楊晨晨 張 志 崔振昂 夏 真

(①中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局， 廣州 510700， 中國(guó))(②中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院， 武漢 430074， 中國(guó))

0 引 言

滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)作為一種對(duì)滑坡的空間分布和發(fā)生概率進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，其預(yù)測(cè)結(jié)果可為滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理、滑坡預(yù)防監(jiān)測(cè)及工程規(guī)劃等工作提供重要的科學(xué)依據(jù)?；乱装l(fā)性預(yù)測(cè)的方法可根據(jù)所依據(jù)的理論基礎(chǔ)的差異，分為確定性模型和非確定性模型。確定性模型是基于物理知識(shí)，將傳統(tǒng)的斜坡破壞力計(jì)算模型與空間基礎(chǔ)信息相結(jié)合，對(duì)區(qū)域滑坡易發(fā)性進(jìn)行預(yù)測(cè)分析(王志旺等， 2012)。確定性模型需要大量的巖土力學(xué)和水文學(xué)參數(shù)，但是這些參數(shù)的值往往會(huì)隨著采樣點(diǎn)空間位置的變化而變化，不適合大范圍內(nèi)的滑坡易發(fā)性研究(van Westen et al.，2006)。因此，基于物理特征的確定性模型難以應(yīng)用于區(qū)域滑坡的易發(fā)性預(yù)測(cè)上。

非確定性模型以統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)為基礎(chǔ)，將影響邊坡穩(wěn)定性的因子按照一定權(quán)重疊加，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析滑坡與其敏感因子之間的關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)其易發(fā)性。根據(jù)對(duì)滑坡敏感因子權(quán)重取值方法的不同，非確定性模型主要分為以信息量法、邏輯回歸、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)為代表的知識(shí)驅(qū)動(dòng)模型和以模糊數(shù)學(xué)和層次分析法為主的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型。張俊等(2016)基于GIS與信息量-快速聚類(lèi)模型對(duì)三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州區(qū)滑坡易發(fā)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)； 樊芷吟等(2018)采用信息量模型、Logistic回歸模型以及兩種模型耦合對(duì)汶川縣地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果表明采用耦合模型較信息量或 Logistic 單一模型評(píng)價(jià)結(jié)果更加合理、精度更高； 伍宇明等(2014)基于貝葉斯理論和馬爾科夫蒙特卡羅模型構(gòu)建了小流域滑坡穩(wěn)定性的優(yōu)化模型，解決了滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中參數(shù)難以確定的問(wèn)題。 Devkota et al.(2013)應(yīng)用證據(jù)權(quán)法、確定性系數(shù)法、邏輯回歸模型方法對(duì)尼泊爾Mugling-Narayanghat road 地區(qū)的滑坡進(jìn)行了研究，并將幾種方法的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行對(duì)比； Althuwaynee et al.(2014)基于決策樹(shù)模型對(duì)韓國(guó)Pohang-Kyeong Joo 流域進(jìn)行了滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果與多元邏輯回歸模型分析的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比； Ayalew et al.(2005)基于邏輯回歸模型分別對(duì)日本Kakuda-Yahiko 山區(qū)和美國(guó)Colorado 中西部地區(qū)開(kāi)展了滑坡易發(fā)性分析，并將不同研究區(qū)內(nèi)的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

知識(shí)驅(qū)動(dòng)模型雖然可將模糊的信息進(jìn)行量化，但是其過(guò)分依賴(lài)專(zhuān)家的主觀經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，這將影響滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性。以客觀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型可以有效地削弱其主觀性，但是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型忽略了專(zhuān)家知識(shí)在區(qū)域滑坡地質(zhì)成因與規(guī)律方面的作用。而Mamdani模糊推理系統(tǒng)(Mamdani FIS)中既有專(zhuān)家主觀意見(jiàn)的參與，但又不完全依賴(lài)于專(zhuān)家意見(jiàn)(肖治宇等， 2011)。

與地球科學(xué)中常用的統(tǒng)計(jì)方法比，模糊推理系統(tǒng)(Mamdani FIS)在解決復(fù)雜的地學(xué)問(wèn)題時(shí)大大減小結(jié)果的不確定性。Grima(2000)認(rèn)為FIS有如下的優(yōu)勢(shì)。

(1)FIS通過(guò)使用模糊“if-then”規(guī)則明確表達(dá)專(zhuān)家知識(shí)；

(2)FIS通過(guò)專(zhuān)家解決問(wèn)題的方式來(lái)處理主觀不確定性(模糊性和不準(zhǔn)確性)；

(3)FIS具有一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

雖然該模型在工程地質(zhì)的研究中有了較為成熟的研究，但是Mamdani模糊推理系統(tǒng)用于滑坡的易發(fā)性預(yù)測(cè)的研究相對(duì)較少，應(yīng)用于道路工程穩(wěn)定性分析的研究更是少之又少。Akgun et al.(2012)基于Mamdani FIS模型，實(shí)現(xiàn)了土耳其北部Sinop 地區(qū)及其附近滑坡敏感性評(píng)價(jià)； 張紉蘭等(2014)利用模糊推理模型對(duì)三峽庫(kù)區(qū)巴東—秭歸研究區(qū)內(nèi)的滑坡進(jìn)行易發(fā)性評(píng)價(jià)研究； 蔣鈺峰等(2019)基于GIS技術(shù)，分析對(duì)比川藏鐵路三江并流區(qū)的地形地貌參數(shù)，用于山區(qū)鐵路選線的分區(qū)評(píng)價(jià)。

中吉烏鐵路方案線，起自中國(guó)南疆鐵路喀什站，途經(jīng)吉爾吉斯斯坦的卡拉蘇，終點(diǎn)為烏茲別克斯坦的安集延站，是我國(guó)西北地區(qū)通往中亞、南歐國(guó)家的一條國(guó)際通路(余紹淮等， 2012)，是一帶一路基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分。鐵路沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，穿越活動(dòng)構(gòu)造帶，崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)體發(fā)育，冰水沉積物、冰磧物等均可能對(duì)鐵路的安全造成威脅。因此，利用GIS結(jié)合Mamdani FIS模型進(jìn)行了滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，為鐵路選線提供一定建議。

1 研究區(qū)概況

中吉烏鐵路路線設(shè)計(jì)方案分南、北兩個(gè)路線走廊，本文研究區(qū)為北線AK53-AK130、南線AK61-AK131段，地理位置如圖1。研究區(qū)位于天山構(gòu)造帶，區(qū)域構(gòu)造方向呈近東西向展布。鐵路方案線橫穿NW—SE向的特拉斯—弗加恩斯基(Talas-ferganskiy)斷裂帶，構(gòu)造作用強(qiáng)烈。早志留世至早二疊世，除局部泥盆世中有基性火山巖外，主要為碳酸鹽巖沉積，相對(duì)而言，費(fèi)爾干納東部地區(qū)巖性不如西部地區(qū)穩(wěn)定。侏羅紀(jì)地層主要為粉砂巖、石灰?guī)r和石膏夾層。白堊紀(jì)至第四紀(jì)地層有少量出露，為碳酸鹽巖和碎屑沉積為主，厚度達(dá)千米。區(qū)內(nèi)為高原剝蝕侵蝕地貌，溝谷河流遍布。鐵路線穿越費(fèi)爾干納山脈，地形起伏落差大，年降雪量豐富，常見(jiàn)自然積雪、風(fēng)吹雪、雪崩等雪災(zāi)，此外融雪型洪水、泥石流，山體滑坡和山崩等次生災(zāi)害發(fā)育。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 Location of the study area

2 Mamdani FIS模型

Mamdani FIS模型是模糊控制中常用的方法，該模型計(jì)算過(guò)程和推理過(guò)程如下所示：

(1)Mamdani FIS的推理過(guò)程

Mamdani FIS模型由輸入、推理規(guī)則if-then語(yǔ)句和輸出3部分組成，其具體推理過(guò)程如圖2所示。

圖2 Mamdani FIS推理過(guò)程示意圖Fig.2 Generalized sketch of the Mamdani FIS structure

(2)Mamdani FIS的計(jì)算過(guò)程

①將輸入對(duì)推理規(guī)則的隸屬度作為參考，對(duì)執(zhí)行程度進(jìn)行估算。

αi=μAi1(X1)∧μAi2(X2)∧…∧μAin(Xn)

②對(duì)每一個(gè)規(guī)則使用最小值 t-norm 推導(dǎo)其模糊集：

③取最大值作為輸出的模糊集

④對(duì)模糊集合去模糊化，得到一個(gè)離散值。

將Mamdni FIS用于中等尺度的滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)時(shí)，采用了若干影響因子進(jìn)行模糊推理，得到預(yù)測(cè)結(jié)果，之后使用歷史滑坡數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。

3 提取滑坡敏感性因子

通過(guò)基于地學(xué)知識(shí)的人機(jī)交互遙感調(diào)查與實(shí)地驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)研究區(qū)內(nèi)共有滑坡189處，如圖3所示。

圖3 研究區(qū)內(nèi)歷史滑坡點(diǎn)分布圖Fig.3 Distribution of historical landslides in the investigation area

控制滑坡發(fā)生的因素眾多，各因素間相互影響和制約，且對(duì)滑坡發(fā)生的貢獻(xiàn)率不同，故區(qū)域滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)時(shí)需科學(xué)選擇參評(píng)因素。地層巖性、構(gòu)造、岸坡結(jié)構(gòu)等因素會(huì)對(duì)滑坡發(fā)育產(chǎn)生一定的作用。李曉等(2008)確定性分析了影響滑坡的相關(guān)因素的敏感程度，以此來(lái)揭示滑坡的空間分布特征。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，在滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)中，影響因子被選取比例最高的是巖性，之后依次是坡度、高程、坡向、斷層、人類(lèi)活動(dòng)、水系、植被、坡形、降雨因子等(王得雙等， 2017)。

除巖性因子外，本文采用單因素方差分析對(duì)提出的滑坡因素進(jìn)行篩選。首先假設(shè)單因素方差分析中樣本均值相等，分析得到P值和F值，普遍情況下，當(dāng)P值<0.05時(shí)，所作假設(shè)被駁回，參與分析的樣本可以被區(qū)分； 當(dāng)P值>0.05時(shí)，則無(wú)法拒絕假設(shè)，此時(shí)樣本不可以被區(qū)分。根據(jù)單因素方差分析原理，分別選取一定數(shù)量的滑坡點(diǎn)與非滑坡點(diǎn)，對(duì)兩者對(duì)應(yīng)因素值進(jìn)行比較和方差分析。如果滑坡點(diǎn)與非滑坡點(diǎn)因素方差分析相似性較強(qiáng)，則說(shuō)明該因素在滑坡與非滑坡特征分析中意義不大，因而在預(yù)測(cè)中可以忽略其影響(蘭恒星等， 2012)。

本文根據(jù)研究區(qū)概況，從地質(zhì)環(huán)境背景、地形因素和生態(tài)環(huán)境因素3類(lèi)滑坡影響因子中選取9種因子。地質(zhì)環(huán)境背景包括巖性、斷層和節(jié)理，地形因子主要考慮高程、坡度、地面曲率、地形濕度指數(shù)(topographic wetness index，TWI)和地表斜坡強(qiáng)度指數(shù)(surface slops intensity，SPI)的影響，生態(tài)環(huán)境因素中只考慮歸一化植被指數(shù)的作用。

3.1 地質(zhì)環(huán)境背景

3.1.1 地層巖性

前人研究表明，地層巖性與滑坡的發(fā)生有著密切的聯(lián)系。巖石類(lèi)型、軟硬程度及層間結(jié)構(gòu)對(duì)巖體機(jī)械強(qiáng)度和耐風(fēng)化能力起著決定性作用，進(jìn)而影響坡體的穩(wěn)定性?；谇叭搜芯砍晒?，將巖性分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)3類(lèi)，如表1所示。

表1 地層巖性與易發(fā)性關(guān)系表Table1 Relationships between landslide and lithology

各類(lèi)巖層中均有滑坡災(zāi)害的發(fā)育，但是硬巖地層，如花崗巖、碳酸鹽巖和砂礫巖等地層中地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育； 軟巖地層如泥頁(yè)巖、千枚巖、砂板巖等地層中地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育次之(黃潤(rùn)秋等， 2008)。

3.1.2 構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造的分布情況及規(guī)模決定了區(qū)域巖體結(jié)構(gòu)面分布情況。巖體穩(wěn)定性與斷裂帶分布狀況密不可分。斷裂帶周?chē)刭|(zhì)體完整性較差，斷裂帶的長(zhǎng)期活動(dòng)發(fā)育會(huì)使其發(fā)生不同程度的位移和形變，進(jìn)而使得巖體的連續(xù)性和穩(wěn)定性遭到破壞。

研究區(qū)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，利用遙感數(shù)據(jù)解譯出區(qū)域斷裂帶1條，一般性斷裂235條，活動(dòng)斷裂2條。斷裂密度見(jiàn)圖4b，分析結(jié)果如表2。

圖4 研究區(qū)各滑坡影響因子示意圖Fig.4 Landslide conditioning parameters used in this study

表2 影響因子與滑坡關(guān)系表Table2 Relationships between landslide and factor of influence

節(jié)理是具有“應(yīng)力感”的地質(zhì)構(gòu)造，同時(shí)也是孕育崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的重要影響因子。區(qū)內(nèi)共解譯出節(jié)理545條，進(jìn)行密度分析，見(jiàn)圖4c，分析結(jié)果如表2。

3.2 地形因素

地形地貌在滑坡的發(fā)育過(guò)程中起著極為重要的作用，滑坡的空間分布與地形形態(tài)和地貌類(lèi)型有著密切的關(guān)系?；屡c地形之間的關(guān)系是可直接識(shí)別滑坡并判斷其是否可能發(fā)生(王恭先等， 2004)。

(1)基于DEM數(shù)據(jù)，提取了高程信息，見(jiàn)圖4d。其中，絕大部分的滑坡集中在海拔3,000 m以下的地區(qū)。

(2)一般情況下，坡度對(duì)滑坡的發(fā)育具有控制作用。在坡度較大的斜坡上，巖土體處于臨空狀態(tài)，穩(wěn)定性極差，容易產(chǎn)生滑坡； 而在地形起伏不大的山坡，巖土體相對(duì)穩(wěn)定，滑坡不易發(fā)生(肖桐等， 2007)。基于研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)提取了坡度信息，見(jiàn)圖4e。其中，絕大部分的滑坡集中分布在30°～50°范圍內(nèi)。

(3)地面曲率描述的是地形形態(tài)，定量的表示地形曲面結(jié)構(gòu)?；谘芯繀^(qū)內(nèi)的DEM數(shù)據(jù)，提取地面曲率信息，見(jiàn)圖4f。

(4)地形控制邊坡穩(wěn)定性，決定土壤濕度和地下水流的空間分布(Yilmaz， 2010)，因此，可通過(guò)地形指數(shù)來(lái)表達(dá)土壤濕度指數(shù)，地形濕度指數(shù)TWI(Topographic Wetness Index)值可通過(guò)公式TWI=ln(As/tanβ)獲得。式中，As表示地表水在單位長(zhǎng)度上所流經(jīng)的上游區(qū)的面積；β表示地形坡度(°)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4g，分析結(jié)果如表2。

(5)地表徑流強(qiáng)度指數(shù)SPI(Stream Power Index)，其值的大小可以定量的表示表面水流潛在的侵蝕能力。值可通過(guò)公式SPI=Astanβ獲得，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4h。

3.3 生態(tài)環(huán)境因素

植被覆蓋度對(duì)滑坡發(fā)生的可能性有著直接的影響。植被的根莖對(duì)坡面具有固結(jié)作用，可大幅減少坡面的破壞。一般情況，植被覆蓋越高的地方，滑坡發(fā)生的可能性越低(李凱等， 2014)。

研究區(qū)歸一化植被指數(shù)由Landsat8遙感影像數(shù)據(jù)計(jì)算獲得，見(jiàn)圖4 。

4 Mamdani FIS模型的應(yīng)用

4.1 定義輸入、輸出變量

本文中將影響滑坡的因子作為輸入變量。不同地區(qū)的影響滑坡的因子主次不同，因此輸入模型之前需對(duì)研究區(qū)內(nèi)滑坡影響較大的因子(文海家， 2004)。將前文中選取的9種相關(guān)因子作為輸入變量，同時(shí)將研究區(qū)內(nèi)滑坡易發(fā)性分為5個(gè)等級(jí)，作為輸出變量。因此本文中Mamdani FIS模型為一多輸入、單輸出的模型。

4.2 輸入輸出變量模糊化

模糊預(yù)測(cè)之前，先將輸入變量中的定性因子地層巖性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，其他的8個(gè)定量因子進(jìn)行歸一化處理后作為輸入量，將滑坡易發(fā)性輸出為5個(gè)等級(jí)，這樣輸出和輸入的變量的值域都將為[0-1]。將模糊系統(tǒng)中常用的三角隸屬函數(shù)分配給每個(gè)變量。巖性因子的輸入設(shè)置為3個(gè)離散隸屬函數(shù)，分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)，其他8個(gè)因子均以Min-Max形式的兩個(gè)隸屬函數(shù)形式輸入。

4.3 建立模糊規(guī)則if-then規(guī)則庫(kù)

構(gòu)建模型的重要內(nèi)容就是建立模糊規(guī)則if-then語(yǔ)句，在該過(guò)程中，規(guī)則的設(shè)定可以將專(zhuān)家知識(shí)轉(zhuǎn)化為語(yǔ)言表示，是一個(gè)模糊控制的過(guò)程。規(guī)則建立時(shí)，參考專(zhuān)家意見(jiàn)確定了以下7條原則：

(1)在滑坡發(fā)生因子中，如果巖性輸入為高易發(fā)，則滑坡易發(fā)性輸出為高易發(fā)或極高易發(fā)；

(2)在滑坡發(fā)生因子中，如果巖性輸入為低易發(fā)，則滑坡易發(fā)性輸出為極低易發(fā)；

(3)除巖性因子外的其他8個(gè)因子中，如果有6個(gè)及以上因子輸入為高，則滑坡易發(fā)性輸出為極高易發(fā)；

(4)除巖性因子外的其他8個(gè)因子中，如果有5個(gè)因子輸入為高， 3個(gè)輸入為低，則滑坡易發(fā)性輸出為高易發(fā)；

(5)除巖性因子外的其他8個(gè)因子中，如果有4個(gè)因子輸入為高， 4個(gè)輸入為低，則滑坡易發(fā)性輸出為中等易發(fā)；

(6)除巖性因子外的其他8個(gè)因子中，如果有2或3個(gè)因子輸入為高，其他輸入為低，則滑坡易發(fā)性輸出為低易發(fā)；

(7)除巖性因子外的其他8個(gè)因子中，如果有1個(gè)因子輸入為高，其他輸入為低，或全部輸入為低，則滑坡易發(fā)性輸出為極低易發(fā)；

根據(jù)以上原則，本文模型中3類(lèi)9種因子輸入后共產(chǎn)生768條if-then語(yǔ)句，構(gòu)成了模型中滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)的規(guī)則。

5 預(yù)測(cè)結(jié)果及評(píng)價(jià)

5.1 結(jié)果分析

地質(zhì)環(huán)境、地形因素和生態(tài)環(huán)境因素中的9個(gè)因子通過(guò)Mamdani FIS模型運(yùn)算，得到研究區(qū)內(nèi)滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)值。將預(yù)測(cè)值導(dǎo)入至ArcGIS中得到預(yù)測(cè)的滑坡易發(fā)性指數(shù)分布圖(圖5)。

圖5 研究區(qū)滑坡易發(fā)性指數(shù)圖Fig.5 Landslide susceptibility index map in the investigation area

為了在視覺(jué)效果上更好地區(qū)分滑坡易發(fā)性程度，將滑坡易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行重分類(lèi)成圖。分位數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差分類(lèi)、相等間隔、確定間隔和自然間斷是常用的柵格數(shù)據(jù)重分類(lèi)方法。其中，當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布具有明顯的波谷波峰時(shí)，適用自然間斷法和分位數(shù)法。本文中的滑坡易發(fā)性指數(shù)分布如圖6所示，數(shù)據(jù)有明顯波峰，因此采用自然斷點(diǎn)法將分布圖重分類(lèi)為：極高易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)、中等易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、極低易發(fā)區(qū)(圖7)。

圖6 研究區(qū)滑坡易發(fā)性指數(shù)直方圖Fig.6 Histogram of the landslide susceptibility index in the investigation area

圖7 研究區(qū)滑坡易發(fā)性指數(shù)分級(jí)圖Fig.7 Landslide susceptibility grading map in the investigation area

極高易發(fā)區(qū)主要分布在南線AK103-AK131段，和北線AK71-AK78、AK115-AK121段，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造極為活躍，且?guī)r性多為片巖，特拉斯—弗加恩斯基(Talas-ferganskiy)斷裂帶貫穿其中，對(duì)其影響較大。鐵路穿過(guò)極高易發(fā)區(qū)，而且該區(qū)域內(nèi)存在多處古滑坡，工程施工會(huì)破壞其穩(wěn)定性，對(duì)鐵路安全造成一定威脅；

高易發(fā)區(qū)主要分布在南線的AK74-AK102段北側(cè)、北線的費(fèi)爾干納山脈東部。費(fèi)爾干納山脈東部特拉斯—弗加恩斯基(Talas-ferganskiy)斷裂帶主干斷裂的邊緣破碎帶、小斷層較發(fā)育。南線AK74-AK102段位于亞瑟河中游河谷地帶，受活動(dòng)斷層影響，地貌不斷抬升，河流向源侵蝕加強(qiáng)，使得區(qū)域內(nèi)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害有擴(kuò)大的趨勢(shì)，對(duì)鐵路安全有一定影響。

中等易發(fā)區(qū)主要分布在南線AK81-AK110段南側(cè)以及高易發(fā)區(qū)外側(cè)區(qū)域。南線AK81-AK110段亞瑟河南側(cè)發(fā)育多處小滑坡，但是該段鐵路線位于河流北側(cè)，河流南側(cè)各種滑坡體對(duì)鐵路無(wú)顯著影響。

低易發(fā)區(qū)和極低易發(fā)區(qū)主要分布在研究區(qū)西部的薩瑞布拉克以及貝曼—博特地區(qū)，該區(qū)域內(nèi)海拔較低，地勢(shì)平緩，構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較穩(wěn)定。

根據(jù)滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)的結(jié)果，統(tǒng)計(jì)各個(gè)等級(jí)下滑坡發(fā)生的密度和比率(表3)。由表3可看出，滑坡比率、密度隨著易發(fā)性等級(jí)的增高逐漸增大，易發(fā)性等級(jí)的空間劃分與歷史滑坡數(shù)據(jù)的空間分布情況相符，表明預(yù)測(cè)劃分結(jié)果理想，具有一定實(shí)踐意義。

表3 研究區(qū)滑坡易發(fā)性指數(shù)分級(jí)統(tǒng)計(jì)表Table3 Landslide susceptibility statistics in the investigation area

5.2 精度評(píng)價(jià)

對(duì)模型中滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，以此驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ团c預(yù)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性與可信度。利用遙感解譯和野外驗(yàn)證獲取的滑坡數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。選取受試者工作特征曲線(Receiver Operating Characteristic Curve， ROC 曲線)進(jìn)行驗(yàn)證。

選取受試者工作特征曲線(Receiver Operating Characteristic Curve， ROC 曲線)進(jìn)行驗(yàn)證，該曲線以特異性為橫坐標(biāo)，以靈敏度為縱坐標(biāo)，且其下方的面積為AUC(area under curve)值可作為準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)的指標(biāo)(李凱等， 2019)。

基于ROC曲線方法，隨機(jī)選取研究區(qū)內(nèi)800個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)滑坡易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如圖8所示，AUC值為0.859，高于張紉蘭等(2014)基于Mamdani FIS模型對(duì)三峽庫(kù)區(qū)滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)的0.828(張紉蘭等， 2014)。與白俊(2013)采用滑坡敏感性系數(shù)(CF)分析法對(duì)中吉烏鐵路沿線滑坡敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比(白俊， 2013)，分區(qū)效果基本一致?？梢?jiàn)Mamdani FIS模型對(duì)于研究區(qū)內(nèi)滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)具有較高的顯著性。

圖8 基于ROC的研究區(qū)滑坡易發(fā)性指數(shù)驗(yàn)證圖Fig.8 Verification map of landslide susceptibility index in the investigation area based on the ROC

6 結(jié) 論

(1)本文結(jié)合中吉烏鐵路方案線北線AK53-AK130、南線AK61-AK131區(qū)段內(nèi)滑坡的形成條件、影響因素、空間分布特征，選取地質(zhì)環(huán)境、地形和生態(tài)環(huán)境3個(gè)體系中的9個(gè)影響因子，基于Mamdani FIS模型獲得滑坡易發(fā)性等級(jí)圖，使用ROC曲線對(duì)結(jié)果驗(yàn)證，得到AUC值為0.859，對(duì)于歷史滑坡具有較高的診斷作用，因此，該成果可為其他類(lèi)似工程選址選線提供指導(dǎo)作用。

(2)滑坡極高易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)分布在研究區(qū)東北部的費(fèi)爾干納山脈附近以及南部的亞瑟河流域。南線的AK99-AK131段為研究區(qū)的主要滑坡區(qū)段，其中部分為古滑坡，滑坡體相對(duì)較穩(wěn)定，但是工程實(shí)施后極有可能誘發(fā)二次滑坡災(zāi)害，而且該區(qū)段內(nèi)的滑坡體松散物為泥石流的發(fā)育提供了物源，危險(xiǎn)性極大。

(3)本文中研究區(qū)滑坡易發(fā)性的敏感因子基于GIS和RS技術(shù)獲取，預(yù)測(cè)推理模型則參考專(zhuān)家意見(jiàn)構(gòu)建。該模型可避免繁瑣的數(shù)據(jù)處理過(guò)程和大量的野外工作，具有突出的優(yōu)點(diǎn)。

(4)滑坡易發(fā)性預(yù)測(cè)是多學(xué)科交叉的應(yīng)用，但是在本文中缺少對(duì)滑坡機(jī)理和誘發(fā)機(jī)制的分析，且文中沒(méi)有考慮降雨、人類(lèi)活動(dòng)等對(duì)滑坡影響的誘發(fā)因素，如何。將降雨、人工干擾因素應(yīng)用于模型，是后期研究中亟待解決的問(wèn)題。

致 謝衷心感謝王少軍教授、張志教授對(duì)本文的指導(dǎo)和珍貴的意見(jiàn)，尤其文中模型規(guī)則制定中專(zhuān)家意見(jiàn)離不開(kāi)二位教授等各位專(zhuān)家的指導(dǎo)。在審稿過(guò)程中，審稿人對(duì)論文的修改提出了翔實(shí)具體的修改意見(jiàn)，在此一并表示感謝。