基于流域单元的永吉县泥石流敏感性分析

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我国是世界上泥石流灾害最严重的国家之一。永吉县作为吉林省泥石流灾害易发区之一,频频遭受重大泥石流灾害,泥石流摧毁房屋,掩埋道路,制约了当地经济发展,给人民带来了严重的经济损失。因此,对永吉县泥石流敏感性进行分析显的极其重要,可以为泥石流灾害的评估、治理和预防提供依据。本文以“吉林省永吉县地质灾害调查与区划(1:50000)项目”为依托,探讨了不同统计方法和制图单元对泥石流敏感性分析的影响,选取频率比和统计指数两类统计方法,网格单元和不同阈值的流域单元共计四种制图单元,构建了五个泥石流敏感性分析模型,对永吉县进行了泥石流敏感性制图,主要工作有以下几个方面:(1)通过野外调查,详细记录了永吉县泥石流灾害的数量,分布和发育特征,构建了泥石流数据库,作为泥石流敏感性制图模型的建立基础。野外查明泥石流灾害点123处,主要分布于东南部山区,西北平原地区较少。将123处泥石流灾害点分为两部分,70%(n=86)的泥石流被选定为训练数据,用来创建泥石流敏感性模型,剩下的30%(N=37)作为测试数据,用来验证泥石流敏感性模型的精确度。(2)泥石流的敏感性分析多以网格单元作为制图单元,但是网格单元基本与泥石流发育的地质地貌信息无关。流域单元,作为泥石流形成和活动的基本单元,可以考虑泥石流形成区,流通区和堆积区的整体地质环境背景。利用ArcGIS的Model Builder模块,将基于DEM提取流域单元的步骤编制成工具,提高了工作效率。(3)为了得到更好的泥石流敏感性制图,对于网格单元和流域单元,选取了不同的影响因子,对于网格单元,选择了8个影响因子,分别为DEM,坡度,坡向,断层距离,岩性,土地利用,地貌和降雨;对于流域单元,选择8个影响因子,分别为相对高差,流域坡度,流域面积,圆度,不良植被覆盖率,地貌,岩性和降雨。(4)以阈值10000的流域单元作为制图单元,分别选取频率比和统计指数作为统计方法,构建了两个泥石流敏感性分析模型,对永吉县泥石流敏感性进行分析,得到两个敏感性制图。通过绘制ROC曲线,计算AUC,利用训练数据测试了模型的成功率,利用测试数据测试了模型的预测率,结果表明基于频率比方法和基于统计指数方法的成功率分别为0.896和0.893,预测率分别为0.875和0.865,说明两个模型都有较高的预测能力,但是基于频率比方法的模型精确度更高,更适合用来对永吉县的泥石流敏感性进行评价。(5)选取频率比作为统计方法,选择网格单元,阈值分别为30000,10000,和5000的流域单元,共四类制图单元,构建了四个泥石流敏感性制图模型,对永吉县进行泥石流敏感性分析。通过绘制ROC曲线,计算AUC,基于网格单元,阈值30000的流域单元,阈值10000的流域单元和阈值5000的流域单元的成功率分别为0.916,0.877,0.896,0.887;预测率分别为0.877,0.818,0.875,0.841,表明四个模型都有较高的准确性,基于网格单元的泥石流敏感性制图模型的精确度最高,其次为基于阈值为10000的流域单元模型。阈值为30000的流域单元模型的精确度最低,而且流域单元面积太大,会高估泥石流敏感性。所以对于永吉县,选择阈值为10000和5000的流域单元作为制图单元比较合适。
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