贵州省望谟县地质灾害特征分析及滑坡易发性评价

作     者：薛甲维 

作者单位：贵州民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：钱志宽;秦龙

授予年度：2023年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：望谟县 地质灾害特征 机器学习 滑坡易发性 评价模型 

摘      要：我国的地质灾害有着数量多、分布广、频率高、破坏力强以及不可预测等特点。贵州省特殊的地形地貌使得其地质灾害较为发育,本文以贵州省望谟县为研究区,在归纳总结其地质概况及灾害资料的基础上,分析该区地质灾害的发育特征及规律,构建评价指标体系对所选的影响因子逐个分级和分析,利用多种机器学习模型研究望谟县的滑坡易发性,最终通过对比验证选取出适合望谟县滑坡地质灾害的评价模型,研究的内容如下:(1)获得望谟县地质灾害的概况及背景。通过搜集资料及实地调查等,得出望谟县地灾种类有滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷。其中滑坡灾害占比高达85.25%。地质灾害的中小型规模,稳定性差的占比最高。并且主要集中分布在坡度大于25°的斜坡、土质坡、碎屑岩分布地区、降雨强的区域、以及人类工程强度大的区域等,在5、6、7、8月份以及在变形阶段地质灾害的发生较为频繁。(2)分析望谟县滑坡灾害的空间分布特征。通过计算最近邻指数R=0.8415与Z聚集度为-2.19确定研究区较发育的滑坡灾害点呈聚集性分布,应用Ripley’s K函数法绘制L(d)函数曲线得出望谟县滑坡灾害点受空间尺度影响较大。通过计盒维数法计算分维值为0.2945得望谟县滑坡灾害点分形特征不显著。(3)确定望谟县滑坡灾害点的分布与单个影响因子之间的关系。针对研究区特有的条件,选取11个滑坡灾害的影响因子,通过Arc GIS软件分析各因子不同分级下滑坡灾害的发育情况,得到滑坡灾害点在高程717-881m、坡向为西部,坡度18°-20°、曲率在-1.36--0.04,土地利用类型为草地、地层岩性为软岩,水系距离在408m,道路距离300m,距断层距离5750m,NDVI值为0.65-0.75,年平均降水量为1594-1607mm时最为发育。(4)验证选取的望谟县滑坡灾害易发性因子的合理性。通过主成分分析法分析、共线性分析确定了选取的影响因子符合科学性及独立性的要求,并获得了各评价因子在滑坡中的权重,确定每一个评价因子对滑坡的敏感性,最终得到年降雨量指标对滑坡影响最为敏感,NDVI指标敏感性最低。(5)构建望谟县滑坡灾害易发性评价的最佳模型。通过逻辑回归模型(LR)、随机森林模型(RF)、支持向量机模型(SVM)、LR-SVM、RF-SVM耦合模型5种模型分别对望谟县的滑坡灾害进行易发性评价并分区。通过判断各评价模型的分区合理性、对比几种分类精度指标数值大小以及受试者工作特征曲线(ROC曲线)验证了模型精确度等,并通过Google earth下载的滑坡灾害点遥感影像进行实例验证,最终得到LR-SVM模型是对望谟县滑坡灾害易发性评价的最佳选择。