地震地质 ›› 2026, Vol. 48 ›› Issue (2): 497-519.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.20240139
王莞瞳1,2,3)(
), 马思远1,2), 严武建3), 袁仁茂1,2),*(
)
收稿日期:2025-01-21
修回日期:2025-03-15
出版日期:2026-04-20
发布日期:2026-05-14
通讯作者:
* 袁仁茂, 男, 1972年生, 研究员, 主要研究方向为地震地质灾害。E-mail: yuanrenmao@ies.ac.cn。
作者简介:基金资助:
WANG Wan-tong1,2,3)(
), MA Si-yuan1,2), YAN Wu-jian3), YUAN Ren-mao1,2),*(
)
Received:2025-01-21
Revised:2025-03-15
Online:2026-04-20
Published:2026-05-14
摘要:
地震滑坡作为一种破坏性极强的地质灾害, 不仅对灾区居民生命安全构成威胁, 还对当地基础设施和交通网络造成严重破坏。因此, 快速、 准确地识别同震滑坡分布并评估其易发性, 对于决策者及时部署应急响应、 合理配置资源及最大限度减少人员伤亡和财产损失具有至关重要的意义。文中以2014年 MW6.2 鲁甸地震为例, 基于卷积神经网络(CNN)构建了AlexNetCBAM滑坡易发性评估模型, 并采用随机森林(RF)模型作为对比工具, 开展了鲁甸震区滑坡易发性评估。研究综合选取了高程、 坡度、 坡向、 地震烈度、 断层距离、 地层岩性等10个影响因子, 并通过GINI指数定量分析了各影响因子对滑坡发生的贡献程度。结果表明, 相较于地貌特征和地质条件, 地震因素对鲁甸地震滑坡的控制作用最为显著。进一步比较2种模型预测的滑坡敏感性图(LSM), 发现滑坡高易发区的分布与实际滑坡分布情况基本一致, 鲁甸地震极高和高危险区主要集中在2个区域: 1)距震中最远的东南部河谷地区; 2)震中西侧沿EW向从BXF断层至牛栏河的区域。根据定量评价指标可知, AlexNetCBAM模型和RF模型的准确率分别为0.84和0.82, AUC值分别为0.91和0.90, 表明AlexNetCBAM模型在鲁甸地区同震滑坡预测中的表现略优于RF模型。
王莞瞳, 马思远, 严武建, 袁仁茂. 2014年 MW6.2 鲁甸地震滑坡易发性评估:基于卷积神经网络与随机森林算法的对比[J]. 地震地质, 2026, 48(2): 497-519.
WANG Wan-tong, MA Si-yuan, YAN Wu-jian, YUAN Ren-mao. LANDSLIDE SUSCEPTIBILITY ASSESSMENT OF THE 2014 LUDIAN EARTHQUAKE: COMPARATIVE STUDY BASED ON CONVOLUTIONAL NEURAL NETWORK AND RANDOM FOREST[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2026, 48(2): 497-519.
图1 a 研究区域与昭通地区位置关系; b 研究区构造背景图
Fig. 1 Map showing the geographical location of study area(a), and the elevation, historical earthquakes, and tectonic setting of study area(b).
图5 影响因子分布图 a 坡度; b 坡向; c 与河流距离; d 与断层距离; e PGA; f NDVI; g 地震烈度; h 土地利用。数值区间为“下闭上开”形式
Fig. 5 The distribution of the influencing factors in the study area.
| 影响因子 | 重要性(GINI) | VIF |
|---|---|---|
| 与断层的距离 | 0.222 | 2.856 |
| 地震烈度 | 0.216 | 3.018 |
| PGA | 0.132 | 1.821 |
| 与河流的距离 | 0.111 | 3.405 |
| NDVI | 0.088 | 2.273 |
| 高程 | 0.074 | 3.194 |
| 坡度 | 0.052 | 1.250 |
| 地层岩性 | 0.039 | 2.131 |
| 坡向 | 0.037 | 1.031 |
| 土地利用 | 0.029 | 1.076 |
表1 各影响因子VIF值和GINI重要性值
Table 1 VIF value and GI value of the influencing factors
| 影响因子 | 重要性(GINI) | VIF |
|---|---|---|
| 与断层的距离 | 0.222 | 2.856 |
| 地震烈度 | 0.216 | 3.018 |
| PGA | 0.132 | 1.821 |
| 与河流的距离 | 0.111 | 3.405 |
| NDVI | 0.088 | 2.273 |
| 高程 | 0.074 | 3.194 |
| 坡度 | 0.052 | 1.250 |
| 地层岩性 | 0.039 | 2.131 |
| 坡向 | 0.037 | 1.031 |
| 土地利用 | 0.029 | 1.076 |
图11 按滑坡易发性等级划分的预测面积、 LND、 LAD及滑坡数量统计图 a AlexNetCBAM模型; b RF模型
Fig. 11 The statistical result of the predicted area and LND, LAD, landslide number under the landslides susceptibility class for two different models.
| 模型 | TP | TN | FN | FP | 准确率 | 精确度 | 召回率 | F1-score |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AlexNetCBAM | 2883 | 2441 | 726 | 284 | 0.841 | 0.910 | 0.799 | 0.851 |
| RF | 2941 | 2307 | 860 | 226 | 0.829 | 0.929 | 0.774 | 0.844 |
表2 2个模型准确率、 精确度、 召回率和F1-score值
Table 2 Accuracy value, precision value, recall value and F1-score for two different models
| 模型 | TP | TN | FN | FP | 准确率 | 精确度 | 召回率 | F1-score |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AlexNetCBAM | 2883 | 2441 | 726 | 284 | 0.841 | 0.910 | 0.799 | 0.851 |
| RF | 2941 | 2307 | 860 | 226 | 0.829 | 0.929 | 0.774 | 0.844 |
图13 AlexNetCBAM模型和RF模型的滑坡易发性评价结果之间的LSI关系图
Fig. 13 The relationship of LSI between AlexNetCBAM and RF-based landslide susceptibility assessment results.
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