蘭盈盈，郭昶成，朱云福

1. 南昌工程學(xué)院，江西 南昌 330099；2. 江西省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，江西 南昌 330095

0 引言

地質(zhì)災(zāi)害是指由自然因素或者人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)害.它是大范圍內(nèi)復(fù)雜的各種影響因子共同作用的結(jié)果，很難用明確的發(fā)生概率來(lái)表示，是人類生存發(fā)展無(wú)法規(guī)避的重要問(wèn)題. 利用合適的評(píng)價(jià)模型或方法計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率，進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)工作具有重要意義，也可為國(guó)家宏觀經(jīng)濟(jì)建設(shè)、土地利用規(guī)劃和資源規(guī)劃、地質(zhì)災(zāi)害防治體系的建立和完善、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等方面的決策提供科學(xué)依據(jù)［1］.

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的防災(zāi)減災(zāi)需求推動(dòng)了我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害防治的歷史發(fā)展進(jìn)程. 20 世紀(jì)80 年代中期前，人們對(duì)滑坡、地面沉降或塌陷等地質(zhì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)有限，僅僅止步于選址與防護(hù). 21 世紀(jì)以來(lái)，“地質(zhì)災(zāi)害”已經(jīng)不再局限于工程地質(zhì)問(wèn)題中的繞避與改良問(wèn)題，其調(diào)查、監(jiān)察、治理等已經(jīng)逐漸發(fā)展成為一個(gè)行業(yè)，并獲得了大量的工作成果. 2021 年，全國(guó)共成功預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害905 起，避免直接經(jīng)濟(jì)損失13.5 億元［2］. 地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和其帶來(lái)的傷亡的數(shù)量逐年減少，這表明地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)與防治工作取得一定成果. 地質(zhì)災(zāi)害的多樣性、易發(fā)性及區(qū)域變異性決定了我國(guó)地質(zhì)環(huán)境的特殊性，并且不止于此，大量影響因子例如地形地貌、地層巖性、植被覆蓋率以及人類工程活動(dòng)等也在其中占有極大的主導(dǎo)地位. 以上種種導(dǎo)致防災(zāi)減災(zāi)工作的需求更加多樣化，以及迫切需要更多、更高效、針對(duì)性更強(qiáng)的技術(shù)和手段.

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)是地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容. 評(píng)估和預(yù)測(cè)突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生和發(fā)育，能夠促進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)工作的順利實(shí)施. 由于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展具有大量相互關(guān)系復(fù)雜的不同影響因素，故多發(fā)生于坡度較大、斷裂帶密集、河網(wǎng)密布、土質(zhì)疏松、巖土體脆弱、植被稀疏的斜坡上. 此外，過(guò)度的人類活動(dòng)和強(qiáng)降雨也是泥石流、滑坡和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害演化和發(fā)展的重要誘因［3］. 所以，科學(xué)評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)，對(duì)發(fā)展地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃和地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查研究具有一定的指導(dǎo)意義［4］.

1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的概念

易發(fā)性（Susceptibility，意為“易受影響的敏感性”），是指某一地區(qū)發(fā)生某事件的可能性. 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性，是指地質(zhì)災(zāi)害形成條件的組合體有利于發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能程度. 羅守敬等［5］將易發(fā)性界定為在一定的地質(zhì)環(huán)境和人類工程活動(dòng)影響條件下，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能性的難易程度；薛強(qiáng)［6］認(rèn)為易發(fā)性為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生難易程度，并將其定義為一種物理地質(zhì)現(xiàn)象.易發(fā)性可通過(guò)易發(fā)區(qū)來(lái)體現(xiàn)，即容易產(chǎn)生與發(fā)展的地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)域，可以采用定性和定量評(píng)價(jià)方法根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境、發(fā)育狀態(tài)和人類工程活動(dòng)等因素來(lái)劃分.與其相對(duì)立的區(qū)域稱作不易發(fā)區(qū)［7］. 由此可見(jiàn)，易發(fā)性并非由單一因素決定的，而是大量不同的影響因素相互作用的綜合結(jié)果.

20 世紀(jì)70 年代，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的成因與形成機(jī)制，最早由一些歐洲的發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究分析［8］. 進(jìn)入80 年代以來(lái)，“3S”技術(shù)以及綜合GIS 技術(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得其逐漸成為地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性研究的主要方式［9-10］. 在我國(guó)，也有許多研究者對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的概念進(jìn)行了闡述. 倪化勇等［11］的觀點(diǎn)為，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)是在地質(zhì)災(zāi)害的地質(zhì)環(huán)境條件下，根據(jù)相應(yīng)的靜態(tài)影響因子來(lái)判斷地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性. 張琪等［12］將易發(fā)性評(píng)價(jià)界定為通過(guò)對(duì)研究區(qū)各影響因子的研究分析，確定地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生的可能性的過(guò)程. 自然資源部于2020 年3月發(fā)布《地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)技術(shù)要求（1 ∶50 000）》，將地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)定義為一定區(qū)域內(nèi)由孕災(zāi)地質(zhì)條件控制的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性.

2 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是在一定的地質(zhì)環(huán)境下，由眾多因素共同作用的結(jié)果. 想要進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)，關(guān)鍵就在于如何合理把握各種影響因素且確定它們的影響程度. 為了確保易發(fā)性區(qū)劃的客觀性、真實(shí)性、準(zhǔn)確性與可靠性，構(gòu)建一套合理且規(guī)范的易發(fā)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系尤為重要.

綜合大量現(xiàn)有的研究成果，本文認(rèn)為影響地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要分為以下3 個(gè)大類：孕災(zāi)因素（指標(biāo)）、致災(zāi)因素（指標(biāo)）、災(zāi)害現(xiàn)狀（指標(biāo)）. 具體指標(biāo)體系見(jiàn)表1.

表1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system of geological hazard susceptibility

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定方法

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的結(jié)果準(zhǔn)確與否取決于指標(biāo)的權(quán)重值. 綜合國(guó)內(nèi)外研究者的相關(guān)研究，易發(fā)性評(píng)價(jià)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)賦權(quán)方法可以分成以下3 個(gè)類別：主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法和組合權(quán)重法.

1）主觀賦權(quán)法，即根據(jù)決策者的豐富經(jīng)驗(yàn)和主觀意圖來(lái)確定權(quán)重的方法，屬于定性評(píng)價(jià). 這種方法的評(píng)價(jià)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，但客觀性相對(duì)較差. 主要有層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法和德?tīng)柗品?

2）客觀賦權(quán)法，主要基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的定量評(píng)價(jià)，即通過(guò)一些歷史數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià). 相對(duì)于主觀賦權(quán)法更具有客觀優(yōu)勢(shì)，且應(yīng)用更加廣泛，但是無(wú)法反映決策者對(duì)不同指標(biāo)的重視程度，以及存在一定的權(quán)重和與實(shí)際指標(biāo)相反的程度的情況. 主要有信息量法、變異系數(shù)法、熵權(quán)法、貢獻(xiàn)權(quán)重法等.

3）組合權(quán)重法. 以上兩種類型的賦權(quán)法都具有其各自的優(yōu)劣，所以，目前很多研究者采用二者結(jié)合的方式. 組合權(quán)重法，即同時(shí)采用上述兩種或兩種以上的評(píng)價(jià)方法，融合了兩種（及以上）賦權(quán)方法優(yōu)點(diǎn)的組合方法. 通過(guò)這種方式能在一定程度上提升模型精度，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更真實(shí)、可靠.

3 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型

3.1 定性評(píng)價(jià)

1）層次分析法（AHP）

層次分析法最早是在20 世紀(jì)70 年代由Saaty［13］提出的一種在當(dāng)時(shí)比較新穎的、系統(tǒng)化的估計(jì)給定系統(tǒng)投入產(chǎn)出系數(shù)的分析方法. 它是基于經(jīng)濟(jì)中各個(gè)部門各自的比例來(lái)劃分優(yōu)先級(jí). 在很多情況下，很難估計(jì)出具有大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)時(shí)各個(gè)組分之間的相互關(guān)系和相對(duì)影響，故而通過(guò)把復(fù)雜系統(tǒng)區(qū)分成為不同的層次，并將各種影響決策的因素相結(jié)合從而進(jìn)行層次權(quán)重決策分析以代替徹底而深入的研究.

層次分析法的基本思路是先將數(shù)據(jù)分層系列化，再將各種因素按照影響和關(guān)系分類組合，形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后根據(jù)分量的重要性定量化，構(gòu)造成對(duì)比矩陣和判斷矩陣，最后計(jì)算各層因素的權(quán)重向量，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn).

這種方法在各行各業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，在確定易發(fā)性評(píng)價(jià)中的地災(zāi)影響因子權(quán)重這一方面具有科學(xué)可信、客觀可靠的特性，不僅精度高，而且簡(jiǎn)單便利，能夠減少主觀誤差. 局限性在于定量數(shù)據(jù)少、定性成分多，且構(gòu)造矩陣指標(biāo)多、計(jì)算量大，應(yīng)通過(guò)獨(dú)立性檢驗(yàn)來(lái)選取具有代表性的影響因子. 在實(shí)際應(yīng)用中，研究者時(shí)常將層次分析法與其他方法相結(jié)合來(lái)使用，比如專家打分法、隨機(jī)森林模型等.

楊德宏等［14］運(yùn)用層次分析法對(duì)旬陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害確定各影響因子的權(quán)重系數(shù)，采用估計(jì)兩兩影響因子的互相關(guān)系的方式來(lái)構(gòu)造矩陣，在很大程度上規(guī)避了發(fā)生個(gè)別結(jié)果偏差過(guò)大的情況. 李萍等［15］在永德縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中，利用了層次分析法計(jì)算各指標(biāo)與要素層的權(quán)重，并采用成功率曲線對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，證明效果較好.

2）模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)（評(píng)判）法是在20 世紀(jì)90 年代由汪培莊［16］提出的一種運(yùn)用模糊變換原理和最大隸屬度原則，綜合多種影響因子從而作出系統(tǒng)評(píng)價(jià)的方法.使用這種方法處理一些較為復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，可以用確定的量來(lái)表述，無(wú)需精確的數(shù)學(xué)方法，具有很好的實(shí)用性和便利性. 因此，相比其他的易發(fā)性評(píng)價(jià)方法，模糊綜合評(píng)價(jià)法更具分辨性和可比性.

模糊綜合評(píng)價(jià)法的主要思路是先將各因素集合設(shè)定等級(jí)構(gòu)建模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用構(gòu)建好的權(quán)重向量，分別求出各個(gè)因素對(duì)等級(jí)的歸屬程度構(gòu)建矩陣，然后根據(jù)權(quán)重分配以完成隸屬矩陣和權(quán)重的合成.

這種方法在易發(fā)性評(píng)價(jià)領(lǐng)域中得到了廣泛運(yùn)用.采用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)可以減少出現(xiàn)錯(cuò)判漏判樣本數(shù)據(jù)的情況，均衡兼顧，更好地歸納和劃分多目標(biāo)因素. 其局限性在于主觀性強(qiáng)，通過(guò)選取合適的隸屬函數(shù)能夠使結(jié)果更為精確. 再者，區(qū)劃網(wǎng)格通常較大，會(huì)使評(píng)價(jià)結(jié)果不夠精確.

劉福臻等［17］選用了模糊綜合評(píng)價(jià)法在寧南縣滑坡災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行易發(fā)性分區(qū)，并使用ArcGIS 軟件繪制分區(qū)圖與災(zāi)害點(diǎn)圖層合并研究，數(shù)據(jù)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的合理性和可靠性. 張杰等［18］利用ArcGIS 技術(shù)在煙臺(tái)市棲霞中橋巖溶塌陷易發(fā)性評(píng)價(jià)中，在歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了易發(fā)區(qū)的災(zāi)害特征，并探討、確定了影響因子. 主要采用的評(píng)價(jià)方法是模糊綜合評(píng)價(jià)法，構(gòu)建了各指標(biāo)的隸屬函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了易發(fā)性評(píng)價(jià)，減少了人為因素的主觀誤差，提高了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和客觀性，為當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)規(guī)劃、防災(zāi)減災(zāi)等工作提供了有力支撐與科學(xué)指導(dǎo).

3）德?tīng)柗品ǎ▽＜艺{(diào)查法）

德?tīng)柗品ㄗ钤缡窃?0 世紀(jì)40 年代由美國(guó)蘭德公司創(chuàng)始，本質(zhì)上是一種反饋匿名函詢法. 其主要流程是在所要預(yù)測(cè)的問(wèn)題經(jīng)過(guò)專家的意見(jiàn)后，進(jìn)行整理歸納并匿名反饋，再次征求意見(jiàn)、集中、反饋，如此反復(fù)，經(jīng)過(guò)若干輪，直至意見(jiàn)一致. 最終根據(jù)一致的專家意見(jiàn)作出評(píng)價(jià).

該方法是公認(rèn)簡(jiǎn)單、便捷和應(yīng)用廣泛的定性與定量結(jié)合的預(yù)測(cè)類型的評(píng)價(jià)方法，而對(duì)于信息化高度發(fā)展的時(shí)代，這種方法的運(yùn)用日趨減少. 在地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)中，它具有一定的代表性和權(quán)威性，但同時(shí)也具有明顯的主觀隨意性，缺乏一定的科學(xué)性. 我國(guó)研究者一般會(huì)將該方法與其他方法結(jié)合構(gòu)建更為科學(xué)可靠的耦合模型.

狄靖月等［19］提出并采用德?tīng)柗?逆推法耦合的方式，構(gòu)建了地災(zāi)氣象服務(wù)效益評(píng)估模型，可同時(shí)對(duì)各區(qū)域、時(shí)間的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行效益評(píng)估. 侯林鋒等［20］在地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中運(yùn)用德?tīng)柗品ê蛯哟畏治龇ù_定各指標(biāo)權(quán)重，經(jīng)過(guò)了進(jìn)一步的數(shù)值處理后得到浙江省的地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，為防震防災(zāi)工作提供了有效的科學(xué)依據(jù).

3.2 定量評(píng)價(jià)

1）證據(jù)權(quán)法

該方法是在20 世紀(jì)70 年代產(chǎn)生的一種利用綜合的各種證據(jù)來(lái)支持先前假設(shè)的統(tǒng)計(jì)分析方法，即綜合各種證據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)某一事件是否會(huì)發(fā)生的方法. 該方法是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的離散多元統(tǒng)計(jì)法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析確定因子權(quán)重，有效降低了因子權(quán)重估值時(shí)的人為主觀性. 最初用于醫(yī)療診斷，最早是由Agterberg 引入地質(zhì)領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)的主要用途為礦產(chǎn)預(yù)測(cè)［21］. 近年來(lái)，證據(jù)權(quán)法也被越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外研究者應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，產(chǎn)生了大量成果.

證據(jù)權(quán)法的主要流程是在總結(jié)歸納歷史數(shù)據(jù)的條件下，提取相關(guān)點(diǎn)、線、面信息，進(jìn)行相應(yīng)的空間疊加從而構(gòu)建新的信息進(jìn)行分析.

在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中這種方法雖然效果直觀，具有一定的客觀優(yōu)勢(shì)，但也有著一定的局限性，即所有影響因子必須擁有各自的獨(dú)立性，應(yīng)舍棄相關(guān)性大的，且將用于數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析的影響因子都為長(zhǎng)期性的定量［22］. 對(duì)于常年發(fā)生地質(zhì)變動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，影響因子之間的相關(guān)性變化可能導(dǎo)致實(shí)際應(yīng)用效果并不是特別理想.

胡燕等［23］對(duì)巴東縣城滑坡易發(fā)區(qū)和多發(fā)區(qū)的災(zāi)害區(qū)域采用證據(jù)權(quán)法進(jìn)行易發(fā)性區(qū)劃. 在研究分析該災(zāi)害點(diǎn)的多種影響因子并劃分證據(jù)層后，分別計(jì)算權(quán)重和后驗(yàn)概率，并進(jìn)行單元疊加，最后進(jìn)行易發(fā)分區(qū).唐緒波等［24］在神農(nóng)架林區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的研究中，也采用了證據(jù)權(quán)法，確定了各因子權(quán)重，其數(shù)據(jù)結(jié)論也驗(yàn)證了該方法的科學(xué)性、可行性與高精確性.

2）信息量法

與證據(jù)權(quán)法相似，信息量法是一種通過(guò)各影響因素對(duì)所預(yù)測(cè)事件提供的信息多少來(lái)確定預(yù)測(cè)地段發(fā)生預(yù)測(cè)事件的總信息量，從而進(jìn)行定量預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)分析方法. 最早用于礦產(chǎn)預(yù)測(cè)，近年也被用于區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè).

信息量法的主要流程是先轉(zhuǎn)變?yōu)椴荒敲磸?fù)雜的單因素信息量模型，再分步計(jì)算、疊加，從而得到綜合評(píng)價(jià)值，并由此說(shuō)明地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性大小.

這種方法在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中并不能很好地強(qiáng)調(diào)各影響因子自身的差異性，影響因子的選擇也會(huì)決定結(jié)果的準(zhǔn)確性. 因?yàn)樵谝话闱闆r下，地質(zhì)災(zāi)害的影響因子總是互相影響且共同作用的，所以在進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)時(shí)，樣本的調(diào)查方法總是受到一定的限制. 而通過(guò)信息量法便可以將復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)問(wèn)題歸納合并、疊加分析，進(jìn)而找到多個(gè)影響因子組合中最利于災(zāi)害形成的那一組，從而使得各種影響因子對(duì)研究區(qū)的密切程度更為清晰明確.

陳立華等［25］在地災(zāi)點(diǎn)采用信息量模型的方法，借助ArcGIS 軟件疊加計(jì)算影響因子的柵格圖層獲取信息量圖，再劃分區(qū)間獲得易發(fā)性分區(qū)圖，最終實(shí)現(xiàn)了北流市地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià). 馬振等［26］選擇信息量法對(duì)九畹溪流域地災(zāi)進(jìn)行易發(fā)性區(qū)劃，充分考慮了多種影響因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的不同影響情況和綜合作用關(guān)系，并進(jìn)行了多種主客觀結(jié)合的分析，最終實(shí)現(xiàn)研究區(qū)的科學(xué)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合詳查評(píng)價(jià)結(jié)果，為防災(zāi)減災(zāi)工作提供了科學(xué)的規(guī)劃，很好地證明了信息量法的可行性和科學(xué)性，并且對(duì)類似的地災(zāi)調(diào)查評(píng)價(jià)具有良好的借鑒意義. 李信等［27］在對(duì)海南昌江研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性研究中基于GIS 技術(shù)構(gòu)建了信息量分析模型，驗(yàn)證了該評(píng)價(jià)方法的可行性，也為研究區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警監(jiān)測(cè)和避讓搬遷提供了依據(jù).

3）隨機(jī)森林模型（RF）

該模型是一種由多個(gè)決策樹(shù)弱分類器構(gòu)成的集成學(xué)習(xí)算法，最早由Breiman［28］提出.

隨機(jī)森林模型的主要思路是利用Bootstrap 自助重采樣技術(shù)，從數(shù)據(jù)集中有放回地隨機(jī)抽取樣本，并分別建立相同數(shù)量（k 個(gè)）的決策樹(shù)模型. 每棵決策樹(shù)根據(jù)數(shù)據(jù)集中純度最高的特征作為劃分依據(jù)，且每棵決策樹(shù)單獨(dú)工作，獲得k 種分類結(jié)果，再簡(jiǎn)單表決預(yù)測(cè)最終分類結(jié)果［29］.

隨機(jī)森林模型是通過(guò)數(shù)學(xué)理論來(lái)進(jìn)行權(quán)重判別的方法. 該方法不但預(yù)測(cè)精度高，而且抗擬合能力強(qiáng)，對(duì)于高維度數(shù)據(jù)的泛化能力強(qiáng). 其缺點(diǎn)在于模型內(nèi)部的運(yùn)行較難人為操控，只能在變化的參數(shù)之間進(jìn)行，也不能不間斷地輸出值，導(dǎo)致無(wú)法做出超越給定數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè). 在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中，研究者常常將其與層次分析法等定性評(píng)價(jià)方法結(jié)合使用來(lái)達(dá)到雙管齊下的效果.

Goetz 等［30］在探討地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中表現(xiàn)的過(guò)程中，將隨機(jī)森林模型與其他的一些傳統(tǒng)方法相比較，論證了該方法的預(yù)測(cè)精度是其他方法無(wú)可比擬的.郝國(guó)棟［31］在進(jìn)行商南縣滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)中通過(guò)隨機(jī)森林模型得到商南縣滑坡易發(fā)性區(qū)劃的結(jié)論成果. 鄧念東等［32］在研究陜西省神木市的崩塌易發(fā)性評(píng)價(jià)中，采用隨機(jī)森林模型與其他模型結(jié)合的方式測(cè)得的精度比采用單一模型得到的結(jié)果精度更高. 楊碩等［33］在滑坡災(zāi)害較為頻發(fā)的烏江龍溪-石朝門段高陡岸坡采用隨機(jī)森林模型的方式進(jìn)行了易發(fā)性評(píng)價(jià)，采用混淆矩陣和ROC 區(qū)限進(jìn)行模型評(píng)估，并計(jì)算了影響因子的權(quán)重，有利于該地區(qū)的居民搬遷、建筑設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查等工作，對(duì)研究區(qū)范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義.

4）主成分分析法（主分量分析）

該方法運(yùn)用了降維的原理，其主要流程是將多指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)幾個(gè)能夠反映原始變量大部分信息且互不重復(fù)的綜合指標(biāo).

相對(duì)于其他方法，主成分分析法具有指標(biāo)選擇容易、在節(jié)省工作量的同時(shí)不會(huì)漏掉關(guān)鍵指標(biāo)等多種優(yōu)勢(shì). 但用該方法時(shí)也需保證提取的主成分具有實(shí)際意義，否則會(huì)造成模糊性過(guò)強(qiáng)等不利影響.

余豐華等［34］在浙江沿海突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)評(píng)價(jià)中，采用了主成分分析法. 通過(guò)計(jì)算各影響因子的敏感性獲得評(píng)價(jià)格網(wǎng)的綜合分值，再根據(jù)已經(jīng)獲得的信息量化的數(shù)據(jù)和發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行脆弱性分級(jí)和易發(fā)程度分區(qū)，從而為研究區(qū)的災(zāi)害防治措施提供切實(shí)可行的數(shù)據(jù)支撐和科學(xué)依據(jù).

5）變異系數(shù)法

變異系數(shù)法是利用統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律通過(guò)判斷各項(xiàng)指標(biāo)并結(jié)合其自身包含的信息來(lái)計(jì)算出指標(biāo)權(quán)重的一種客觀賦權(quán)法. 其中，變異系數(shù)是用來(lái)統(tǒng)計(jì)觀測(cè)值的變異程度的，也稱標(biāo)準(zhǔn)差率，主要有全距系數(shù)、平均差系數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，能夠避免單位或平均數(shù)不同對(duì)兩個(gè)或多個(gè)資料變異程度比較的影響. 通過(guò)變異系數(shù)的大小來(lái)判斷某一指標(biāo)所能反映評(píng)價(jià)對(duì)象的差異性和權(quán)重大小. 但當(dāng)平均值趨近于0 時(shí)，變異系數(shù)甚至?xí)蜉p微擾動(dòng)而產(chǎn)生巨大變化導(dǎo)致結(jié)果并不準(zhǔn)確.

該方法能消除不同數(shù)據(jù)的量綱差異，使之標(biāo)準(zhǔn)化，減少或避免權(quán)重的計(jì)算障礙，可以很好地避免主觀賦權(quán)法中專家主觀偏向?qū)е碌娜藶橐蛩剡^(guò)強(qiáng)的結(jié)果影響.

丁贊等［35］運(yùn)用變異系數(shù)法進(jìn)行了黃岡市地質(zhì)環(huán)境承載力研究，結(jié)合層次分析法及GIS 技術(shù)計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)并做承載力分布圖，為研究區(qū)的環(huán)境發(fā)展提供了客觀、精準(zhǔn)的方法.

6）貢獻(xiàn)權(quán)重法

貢獻(xiàn)權(quán)重法，又稱因子貢獻(xiàn)權(quán)重法，于2004 年由喬建平［36］提出，并優(yōu)化改善后應(yīng)用于滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià).目前也被成熟運(yùn)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)等行業(yè). 這種方法引入了一個(gè)貢獻(xiàn)率的概念，它是一種用來(lái)評(píng)價(jià)作用程度的指標(biāo)，以量化的方式建立貢獻(xiàn)率轉(zhuǎn)化權(quán)重關(guān)系.

貢獻(xiàn)權(quán)重法的具體思路是以等比數(shù)列的形式劃分因子區(qū)間，分為高、中、低3 個(gè)級(jí)別，并對(duì)各個(gè)指標(biāo)貢獻(xiàn)率3 級(jí)劃分后求均值，再進(jìn)行自權(quán)重分配和互權(quán)重分配.

將單因子內(nèi)部權(quán)重對(duì)災(zāi)害事件發(fā)生的貢獻(xiàn)與多項(xiàng)因子之間的權(quán)重對(duì)災(zāi)害事件發(fā)生的貢獻(xiàn)兩種權(quán)重值與地質(zhì)災(zāi)害本底因子貢獻(xiàn)值相乘疊加，很好地顯示了本底因子的貢獻(xiàn)作用，使得易發(fā)性區(qū)劃結(jié)果更具可靠性.這種方法的缺點(diǎn)在于客觀賦權(quán)不可避免地忽視直覺(jué)與經(jīng)驗(yàn)，將所有因子的重要性等同，易于出現(xiàn)權(quán)重系數(shù)過(guò)于理想化、遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)的情況.

王萌等［37］運(yùn)用貢獻(xiàn)權(quán)重模型結(jié)合GIS 進(jìn)行了攀枝花的滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究，效率高、精確度高，驗(yàn)證結(jié)果符合實(shí)際情況. 楊海龍等［38］運(yùn)用貢獻(xiàn)權(quán)重法進(jìn)行蘇寶河流域的地震滑坡本底因子敏感性分析，將貢獻(xiàn)率作為分析指標(biāo)，將互權(quán)重劃分為敏感分析指標(biāo)，從而確定了該領(lǐng)域的主要影響因子的貢獻(xiàn)率大小，揭示了研究區(qū)地震滑坡發(fā)育的潛在風(fēng)險(xiǎn)和本底因子對(duì)其的影響與作用.

綜上，以層次分析法為代表的主觀賦權(quán)法是根據(jù)符合客觀事實(shí)的判斷結(jié)構(gòu)將主觀意見(jiàn)與客觀分析結(jié)果結(jié)合進(jìn)行定量描述與排序. 而客觀賦權(quán)法是通過(guò)設(shè)計(jì)數(shù)理模型來(lái)獲取權(quán)重系數(shù)的定量分析方法，相比之下能減小或避免主觀賦權(quán)法的主觀性、隨意性造成的誤差. 各方法的優(yōu)劣及適用范圍見(jiàn)表2.

表2 各評(píng)價(jià)方法選用參考表Table 2 Reference for selection of evaluation methods

兩類方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，有時(shí)單獨(dú)運(yùn)用其中一種并不能取得滿意的結(jié)果，甚至與現(xiàn)實(shí)相悖. 故而有研究者陸續(xù)提出了二者結(jié)合的組合賦權(quán)方法，結(jié)合了二者的優(yōu)勢(shì)，再通過(guò)多次導(dǎo)入導(dǎo)出循環(huán)修正與調(diào)整的交互式賦權(quán)法，使得評(píng)價(jià)結(jié)果更具科學(xué)性.

石輝等［39］在進(jìn)行陜西省綏德縣的崩塌易發(fā)性評(píng)價(jià)的研究中，通過(guò)提出隨機(jī)森林-層次分析耦合模型，用隨機(jī)森林模型對(duì)不同指標(biāo)進(jìn)行客觀權(quán)重計(jì)算，然后通過(guò)層次分析法對(duì)判斷矩陣進(jìn)行修正，確定綜合權(quán)重.張志沛等［40］將熵指數(shù)法與信息量法耦合，在前者的基礎(chǔ)上得出一級(jí)權(quán)重再與信息量結(jié)合，使得結(jié)論成果更為精確可靠. 連志鵬等［41］在湖北省五峰縣滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)的研究中，也采用了多模型耦合的方式，結(jié)合了信息量模型、證據(jù)權(quán)模型和頻率比模型，并通過(guò)歸一化和主成分分析的方式降低甚至避免了單一模型的不穩(wěn)定性和偶然性，提高了結(jié)論的可信度和準(zhǔn)確度，更是對(duì)其他地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性評(píng)價(jià)帶來(lái)了借鑒的意義. 周蘇華等［42］在福建省的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中開(kāi)展地災(zāi)易發(fā)性區(qū)劃的方式是基于模糊層次分析法和以熵權(quán)法結(jié)合模糊層次分析法的主客觀賦權(quán)組合模型，為研究區(qū)的地災(zāi)防治和土地規(guī)劃提供了參考.

4 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)現(xiàn)存的問(wèn)題

4.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)合理量化

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外大量的研究聚焦在評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取及評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重確定方法上，但對(duì)某個(gè)具體指標(biāo)合理分級(jí)與量化相關(guān)研究較少. 評(píng)價(jià)指標(biāo)因子合理分級(jí)與量化對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果影響很大，有時(shí)甚至起到?jīng)Q定性作用. 當(dāng)前一些研究成果中的評(píng)價(jià)指標(biāo)量化人為性、隨意性較大，缺乏理論科學(xué)的分級(jí)量化依據(jù). 加強(qiáng)具體因子分級(jí)量化相關(guān)研究是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)性工作之一.

4.2 評(píng)價(jià)方法的選用

每一種易發(fā)性評(píng)價(jià)方法模型自身都有著一定的局限性. 在一些特定的易發(fā)區(qū)，影響因素和指標(biāo)并非具有絕對(duì)的普遍性，因?yàn)橥ǔ６际歉鶕?jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行指標(biāo)的典型選擇，從而進(jìn)行分析評(píng)價(jià). 具體方法選用見(jiàn)表2. 此外，在評(píng)價(jià)中采用的定量或定性計(jì)算方式的合理性與正確性將會(huì)直接影響結(jié)論的準(zhǔn)確程度.