顾及InSAR形变的CNN滑坡易发性动态评估——以刘家峡水库区域为例

摘要

已有的滑坡易发性评估方法所采用的滑坡因子多为静态数据(如地形,地质),缺乏动态数据(如地表形变),无法充分挖掘正在变形的滑坡特征,导致滑坡易发性评估可靠性较差。合成孔径雷达干涉测量(synthetic aperture radar interferometry,InSAR)二维InSAR数据可反映滑坡在垂直和水平方向的形变特征。引入二维InSAR形变数据作为动态因子,结合地形、地质、水文以及人文共计16种滑坡影响因子,构建卷积神经网络模型(convolutional neural network,CNN)进行滑坡易发性动态评估;采用多种评价指标来衡量模型精度,同时对比有无顾及二维InSAR因子的滑坡易发性评估结果,并与支持向量机(support vector machines,SVM)方法进行对比,此外,在不同场景进行应用。实验结果表明,顾及InSAR形变动态因子的多种评价指标整体精度有所提高,模型对正处于缓慢变形的滑坡易发性区域的识别具有良好的效果,在训练数据中,识别率由0.78提高至0.93;在验证数据中,识别率提升0.21,揭示出顾及二维InSAR形变因子可以提升滑坡易发性动态评估准确度。构建的CNN模型相比SVM方法评估结果更加可靠,在不同场景下更具有普适性和泛化能力。刘家峡水库区域高易发性主要分布于杨塔乡东北部山区、红泉镇以及三塬镇等区域,应加强实时监测。提出的顾及二维InSAR形变因子CNN滑坡易发性动态评估模型可为滑坡灾害预防提供新思路。