基于CF與Logistic回歸模型耦合的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

張群　馮輝　賈三滿　張沁瑞　賈磊

摘 要：在北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)1450 km2的區(qū)域內(nèi)，以遙感影像解譯為基礎(chǔ)，結(jié)合1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查，獲取全區(qū)888個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)作為樣本數(shù)據(jù)庫(kù)，選取基巖類型、地貌類型、地形坡度、河流、公路、斷裂6個(gè)評(píng)價(jià)因子，采用確定性系數(shù)（CF）與Logistic回歸耦合模型評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性，依照自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（Jenks）將研究區(qū)劃分為極高易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和極低易發(fā)區(qū)。將未參與模型訓(xùn)練的20%地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)作為檢驗(yàn)點(diǎn)與易發(fā)性分區(qū)結(jié)果進(jìn)行疊加分析，通過頻率比和ROC曲線進(jìn)行精度檢驗(yàn)。結(jié)果顯示：基巖類型對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育具有控制作用；公路、斷裂對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的空間分布影響明顯；CF與Logistic回歸耦合模型在實(shí)際應(yīng)用中具有較高的準(zhǔn)確性，是一種地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)可靠性高的模型。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；易發(fā)性評(píng)價(jià)；確定性系數(shù)模型；Logistic回歸模型；耦合模型：生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)

Geologic hazards susceptibility assessment based on coupling of CF model and Logistic regression model in the ecological conservation area of the Daqinghe river watershed of Beijing

ZHANG Qun1， FENG Hui1， JIA Sanman1， ZHANG Qinrui1， JIA Lei2

（1.Beijing Institute of Ecological Geology， Beijing 100120， China；

2.Beijing Jingcheng Geological Exploration Co.， Ltd.， Beijing 102488， China）

Abstract： In the ecological conservation area of the Daqinghe river watershed of Beijing， 888 geological hazard points are selected as analysis samples in an area of 1450 km2 through interpreting the remote sensing map and conducting a detailed field investigation of geological hazards. Based on the relationship analysis between geological hazards distribution and 6 factors i.e. bedrock type， geomorphic type， slope gradient， drainage， highway and fracture， this paper adopts coupling of CF model and logistic regression model to determine the weight coefficient of each factor. Using the Jenks method， the study area is divided into areas with extremely high， high， moderate， low and extremely low hazards susceptibility. The susceptibility maps are validated and compared using the frequency ratio and ROC to represent respective success rates. The results indicate that the development of geological disasters is controlled by bedrock types and the geological distribution of the disasters is obviously influenced by highway and fracture. The coupling model of CF and logistic regression is highly rational， accurate and reliable in the evaluation of ecological hazard susceptibility.

Keywords： geological hazard; susceptibility assessment; certainty factor model; logistic regression model; coupling model; ecological conservation area

北京市生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)包括門頭溝區(qū)、平谷區(qū)、懷柔區(qū)、密云區(qū)、延慶區(qū)以及房山區(qū)和昌平區(qū)的山區(qū)，根據(jù)流域劃分為大清河流域、潮白河和薊運(yùn)河流域、永定河和北運(yùn)河流域，區(qū)內(nèi)60%以上為山區(qū)（賈三滿等，2019；張莉，2009；謝一鳴等，2018），地形復(fù)雜，生態(tài)功能脆弱（孫芳等，2018），在汛期通常容易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然因素或者人為活動(dòng)的作用或影響下形成的自然災(zāi)害，包括滑坡、崩塌、泥石流、巖溶塌陷、踩空塌陷、地裂縫、地面沉降、不穩(wěn)定斜坡。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)與其所處的地質(zhì)環(huán)境、氣象水文和人類活動(dòng)等因素有著緊密的聯(lián)系，因此在評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性時(shí)，評(píng)價(jià)因子的選取應(yīng)當(dāng)綜合考慮各類因素的影響（孟祥瑞等，2016；楊德宏等，2015）。

地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性是指一定范圍內(nèi)由孕災(zāi)地質(zhì)條件控制的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，通常采用統(tǒng)計(jì)模型方法以柵格單元開展易發(fā)性評(píng)價(jià)。常見的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)模型主要包括：層次分析模型（王哲等，2007）、綜合指數(shù)模型（施成艷等，2016）、信息量模型（羅守敬等，2021）、多元線性回歸模型（張超等，2016）、確定性系數(shù)模型（劉艷輝等，2015）、Logistic回歸模型（黃健敏等，2016）、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等（向喜瓊等，2000）。在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中，確定性系數(shù)模型（CF）與Logistic回歸模型（LR）耦合的CF-LR模型相對(duì)于單一模型，預(yù)測(cè)成功率有所提高（程斌等，2021），能夠較好地解決使用單一模型在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分析中的不足，使評(píng)價(jià)結(jié)果更為精確合理。

本文以北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)作為研究案例，以遙感影像解譯為基礎(chǔ)，結(jié)合野外地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查資料，選取基巖類型、地貌類型、地形坡度、河流、公路、斷裂6個(gè)影響因子，采用確定性系數(shù)與Logistic回歸耦合模型評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性，為大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、防災(zāi)減災(zāi)工作提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)中的災(zāi)害評(píng)價(jià)提供了修正依據(jù)。

1? 研究區(qū)概況

大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)位于北京市西南部山區(qū)，華北平原與太行山脈的交界地帶，地理坐標(biāo)為東經(jīng)115°25′～116°15′，北緯39°30′～39°55′，總面積1450 km2。地貌形態(tài)以山地為主，約占總面積的2/3，整體地勢(shì)自西北向東南逐漸降低，階梯明顯（圖1），地貌類型包括中山、低山、丘陵和平原。全區(qū)地層出露較完整，其中，中元古代碳酸鹽地層最為發(fā)育、分布范圍最廣；西北側(cè)發(fā)育有石炭—二疊紀(jì)煤系地層，大安山礦區(qū)、史家營(yíng)礦區(qū)、寶兒水礦區(qū)均沿該煤礦帶分布。區(qū)內(nèi)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，多年平均降雨量山區(qū)為644.1 mm，平原區(qū)為588.8 mm，降雨多集中在6—8月，占多年平均降雨量的80%以上，汛期多暴雨。區(qū)域內(nèi)水系縱橫，共有干、支河流10余條，途經(jīng)區(qū)域多為中、低山區(qū)，是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)。區(qū)內(nèi)印支期、燕山期構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了一系列較大規(guī)模的褶皺構(gòu)造及逆沖推覆斷裂構(gòu)造，南北向、東西向、北北東向斷裂構(gòu)造均有發(fā)育。

截至2018年底，大清河流域各類突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共計(jì)888處，同比2017年增長(zhǎng)8.4%，主要分布在西部山區(qū)。其中，崩塌隱患點(diǎn)427處，不穩(wěn)定斜坡隱患點(diǎn)276處，泥石流隱患點(diǎn)146處，地面塌陷隱患點(diǎn)32 處，滑坡隱患點(diǎn)7處。區(qū)內(nèi)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患類型齊全，崩塌災(zāi)害隱患數(shù)量最多，但險(xiǎn)情多為小型，泥石流及地面塌陷隱患數(shù)量相對(duì)較少，但影響范圍大、威脅人數(shù)多，危害較大。從威脅對(duì)象來看，主要以威脅群眾人身安全和道路財(cái)產(chǎn)為主。同年8月，區(qū)內(nèi)大安山鄉(xiāng)軍紅路（X209）K18+350 m處發(fā)生的崩塌災(zāi)害，造成軍紅路雙向阻塞，落石砸毀道路路面、路基及護(hù)欄，被毀路段長(zhǎng)約80 m，嚴(yán)重影響大安山鄉(xiāng)村民出行安全，頻發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重威脅到區(qū)內(nèi)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2? 研究方法

2.1? 數(shù)據(jù)來源

本次研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于“北京生態(tài)涵養(yǎng)地區(qū)地質(zhì)環(huán)境綜合調(diào)查”項(xiàng)目的遙感解譯資料以及“北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查技術(shù)服務(wù)”（2018年）項(xiàng)目的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，共888個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（圖1）。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地形地貌數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)和水文交通數(shù)據(jù)3類，主要數(shù)據(jù)來源見表1。

2.2? 指標(biāo)因子選取與分級(jí)

2.2.1? 基巖類型

地層的巖性是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)，基巖在空間上的展布還會(huì)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的分布起到一定的約束。不同的巖性硬度不同，對(duì)各類地質(zhì)災(zāi)害的影響也有差異，軟巖或者軟硬互層的地層中易發(fā)生滑坡，硬質(zhì)巖發(fā)育的地層通常容易發(fā)生崩塌（馬思順等，2017）。通過對(duì)地層巖性硬度大小的劃分，結(jié)合不同地層巖性的空間分布特征，本次將區(qū)內(nèi)基巖類型劃分出5大類：頁巖和砂巖、火山碎屑巖、碳酸鹽巖、花崗巖以及第三紀(jì)、第四紀(jì)松散堆積物（圖2-a）。

2.2.2? 地貌類型

地貌類型的變化對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響主要體現(xiàn)在2個(gè)方面，一是區(qū)域內(nèi)的降雨量、溫度、植被以及巖石風(fēng)化程度的變化與地貌有著密不可分的聯(lián)系；二是地貌的變化通常會(huì)伴隨著高程的改變，隨著高程的增加，地貌周圍的自然環(huán)境會(huì)變得越發(fā)惡劣，人類活動(dòng)隨之減弱（馬思順，2018）。一般情況下，低山地區(qū)更容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害（張劉柱等，2019）。從地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)與地貌類型的空間分布特征出發(fā)，考慮到區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖廣泛分布，巖溶作用發(fā)育，本次將地貌共劃分出8種類型：巖溶中山、巖溶低山、巖溶丘陵、中山、低山、丘陵、平原、河谷平原（圖2-b）。

2.2.3? 地形坡度

地形坡度是影響地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)育的主要因素，尤其是對(duì)滑坡、崩塌這類斜坡地質(zhì)災(zāi)害。坡度的大小不僅在一定程度上確定了斜坡變形破壞的形式與機(jī)制，同時(shí)還影響著斜坡的穩(wěn)定性，隨著坡度的逐漸增大，斜坡的穩(wěn)定性逐漸降低（田春山等，2016）。通過研究區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，利用ArcGIS表面分析功能提取得到坡度數(shù)值，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的數(shù)量與地形坡度之間的統(tǒng)計(jì)分析可知，隱患點(diǎn)主要集中在坡度為15～35°的區(qū)域內(nèi)，本次將坡度劃分為5個(gè)等級(jí)：≤2°，>2～5°，>5～15°，>15～35°，>35°（圖2-c）。

2.2.4? 河流

山區(qū)地勢(shì)起伏，河流對(duì)邊坡的侵蝕、沖刷作用強(qiáng)烈，致使地質(zhì)災(zāi)害與河流的關(guān)系比較密切。此外，山區(qū)河流兩側(cè)通常為交通要道，人類工程活動(dòng)加劇了斜坡的不穩(wěn)定（楊迎冬等，2021）。本文以200 m作為間距對(duì)河流做多緩沖分析，根據(jù)距離河流的遠(yuǎn)近，將其分為6 類：≤200 m，>200～400 m，>400～600 m，>600～800 m，>800～1 000 m，>1 000 m（圖2-d）。

2.2.5? 公路

道路交通是典型的人類工程活動(dòng)，是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的誘發(fā)因素之一。在公路施工過程中，坡體內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生改變，穩(wěn)定性下降；外部邊坡臨空面積增大，加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生（劉任鴻等，2021）。通過ArcGIS的多環(huán)緩沖區(qū)工具對(duì)區(qū)內(nèi)主要的公路建立多環(huán)緩沖區(qū)，并根據(jù)距離公路的遠(yuǎn)近，將其分為6類：≤200 m，>200～400 m，>400～600 m，>600～800 m，>800～1 000 m，>1 000 m（圖2-e）。

2.2.6? 斷裂

斷裂構(gòu)造通常與地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育密切相關(guān)，其直接影響主斷面及周邊的巖體致其破碎，降低邊坡的穩(wěn)定性，為地質(zhì)災(zāi)害的形成和發(fā)育提供了構(gòu)造條件。此外，破碎帶局部發(fā)育的軟弱面或者軟弱帶巖體強(qiáng)度較低，透水性較強(qiáng)，在降雨條件下易發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害（賀小黑等，2017）。通過ArcGIS的多環(huán)緩沖區(qū)工具對(duì)區(qū)內(nèi)主要的斷裂建立多環(huán)緩沖區(qū)，并根據(jù)距離斷裂的遠(yuǎn)近，將其分為6類：≤900 m，>900～1 500 m，>1 500～1 900 m，>1 900～2 400 m，>2 400～3 900 m，>3 900 m（圖2-f）。

3? 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)

采用確定性系數(shù)與Logistic回歸耦合模型對(duì)北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)，首先通過確定性系數(shù)模型計(jì)算不同評(píng)價(jià)因子的各分類級(jí)別的CF值，然后將各分類級(jí)別的CF值作為協(xié)變量，將是否發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害作為因變量，導(dǎo)入SPSS 21.0軟件中進(jìn)行二元Logistic回歸分析，將分析結(jié)果中得到的各評(píng)價(jià)因子的回歸系數(shù)（B）作為該因子的權(quán)重，再對(duì)各評(píng)價(jià)因子之間的獨(dú)立性進(jìn)行驗(yàn)證，將符合條件的因子作為變量代入邏輯回歸方程中計(jì)算出各評(píng)價(jià)單元的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率，最終通過自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（Jenks）對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行分級(jí)，從而得到北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性分區(qū)。具體計(jì)算步驟如下：

1）? 評(píng)價(jià)因子的各分類級(jí)別的CF值計(jì)算

通過將各評(píng)價(jià)因子的不同分類級(jí)別與區(qū)內(nèi)888處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)進(jìn)行空間疊加處理，計(jì)算不同評(píng)價(jià)因子的各分類級(jí)別的CF值。CF計(jì)算公式為：

式中：PPa為影響因子a中存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的個(gè)數(shù)與影響因子a的面積二者的比值；PPs為區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的總數(shù)與研究區(qū)面積的比值，代表地質(zhì)災(zāi)害在區(qū)內(nèi)發(fā)生的先驗(yàn)概率。

由式（1）可知，當(dāng)CF值大于0時(shí)，表示在該影響因子下容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，且CF值越大代表地質(zhì)災(zāi)害越容易發(fā)生。通過計(jì)算得出的CF值，不僅可以反映各分類級(jí)別在同一評(píng)價(jià)因子下的相對(duì)重要程度，還可以與不同評(píng)價(jià)因子下的各分類級(jí)別進(jìn)行對(duì)比（劉璐瑤等，2021）。評(píng)價(jià)因子各分類級(jí)別的CF值見表2。

2）? 評(píng)價(jià)因子權(quán)重值的計(jì)算

結(jié)合數(shù)據(jù)精度，本文將100 m × 100 m的單元格作為基本研究對(duì)象，共得到146 718個(gè)獨(dú)立的評(píng)價(jià)單元。隨機(jī)選取地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)中的80%作為訓(xùn)練樣本（即隨機(jī)選取710個(gè)歷史地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)），相應(yīng)地隨機(jī)選取710個(gè)非地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共同組成本次評(píng)價(jià)的統(tǒng)計(jì)樣本。利用SPSS 21.0軟件進(jìn)行二元Logistic回歸分析，結(jié)果見表3。

在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)過程中，回歸系數(shù)B代表各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重大小，sig值代表顯著性，當(dāng)sig＜0.05時(shí)，回歸系數(shù)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。從回歸分析結(jié)果中可以看出，本次選擇的6項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的sig值均小于0.05，表明選擇的各評(píng)價(jià)因子均通過檢驗(yàn)，可以寫入方程，其中權(quán)重大小依次為基巖類型、斷裂、公路、地貌類型、地形坡度和河流。

為了確保選擇的各評(píng)價(jià)因子的合理性，需要對(duì)各因子進(jìn)行相關(guān)性分析，各評(píng)價(jià)因子之間的相關(guān)矩陣見表4。從表4可以看出，各評(píng)價(jià)因子之間的相關(guān)系數(shù)都小于0.3，屬于弱相關(guān)，均可以寫入模型。

將回歸分析結(jié)果中各項(xiàng)因子的回歸系數(shù)代入Logistic回歸公式，可得下式：

式中：Y為累計(jì)分布函數(shù)；P為發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害概率，值為0～1；x1為基巖類型的CF值；x2為地貌類型的CF值；x3為坡度中各分類級(jí)別的CF值；x4為河流的CF值；x5為公路的CF值；x6為斷裂的CF值。

根據(jù)式（2）可以計(jì)算出各評(píng)價(jià)單元地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率P，將所得結(jié)果按照自然間斷點(diǎn)分級(jí)法（Jenks）進(jìn)行分區(qū)，由于四分區(qū)的結(jié)果顯示各易發(fā)區(qū)的面積基本相同，無法滿足后續(xù)評(píng)價(jià)，故本次共劃分出地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和極低易發(fā)區(qū)5類，得到地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)，見圖3。

4? 結(jié)果與檢驗(yàn)

4.1? 易發(fā)性評(píng)價(jià)結(jié)果

通過評(píng)價(jià)因子的回歸系數(shù)B和其各分類級(jí)別的CF值乘積可以看出：地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在低山，坡度為0.5～2°，距河流和公路200 m內(nèi)，距斷裂900 m內(nèi)的區(qū)域。這些低山區(qū)域地勢(shì)較平緩，人類工程活動(dòng)頻繁（多為山區(qū)公路的開挖、開鑿），易受河流沖刷、掏蝕，斜坡的不穩(wěn)定性大大增加，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度明顯上升。同時(shí)，斷裂與軟弱層（頁巖、砂巖）的發(fā)育為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了構(gòu)造條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。

從各易發(fā)性等級(jí)分布狀況來看，北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)主要呈西北-東南向的條帶狀展布，約占區(qū)內(nèi)總面積的21%；極低易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)主要分布在西北部的中山地區(qū)以及東部平原地區(qū)，約占區(qū)內(nèi)總面積的57%。

4.2? 合理性和精確性檢驗(yàn)

為確保本次地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)能夠較為準(zhǔn)確真實(shí)地反映實(shí)際情況，需要檢驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性和精確性。其中，合理性依據(jù)各易發(fā)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的分布數(shù)量來進(jìn)行檢驗(yàn)；精確性依據(jù)接受者操作特征曲線（ROC曲線）來進(jìn)行檢驗(yàn)。

將未參與模型訓(xùn)練的178個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（占總樣本的20%）作為檢驗(yàn)點(diǎn)與易發(fā)性分區(qū)結(jié)果進(jìn)行疊加分析，得到分析結(jié)果，見表5。檢驗(yàn)結(jié)果顯示，共有108 個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)（占總檢驗(yàn)點(diǎn)的60.68%）落在地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)（占區(qū)內(nèi)總面積的21.67%）；38個(gè)檢驗(yàn)點(diǎn)（占總檢驗(yàn)點(diǎn)的21.35%）落在地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)和極低易發(fā)區(qū)（占區(qū)內(nèi)總面積的58.22%）。隨著地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性由高到低，柵格比逐漸增大，地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)比與頻率比均逐漸減小，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況相符合。

ROC曲線是一種評(píng)價(jià)分類有效性的圖形化方法，其中橫坐標(biāo)是偽陽性率（也稱1-特異性），縱坐標(biāo)是真陽性率（也稱敏感度），繪制的曲線下方面積（AUC）常被用來評(píng)價(jià)模型的精度，AUC值越大，模型的精度越高。將評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 21.0軟件中繪制ROC曲線（圖4），其中縱坐標(biāo)敏感度為發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的單元被正確預(yù)測(cè)的比例，橫坐標(biāo)特異性為未發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害單元被正確預(yù)測(cè)的比例（李劍鋒等，2021）。運(yùn)用SPSS軟件計(jì)算AUC的值為0.773，說明本次CF與Logistic回歸耦合模型能夠較為精確客觀地評(píng)價(jià)北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性。

4.3? 評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)

本次參與評(píng)價(jià)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)均來源于2018年項(xiàng)目成果資料。為更加直觀地研判模型在實(shí)際應(yīng)用中的預(yù)測(cè)效果，本次研究將新增突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（2019—2020年）與地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖進(jìn)行空間疊加分析。

2019—2020年，北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查技術(shù)服務(wù)在房山、門頭溝、豐臺(tái)區(qū)累計(jì)開展應(yīng)急調(diào)查工作29次，判定新增地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)27個(gè)，其中落在本次研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)共計(jì)23處。將新增突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)與易發(fā)性分區(qū)進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì)（圖5、表6），共有19個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)（占總檢驗(yàn)點(diǎn)的82.61%）落在地質(zhì)災(zāi)害極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)，僅4個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)落在其他易發(fā)區(qū)，說明本次易發(fā)性分區(qū)在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的指導(dǎo)意義。

5? 結(jié)論

1）采用確定性系數(shù)與Logistic回歸耦合模型，對(duì)北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過確定性系數(shù)模型計(jì)算評(píng)價(jià)因子的各分類級(jí)別的CF值，解決了Logistic回歸模型中對(duì)評(píng)價(jià)因子進(jìn)行處理時(shí)的主觀因素；通過Logistic回歸模型能夠很好地確定各評(píng)價(jià)因子之間的相對(duì)權(quán)重，揭示了不同評(píng)價(jià)因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度的影響差異。通過二者的耦合模型能夠客觀地計(jì)算出各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重以及各評(píng)價(jià)因子分類級(jí)別的權(quán)重，避免了主觀因素對(duì)權(quán)重計(jì)算的影響。

2）從選取的基巖類型、地貌類型、地形坡度、河流、公路、斷裂6個(gè)評(píng)價(jià)因子的CF值和回歸系數(shù)可以看出，基巖類型、斷裂和公路3個(gè)因子對(duì)北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性影響較大，特別是在距斷裂900 m內(nèi)、距公路0～200 m內(nèi)以及頁巖和砂巖地區(qū)，這些地區(qū)是最易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的。

3）依據(jù)確定性系數(shù)與Logistic回歸耦合模型下地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)結(jié)果，將北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)劃分為極高易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)和極低易發(fā)區(qū)。其中，極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)主要呈西北-東南向的條帶狀展布，受河流、公路、斷裂分布影響明顯，約占區(qū)內(nèi)總面積的22%；極低易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)主要分布在西北部的中山地區(qū)以及東部平原區(qū)，約占區(qū)內(nèi)總面積的58%。

4）采用隨機(jī)選取的未參與模型訓(xùn)練的178個(gè)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)落在各易發(fā)性分區(qū)的頻率比和ROC曲線，分別對(duì)分區(qū)結(jié)果的合理性和精確性進(jìn)行檢驗(yàn)。其中，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)的頻率比從極低易發(fā)區(qū)到極高易發(fā)區(qū)顯著增大，ROC曲線的AUC值達(dá)到0.773，說明分區(qū)結(jié)果合理，模型評(píng)價(jià)精度較高。由此可知，確定性系數(shù)與Logistic回歸耦合模型能夠較為合理、準(zhǔn)確地對(duì)北京市大清河流域生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

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收稿日期：2022-08-25；修回日期：2022-11-08

基金項(xiàng)目：北京政府公益性項(xiàng)目“北京生態(tài)涵養(yǎng)地區(qū)地質(zhì)環(huán)境綜合調(diào)查”（PXM2018-158307-000005）資助

第一作者簡(jiǎn)介：張群（1991- ），男，碩士，工程師，主要從事環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害防治工作。E-mail：qiguanyou@163.com

引用格式：張群，馮輝，賈三滿，張沁瑞，賈磊，2023.基于CF與Logistic回歸模型耦合的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)［J］.城市地質(zhì)，18（1）：17-25