創(chuàng)建隨機(jī)點(diǎn)工具提取59個(gè)非土質(zhì)滑坡點(diǎn)和125個(gè)非巖質(zhì)滑坡點(diǎn)，為確保所提取的非滑坡點(diǎn)處于不易發(fā)生滑坡的地質(zhì)環(huán)境中，將上述得到的信息量作為易發(fā)性指數(shù)，在ArcGIS中分別制成易發(fā)性分區(qū)圖，并從所得的較低易發(fā)區(qū)內(nèi)隨機(jī)提取非滑坡點(diǎn)。將滑坡點(diǎn)與非滑坡點(diǎn)導(dǎo)入至SPSS進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，從而得出土質(zhì)與巖質(zhì)滑坡評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重(表4)。

將評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重與信息量相乘，即最終用于評(píng)價(jià)滑坡易發(fā)性的易發(fā)性指數(shù)——加權(quán)信息量。對(duì)滑坡易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行重分類，分為極低易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)等4級(jí)，并分別賦值1，2，3，4，從而得出土質(zhì)、巖質(zhì)以及未經(jīng)過(guò)滑坡分類的全體滑坡易發(fā)性分區(qū)圖(圖7a)。該圖中每一柵格單元均含易發(fā)性等級(jí)信息，利用ArcGIS柵格計(jì)算器工具將土質(zhì)滑坡和巖質(zhì)滑坡易發(fā)性分區(qū)圖疊加，每一柵格單元最終取值為易發(fā)性等級(jí)較大者，從而得到基于滑坡分類和加權(quán)信息量的滑坡易發(fā)性分區(qū)圖(圖7b)

4.2 評(píng)價(jià)精度比較

以往研究中，常見的易發(fā)性精度評(píng)價(jià)方法有兩種：一種是統(tǒng)計(jì)方法，統(tǒng)計(jì)歷史滑坡點(diǎn)落在較高易發(fā)區(qū)內(nèi)的比例；另一種是ROC曲線[4]。

表4 各指標(biāo)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表5)，未經(jīng)滑坡分類得到的易發(fā)性分區(qū)圖中，有137個(gè)滑坡點(diǎn)落在高易發(fā)區(qū)中，占滑坡點(diǎn)總數(shù)的74.46%；經(jīng)過(guò)滑坡分類后則有152個(gè)滑坡點(diǎn)落在高易發(fā)區(qū)中，占滑坡點(diǎn)總數(shù)的82.61%，與未經(jīng)滑坡分類得到的結(jié)果比較，滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)精度提高了10.9%。同時(shí)，高易發(fā)區(qū)面積也有所增加，由圖7可知，所增加的面積主要集中在研究區(qū)東部湟水河兩岸，巖性主要以泥巖、砂巖、石膏巖為主，且具互層結(jié)構(gòu)，受到降雨、地下水等活動(dòng)，易形成軟弱結(jié)構(gòu)面，導(dǎo)致滑坡發(fā)生。

圖7 滑坡易發(fā)性分區(qū)對(duì)比圖

表5 滑坡數(shù)量統(tǒng)計(jì)

但統(tǒng)計(jì)方法的弊端在于，它對(duì)易發(fā)性分區(qū)臨界值的依賴性較大，其結(jié)果會(huì)隨易發(fā)區(qū)臨界值的變化而變化[25]。ROC曲線則無(wú)此缺點(diǎn)，ROC曲線是以預(yù)測(cè)結(jié)果的每一個(gè)值作為可能的判斷閾值，由此計(jì)算得到相應(yīng)的靈敏度和特異度，以假正類率即(1-特異度)為橫坐標(biāo)，以真正類率即靈敏度為縱坐標(biāo)繪制而成[26]。其中，假正類率即非滑坡單元被正確預(yù)測(cè)的比例，真正類率即滑坡單元被正確預(yù)測(cè)的比例。ROC曲線下的面積(AUC)可用于評(píng)價(jià)模型精度，AUC值越大，表明模型的成功率越高。將模型最后的預(yù)測(cè)值導(dǎo)入SPSS中進(jìn)行ROC分析，可得出滑坡單元和非滑坡單元被正確預(yù)測(cè)的比例，從而得出基于滑坡分類和未經(jīng)滑坡分類的ROC曲線(圖8)，其AUC值分別為0.823和0.782，表明經(jīng)過(guò)滑坡分類后，滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)精度可提高5.2%。

圖8 ROC曲線

5 結(jié)論

(1)利用相關(guān)性分析，剔除相關(guān)性系數(shù)較大的高程因素，選取坡度、坡向、剖面曲率、平面曲率、工程地質(zhì)巖組，以及滑坡點(diǎn)距斷層、水系、道路的距離遠(yuǎn)近等8項(xiàng)因素作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，避免各因素之間的權(quán)重疊加，保證了影響因素的相互獨(dú)立性。

(2)采用加權(quán)信息量模型進(jìn)行滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)重與信息量相乘作為易發(fā)性指數(shù)，與單一的信息量模型相比，該過(guò)程考慮了各評(píng)價(jià)指標(biāo)在滑坡發(fā)生過(guò)程中所起作用的大小，反映了不同指標(biāo)影響程度的差異。

(3)基于滑坡特征及其發(fā)育機(jī)理對(duì)研究區(qū)滑坡進(jìn)行分類，并賦予評(píng)價(jià)指標(biāo)體系不同的權(quán)重。統(tǒng)計(jì)方法和ROC曲線的結(jié)果顯示，基于滑坡分類的滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)成功率達(dá)82.61%和82.30%，與未進(jìn)行滑坡分類相比較，分別提高了約10.90%和5.2%；同時(shí)，經(jīng)過(guò)滑坡分類后，湟水河兩岸地質(zhì)條件較差的地區(qū)亦轉(zhuǎn)變?yōu)榛赂咭装l(fā)區(qū)。兩種結(jié)果均表明，滑坡分類可以有效提高滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)效果。