本發明屬于地質災害預測與防治,涉及一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法。
背景技術:
1、滑坡易發性評價是地質災害防控的核心環節。傳統方法如信息量模型(ivm)通過統計因子與滑坡的關聯性進行風險分級,但未考慮因子間的空間異質性與權重差異,導致預測精度受限。
2、在現有技術中,專利(cn113420257a)公開了一種基于機器學習的滑坡易發性評價方法,但未解決因子權重動態調整問題;專利(cn114841191a)公開了?基于全連接脈沖神經網絡的癲癇腦電信號特征壓縮方法,采用層次分析法賦權,主觀性強且難以量化交互效應。
3、長江流域等大尺度區域滑坡受自然與人文因素耦合影響顯著,亟需一種能融合多源數據、動態校正權重并揭示區域異質性的評價方法。本發明通過引入地理探測器(geographical?detector)量化因子解釋力,結合信息量模型構建加權評價體系,顯著提升預測精度與實用性。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術中的不足之處,提供一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法。
2、為了實現本發明的目的,本發明采用如下技術方案加以實施。
3、一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,包括如下步驟:
4、s1、采集目標區域的滑坡點數據以及多源環境因子數據,構建多源驅動因子數據庫,并對多源驅動因子數據庫進行預處理;
5、所述多源環境因子包括自然因子和人文因子,其中,所述自然因子包括降雨量、坡度、地形起伏度、距斷層距離、距河流距離;所述人文因子包括綜合人類活動強度指數chaii;其中:所述綜合人類活動強度指數chaii的表達式為:
6、;
7、式中,ntl_avg為該滑坡點夜間燈光的平均值,dop_avg為該滑坡點人口密度的平均值,icdist為該滑坡點距不透水區域和耕地的距離;norm()是歸一化函數,將數據歸一化到[0,1];
8、s2、利用地理探測器計算各因子的解釋力q值,并通過線性拉伸生成動態權重系數pi;其中:所述解釋力q值表達為:
9、;
10、其中,nh為層h樣本量,為層h方差,為總體方差;
11、所述動態權重系數pi表達為:
12、;
13、s3、用傳統信息量模型計算各因子類別的信息量值ii,并與步驟s2獲得的動態權重系數pi結合,生成加權信息量值;其中:所述信息量值ii表達為:
14、;
15、其中,為因子類別i內滑坡面積,si為因子類別i總面積,a0為目標區域滑坡總面積,a為目標區域總面積;
16、所述加權信息量值表達為:
17、;
18、其中,為最終加權信息量值,用于表征區域滑坡災害易發性的綜合程度。
19、作為本發明的優選方案,所述預處理包括空間標準化和因子離散化,其中:
20、空間標準化,統一坐標系與分辨率,歸一化至0,1區間;
21、因子離散化,采用幾何間隔法或自然斷點法對連續因子分類。
22、作為本發明的優選方案,所述坐標系為wgs_1984_utm_zone_50n地理坐標系;所述分辨率為100m×100m柵格。
23、作為本發明的優選方案,所述綜合人類活動強度指數chaii是由人類活動數據獲得的。
24、作為本發明的優選方案,所述人類活動數據包括夜間燈光、人口密度、土地利用;其中:所述土地利用包括滑坡點距不透水區域和耕地的距離。
25、作為本發明的優選方案,所述解釋力q值是各因子對滑坡空間密度lsd的q值。
26、作為本發明的優選方案,所述動態權重系數pi是通過歸一化地理探測器計算各因子的解釋力q值獲得的。
27、作為本發明的優選方案,在將目標區域劃分為n段后,利用上述方法分別計算各段各因子的解釋力q值及不同因子之間的交互效應,識別各段關鍵因素的差異。
28、作為本發明的優選方案,根據上述方法獲得的加權信息量值,利用自然斷點法劃分易發性等級,生成流域滑坡風險分區圖。
29、作為本發明的優選方案,能通過roc曲線與auc值驗證加權信息量值的精度。
30、有益效果:動態權重校正:通過地理探測器量化因子貢獻,克服傳統模型權重固定的缺陷;
31、多因子耦合分析:融合自然與人文因素,揭示“構造破碎-極端降水-工程擾動”協同致災機制;
32、區域異質性適配:分流域段分析驅動機制差異,提升大尺度區域評價的適用性;
33、精度顯著提升:與傳統ivm相比,auc值從0.795提升至0.875,極高風險區誤判率降低30%。
1.一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:包括如下步驟:
2.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述預處理包括空間標準化和因子離散化,其中:
3.根據權利要求2所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述坐標系為wgs_1984_utm_zone_50n地理坐標系;所述分辨率為100m×100m柵格。
4.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述綜合人類活動強度指數chaii是由人類活動數據獲得的。
5.根據權利要求4所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述人類活動數據包括夜間燈光、人口密度、土地利用;其中:所述土地利用包括滑坡點距不透水區域和耕地的距離。
6.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述解釋力q值是各因子對滑坡空間密度的q值。
7.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:所述動態權重系數pi是通過歸一化地理探測器計算各因子的解釋力q值獲得的。
8.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:在將目標區域劃分為n段后,利用權利要求1所述的方法分別計算各段各因子的解釋力q值及不同因子之間的交互效應,識別各段關鍵因素的差異。
9.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:根據權利要求1所述的方法獲得的加權信息量值,利用自然斷點法劃分易發性等級,生成流域滑坡風險分區圖。
10.根據權利要求1所述的一種基于加權信息量模型的流域滑坡易發性評價方法,其特征在于:能通過roc曲線與auc值驗證加權信息量值的精度。