基于易发性和临界降雨阈值的区域滑坡预警模型研究

来源 :邓日朗 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xzyn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地质灾害是自然灾害的一个重要灾种,世界各国都不同程度地存在各类地质灾害,地质灾害风险评价与管理是当今国际减灾战略的核心任务之一。中国幅员辽阔,地势起伏大,地貌类型和自然景观繁多,是世界上地质灾害最严重的国家之一,每年都会发生滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等地质灾害。大量研究表明,降雨是诱发地质灾害最主要的活跃因素之一。其次随着气候变化的影响、社会经济的发展和人类活动的加剧,使得各类地质灾害的发生频率呈现上升趋势,对人民生命财产和社会经济发展带来严重消极影响。随着对滑坡与环境因子非线性动态系统的深入研究,以机器学习为代表的数据驱动方法实现滑坡易发性评价成为当前研究重点,滑坡易发性评价是实现滑坡发生空间概率的主要途径,是表征地质灾害在空间维度发生可能性的指标。但主流随机采样非滑坡单元选取方法和评价模型选取存在随机性和不确定性。同时,降雨型滑坡临界降雨阈值主要关注滑坡发生的时间概率,但现有预测降雨型滑坡时间概率的临界降雨阈值模型误报率较高。因此,开展降雨诱发下的区域滑坡地质灾害风险评价、预警技术和管理对策研究,为防灾避灾、减灾规划和预案编制提供科学依据和技术支撑具有现实意义。针对上述存在的问题,本文以广州市黄埔区为研究区域,开展基于机器学习的滑坡易发性评价与临界降雨阈值研究,主要研究内容和研究成果如下:(1)综合考虑基础环境数据与现场详察数据,分析总结滑坡时空发育特征。本文提取的因子包括研究区的高程、坡度、坡向、地形起伏度、地貌类型、地层岩性、土地利用类型、平均年降雨量等共计16个致灾因子,通过定量计算各致灾因子滑坡密度、信息量、频率比表征研究区滑坡易发性条件。(2)将滑坡易发性建模过程视为正例无标记学习,提出一种耦合信息量和间谍技术(Spy algorithm,Spy)的改进两步法卷积神经网络非滑坡单元筛选框架(Spy algorithm ensembled information value model,ISpy)。研究结果表明,采用ISpy的机器学习模型ROC精度与随机采样和传统Spy算法比较分别提升约1.9%~3.1%和5.4%~5.8%,可靠负例样本噪声数据减少,样本纯度得到提高,分类效果进一步得到优化。(3)通过搭建支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和卷积神经网络(CNN)滑坡易发性评价模型,对比得到较优的滑坡易发性评价流程和方法。研究结果表明,滑坡易发性正例无标记学习第二步采用CNN模型的频率比精度高于RF和SVM模型,滑坡易发性区划的分布较为合理。模型准确率随训练样本数量增加呈幂函数增长趋势,与随机采样和传统Spy技术相比,增加相同数量训练样本,ISpy框架筛选的样本集表现出较高的稳定性、预测精度和增长率。(4)通过分位数回归法分别计算出滑坡事件降雨量—降雨历时(E-D)阈值、归一化滑坡事件降雨量—降雨历时(EMAP-D)阈值、基于地层岩性划分的E-D阈值。通过分析滑坡失效当日降雨量与不同时间段前期累计降雨量的关系,提出耦合前期20天累积降雨量的三维临界降雨(CED)阈值。研究结果表明,CED阈值能有效降低由于非触发滑坡的降雨事件引起的误报率,具有更优越的ROC性能。
其他文献
本文应用基于贝叶斯分层模型的稳健性统计方法,处理物理测量数据融合分析问题,在中子寿命数据和大麦哲伦星云距离数据上计算出最优估计值和其置信区间,取得了较好的效果。在许多学科中,合并多源数集据取得更优的整体精度是重大难题,贝叶斯理论是处理这一难题的有效方法。然而,数据集通常不服从高斯分布且存在随机误差,这是制约该项技术推广应用的主要瓶颈。本文基于贝叶斯理论,构造贝叶斯分层模型,为其选取合适的先验分布,
学位
Filippov系统是由两个或多个光滑向量场组成的不连续动力系统,其中不同光滑向量场是由不连续边界所划分的。该系统在生物学上有重要意义,例如物种数量的控制,经济成本的控制,治理病虫害的问题等。因此对于该系统的研究具有重要的意义。本文研究几类Filippov系统的动力学行为:具有线性关系的竞争系统,带有Holling type II,III功能反应的竞争和共生系统以及双阈值下的Filippov系统。
学位
近些年,随着博物馆行业的蓬勃发展,人们对博物馆的期待与需求也越来越高,尤其是博物馆里推陈出新、丰富多彩的文创产品,受到了大众热烈的喜爱与追捧。因此,博物馆文创产品的设计就被推上了至关重要的位置,而在文创产品设计的过程中,平面设计又起到关键性的作用。文章试着以平面设计为切入点,先介绍博物馆文创产品开发现状,再分析平面设计对博物馆文创产品所起作用的基础上,以福建中国闽台缘博物馆的相关文创产品为例进行充
期刊
四环素类抗生素已在地表水和地下水环境中被频繁得检测出,其长期积累对生态环境和人类健康构成了巨大威胁。光催化技术作为一种环保且能够高效降解环境中有毒污染物的新技术。氮化碳(g-C3N4)因具有无金属、易制备、成本低、稳定性高等优点,被广泛应用于污染物的光催化降解。然而,大多数研究集中在粉末状的g-C3N4上,不仅难以回收且仍存在光响应范围低、比表面积小、光生载流子易复合等不足。因此,本文通过热缩合法
学位
为研究10 kV架空绝缘线路雷击断线机理,基于COMSOL建立绝缘导线烧蚀模型,对导线受到雷电流和工频短路电流时的烧蚀状况进行仿真,然后建立导线受力模型,分析导线被烧蚀时的受力情况。根据仿真结果,雷电流仅在导线绝缘层留下一击穿孔;若不考虑外力影响,工频电弧能在1.3 s内将绝缘导线烧蚀熔断。绝缘导线的力学仿真结果显示,导线在烧蚀处的张力发生突变,并且受到线间电动力及电弧电磁推力的作用。结合理论分析
期刊
近年来,工农业生产活动的快速发展,导致我国农田土壤重金属污染持续加剧,这对食品安全及人类健康带来巨大安全隐患,在我国“生态文明建设”和“新农村建设”的国家战略要求下,土壤重金属污染修复已成为我国目前亟需解决的环境问题。随着人们对土壤微生物的深入了解,丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)在增强植物修复重金属污染方面发挥的潜在应用价值逐渐被发掘。AM真菌是
学位
伴随着我国城市连片开挖,区域内相邻多基坑开挖的情况越来越多。因而,因开挖导致周边房屋地面、路面沉降的安全事故屡见不鲜。由于,各施工方案大多对各自项目进行独立的工况安排,相邻多基坑周边环境受损的影响占比和责任比例不清晰。为此,在相邻多基坑同期施工过程中,需考虑基坑联合开挖对周边沉降的叠加影响和时空规律。本论文以广州市石碁镇石碁村大范围房屋和地面沉降作为研究分析对象,对相邻多基坑开挖造成周边沉降的叠加
学位
<正>量化私募基金的市场规模近年来,量化私募基金在国内呈现快速发展态势。根据私募排排网数据统计,截至今年第一季度,国内量化私募基金近5年产品发行总量达到27 317只,其中,30家百亿元级量化私募旗下产品合计有7647只,占比达到27.99%,同期,量化私募基金的管理规模也逐步扩大。截至2022年第二季度,
期刊
自从《大气污染防治行动计划》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》实施以来,我国细颗粒物(PM2.5)得到了较好的控制,但距离控制目标仍有较大差距,同时臭氧(O3)一直处于稳中上升的趋势。以两者为特征的大气复合污染是我国现阶段面临的重大空气污染问题,在京津冀地区较为突出。本论文利用2015-2021年的环境监测数据对京津冀13个城市PM2.5和O3进行了时空分布研究、相互作用影响研究;根据气流轨迹资料对
学位
由于建筑美学、避雷、通讯、导航和观光等功能的需要,不少超高层建筑结构顶部设置了大型桅杆结构,然而,工程实践已发现,某些大型桅杆的风致振动,一旦与主体结构产生共振效应,可能会引发建筑结构整体发生超越舒适度限值的振动响应,影响使用功能,特别是2021年5月发生的深圳赛格广场大厦振动事件(赛格大厦5·18事件),更将该问题推至舆论漩涡,引起广泛关注。在该事件技术决策和处置过程中,仅依靠结构响应特征分析和
学位