基于CF、CF-LR和CF-AHP模型的国家热带雨林公园地质灾害易发性研究:以海南保亭为例

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.002

现代地质 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (04): 1033-1043.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.002

基于CF、CF-LR和CF-AHP模型的国家热带雨林公园地质灾害易发性研究:以海南保亭为例

李信¹^,²(), 薛桂澄¹^,², 夏南¹^,³(), 柳长柱¹^,², 杨永鹏¹^,², 马波¹^,²

1.海南省海洋地质资源与环境重点实验室,海南海口 570206
2.海南省地质调查院,海南海口 570206
3.海南省矿产资源勘查院,海南海口 570206

收稿日期:2021-11-16 修回日期:2023-01-04 出版日期:2023-08-10 发布日期:2023-09-02
通讯作者: 夏南,男,硕士,高级工程师,1984年出生,水工环地质专业,主要从事地质灾害研究。Email:nmgxianan@163.com。
作者简介:夏南,男,硕士,高级工程师,1984年出生,水工环地质专业,主要从事地质灾害研究。Email:nmgxianan@163.com。
李信,男,硕士,高级工程师,1987年出生,水工环地质专业,主要从事地质灾害机理与评价研究。Email:z3310631@126.com。
基金资助:
海南省海洋地质资源与环境重点实验室重点课题(22-HNHYDZZYHJKF020);海南省自然科学基金项目(421RC664)

Geological Hazard Susceptibility Evaluation Based on CF,CF-LR and CF-AHP Models in National Tropical Rain Forest Park:Taking Baoting County, Hainan Province as An Example

LI Xin¹^,²(), XUE Guicheng¹^,², XIA Nan¹^,³(), LIU Changzhu¹^,², YANG Yongpeng¹^,², MA Bo¹^,²

1. Hainan Key Laboratory of Marine Geology Resources and Environment, Haikou, Hainan 570206,China
2. Hainan Geological Survey Institute,Haikou,Hainan 570206, China
3. Hainan Institute of Mineral Resources Exploration, Haikou,Hainan 570206, China

Received:2021-11-16 Revised:2023-01-04 Online:2023-08-10 Published:2023-09-02

摘要/Abstract

摘要：

国家热带雨林公园内地形陡峭,地质灾害频发,开展国家热带雨林公园地质灾害易发性评价对减少地质灾害风险具有重要意义。以海南省保亭县为研究区,选取断裂、高程变异系数、剖面曲率、NDVI指数、水系和道路作为评价因子,分别采用确定性系数模型(CF)、确定性系数与逻辑回归耦合模型(CF-LR)、确定性系数与层次分析法耦合模型(CF-AHP)对研究区进行地质灾害易发性评价与精度分析。结果显示,地形地貌对地质灾害的发育具有控制作用,地质灾害受断裂、公路和水系分布影响明显;三种模型均有较高的准确性,其中确定性系数与逻辑回归耦合模型(CF-LR)相对更高,是一种地质灾害易发性评价可靠性高的模型。

关键词: 确定性系数, 逻辑回归, 层次分析, 易发性, 地质灾害, 海南保亭

Abstract:

The national tropical forest park has steep topography and geological disasters occur frequently. It is of great significance to evaluate the vulnerability of national tropical forest park to geological disasters for risk reduction. Taking Baoting County, Hainan Province as the study area, the fault, elevation variation coefficient, profile curvature, NDVI index, water system and road were selected as evaluation factors. The deterministic coefficient model (CF), the coupling model of deterministic coefficient and logistic regression (CF-LR), and the coupling model of deterministic coefficient and analytic hierarchy process (CF-AHP) were used to evaluate the vulnerability of geological disasters and its accuracy of the study area. The result shows that the topography controls function to the development of geological disasters, and geological disasters influenced by fracture, highway and water distribution are obvious. All the three models have high accuracy (highest for CF-LR), which is a highly reliable model for the evaluation of geological hazard susceptibility.

Key words: deterministic coefficient method, logistic regression, AHP, susceptibility, geological hazard, Baoting County, Hainan Province

中图分类号:

P642.21

李信, 薛桂澄, 夏南, 柳长柱, 杨永鹏, 马波. 基于CF、CF-LR和CF-AHP模型的国家热带雨林公园地质灾害易发性研究:以海南保亭为例[J]. 现代地质, 2023, 37(04): 1033-1043.

LI Xin, XUE Guicheng, XIA Nan, LIU Changzhu, YANG Yongpeng, MA Bo. Geological Hazard Susceptibility Evaluation Based on CF,CF-LR and CF-AHP Models in National Tropical Rain Forest Park:Taking Baoting County, Hainan Province as An Example[J]. Geoscience, 2023, 37(04): 1033-1043.

图/表 12

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因子	断裂	NDVI指数	水系	曲率	高程变异系数	公路	方差膨胀系数
断裂	1	-0.104	0.033	-0.025	0.013	0.056	1.024
NDVI指数	-0.104	1	0.228	-0.004	0.045	0.214	1.117
水系	0.033	0.228	1	0.057	0.103	0.151	1.145
曲率	-0.025	-0.004	0.057	1	0.017	-0.073	1.126
高程变异系数	0.013	0.045	0.103	0.017	1	0.049	1.011
公路	0.056	0.214	0.151	-0.073	0.049	1	1.027

因子	断裂	NDVI指数	水系	曲率	高程变异系数	公路	方差膨胀系数
断裂	1	-0.104	0.033	-0.025	0.013	0.056	1.024
NDVI指数	-0.104	1	0.228	-0.004	0.045	0.214	1.117
水系	0.033	0.228	1	0.057	0.103	0.151	1.145
曲率	-0.025	-0.004	0.057	1	0.017	-0.073	1.126
高程变异系数	0.013	0.045	0.103	0.017	1	0.049	1.011
公路	0.056	0.214	0.151	-0.073	0.049	1	1.027

因子	B	标准误差	瓦尔德	自由度	显著性	Exp (B)	权重
断裂	1.299	0.396	10.750	1	0.001	3.666	0.178
高程变异系数	1.365	0.379	13.003	1	0	3.916	0.187
曲率	1.674	0.589	8.076	1	0.004	5.336	0.229
NDVI 指数	0.839	0.269	9.704	1	0.002	2.314	0.115
水系	0.845	0.236	12.827	1	0	2.327	0.116
公路	1.288	0.237	29.565	1	0	3.625	0.176
常量	-2.189	0.140	243.341	1	0	0.112

因子	B	标准误差	瓦尔德	自由度	显著性	Exp (B)	权重
断裂	1.299	0.396	10.750	1	0.001	3.666	0.178
高程变异系数	1.365	0.379	13.003	1	0	3.916	0.187
曲率	1.674	0.589	8.076	1	0.004	5.336	0.229
NDVI 指数	0.839	0.269	9.704	1	0.002	2.314	0.115
水系	0.845	0.236	12.827	1	0	2.327	0.116
公路	1.288	0.237	29.565	1	0	3.625	0.176
常量	-2.189	0.140	243.341	1	0	0.112

因子	断裂	高程变异系数	曲率	NDVI 指数	水系	公路	权重
断裂	1	3	3	1/2	4	4	0.277
高程变异系数		1	1/2	1/4	2	3	0.108
曲率			1	1/2	3	3	0.163
NDVI指数				1	3	4	0.326
水系					1	1	0.067
公路						1	0.059

基于CF、CF-LR和CF-AHP模型的国家热带雨林公园地质灾害易发性研究:以海南保亭为例

Geological Hazard Susceptibility Evaluation Based on CF,CF-LR and CF-AHP Models in National Tropical Rain Forest Park:Taking Baoting County, Hainan Province as An Example

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因子	分级	栅格数	分级面积(km²)	灾害点(处)	P_a	P_s	I_CF	I_CF-LR	I_CF-AHP
断裂缓冲距离	0~400 m	404926	364.43	14	0.070	0.038	-0.471	-0.084	-0.131
	400~800 m	222141	199.93	16	0.070	0.080	0.131	0.023	0.036
	800~1200 m	213420	192.08	19	0.070	0.099	0.312	0.055	0.086
	1200~1600 m	181055	162.95	17	0.070	0.104	0.351	0.063	0.097
	1600~2000 m	149301	134.37	12	0.070	0.089	0.230	0.041	0.064
	>2000 m	126198	113.58	4	0.070	0.035	-0.517	-0.092	-0.143
高程变异系数	0~0.02	631244	568.12	39	0.070	0.069	-0.024	-0.005	-0.003
	0.02~0.04	419886	377.90	20	0.070	0.053	-0.260	-0.049	-0.028
	0.04~0.06	145566	131.01	5	0.070	0.038	-0.475	-0.089	-0.051
	0.06~0.08	56662	51.00	5	0.070	0.098	0.305	0.057	0.033
	>0.08	43683	39.31	13	0.070	0.331	0.847	0.158	0.091
曲率	<-20	23448	21.10	4	0.070	0.190	0.677	0.155	0.110
	-20~-10	84671	76.20	4	0.070	0.052	-0.267	-0.061	-0.043
	-10~0	626748	564.07	44	0.070	0.078	0.107	0.024	0.017
	0~10	449254	404.33	21	0.070	0.052	-0.275	-0.063	-0.045
	10~20	90402	81.36	8	0.070	0.098	0.307	0.070	0.050
	>20	22509	20.26	1	0.070	0.049	-0.313	-0.072	-0.051
NDVI指数	0~0.25	2739	2.47	0	0.070	0.000	-1.000	-0.115	-0.326
	0.25~0.4	3788	3.41	0	0.070	0	-1.000	-0.115	-0.326
	0.4~0.55	223794	201.41	38	0.070	0.189	0.675	0.078	0.220
	0.55~0.7	407695	366.93	23	0.070	0.063	-0.115	-0.013	-0.037
	0.7~0.85	464617	418.16	14	0.070	0.033	-0.542	-0.062	-0.177
	>0.85	194408	174.97	7	0.070	0.040	-0.448	-0.052	-0.146
水系缓冲距离	0~100 m	543155	488.84	12	0.070	0.025	-0.667	-0.077	-0.045
	100~200 m	204371	183.93	33	0.070	0.179	0.654	0.076	0.044
	200~300 m	157182	141.46	22	0.070	0.156	0.590	0.068	0.040
	300~-400 m	144102	129.69	6	0.070	0.046	-0.358	-0.042	-0.024
	400~500 m	130912	117.82	6	0.070	0.051	-0.290	-0.034	-0.019
	>500 m	117319	105.59	3	0.070	0.028	-0.613	-0.071	-0.041
公路缓冲距离	0~200 m	852632	767.37	31	0.070	0.040	-0.443	-0.078	-0.026
	200~400 m	101480	91.33	29	0.070	0.318	0.838	0.147	0.049
	400~600 m	93650	84.29	11	0.070	0.131	0.497	0.087	0.029
	600~800 m	87618	78.86	6	0.070	0.076	0.083	0.015	0.005
	800~1000 m	83366	75.03	2	0.070	0.027	-0.638	-0.112	-0.038
	>1000 m	78295	70.47	3	0.070	0.043	-0.411	-0.072	-0.024

易发性分区	CF模型			CF-LR模型			CF-AHP模型
易发性分区	灾害占比 (%)	分区占比 (%)	密度 (个/km²)	灾害占比 (%)	分区占比 (%)	密度 (个/km²)	灾害占比 (%)	分区占比 (%)	密度 (个/km²)
极低易发区	6.10	31.85	0.013	3.66	25.74	0.010	3.66	22.70	0.011
低易发区	12.20	37.35	0.023	8.54	36.38	0.016	18.29	38.97	0.033
中易发区	53.66	23.24	0.162	28.05	25.62	0.077	29.27	27.49	0.075
高易发区	28.05	7.58	0.260	59.76	12.29	0.342	48.78	10.87	0.315

易发性分区	CF模型			CF-LR模型			CF-AHP模型
易发性分区	检验点占比 Q(%)	面积占比 A(%)	频率比 R=Q/A	检验点占比 Q(%)	面积占比 A(%)	频率比 R=Q/A	检验点占比 Q(%)	面积占比 A(%)	频率比 R=Q/A
极低易发区	0.00	31.85	0.000	0.00	25.74	0.000	0.00	22.70	0.000
低易发区	10.00	37.35	0.268	6.00	36.38	0.165	10.00	38.97	0.257
中易发区	50.00	23.24	2.151	30.00	25.62	1.171	35.00	27.49	1.273
高易发区	40.00	7.58	5.277	64.00	12.29	5.207	55.00	10.87	5.061

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