基于地理空间数据的地震诱发滑坡易感性统计模型研究

摘要

2008年5月12日，四川省西部龙门山断裂带上发生了Ms8.0级的汶川大地震，这是中国内地近百年来在人口较为密集的山区所发生的破坏性最强，受灾面积最广，救灾难度最大，灾后重建最困难的一次强震灾害。强烈地震导致四川、甘肃和陕西三省严重受灾，地震烈度在VI以上区域面积达44万km2，其中极重灾区和重灾区包括51个县（市、区），面积达132596 km2，地震触发了数以万计的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等地质灾害，更加重了灾害损失。本文以汶川县为研究区，基于地理信息系统（GIS）技术，应用逻辑回归模型进行汶川县地震滑坡易感性分区评价，并对评价结果合理性进行检验，完成的研究工作及取得的主要进展如下：
　　①讨论了地震滑坡计算智能方法如逻辑回归（LR）、人工神经网络（ANN）、层次分析法（AHP）等评价方法的基本原理，重点研究了逻辑回归方法，探讨了将之应用于地震滑坡分析的优点及可行性。详细研究了逻辑回归在地震滑坡中的应用，并提出该方法通过R软件建模的关键技术和实现步骤。
　　②基于地理信息系统（GIS），建立汶川县地震滑坡及其滑坡影响因子空间数据库。选取海拔高程、斜坡坡度、斜坡坡向、斜坡曲率、斜坡坡位、与水系距离、与断层距离、与公路距离、地层岩性、归一化植被指数（NDVI)、微地貌、年平均降雨量、地震动峰值加速度（PGA)共13个因素做为地震滑坡影响因子，在GIS平台下将这些因子分别专题图层栅格化，并在此基础上通过 GIS处理，将所有影响因子提取为以研究区鱼网点属性数据表达的地理空间数据。
　　③在R软件中建立逻辑回归模型，选取20组样本进行逻辑回归计算，得到每个影响因子分级的标准化回归系数，及地震滑坡易发性逻辑回归模型，提出利用标准化回归系数进行各因子对地震滑坡影响的相关性分析。随后利用逻辑回归模型对所有空间数据仿真计算，在 GIS中得出滑坡发生概率，进而建立地震滑坡易感性评价图。
　　④采用受试者工作特征曲线（ROC曲线）及数学统计方法分别对逻辑回归模型的评价结果进行检验，分析结果表明地震滑坡易感性评价图与实际滑坡发育情况基本吻合，ROC曲线下面积（AUC值）达到0.962，不同危险性级别统计也具有较高准确度，结果较为理想。
　　通过本文研究，从理论上的科学性和地震滑坡灾害预测结果的准确性两方面均表明，GIS技术结合逻辑回归方法在研究地震滑坡灾害空间预测问题上具有巨大的优越性，同时也显示出逻辑回归模型具有较大的推广应用前景，本文的研究方法对以后地震滑坡预警研究也有一定的指导意义。

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 地震滑坡国内外的研究现状

1.3 区域地震滑坡危险性评价及制图存在的问题

1.4 本文的主要研究目的、内容和技术路线

1.5 本章小结

2 地震滑坡灾害易感性评价的技术方法和理论

2.1 基于GIS的地震滑坡危险性评价原理

2.2 基于GIS的地震滑坡易感性评价常用分析方法简述

2.3 本章小结

3 研究区概况及地震灾害特征

3.1 研究区范围选取

3.2 研究区地理环境条件

3.3 研究区地质环境条件

3.4 人类工程活动

3.5 研究区以往地震滑坡灾害特征

3.6 本章小结

4 地震作用下滑坡灾害的影响因子确定

4.1 地震滑坡灾害形成机制

4.2 影响因子的确定及分组

4.3 地震滑坡形成的地形地貌因子

4.4 地震滑坡形成的地质与环境因子

4.5 滑坡灾害诱发因子

4.5 本章小结

5 研究区地震滑坡逻辑回归模型易感性评价

5.1 研究区单元格的划分及因子图层的栅格化和重分类

5.2 基于GIS的逻辑回归模型评价

5.3 建立地震滑坡危险评价图及结果检验

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 问题与展望

致谢

参考文献

附录