李 信 ,薛桂澄 ,柳長(zhǎng)柱 ,馬 波，楊永鵬，楊 峰，王曉林

1.海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南海口 570206；2.海南省地質(zhì)調(diào)查院，海南?？?570206

地質(zhì)災(zāi)害敏感性是指一定空間范圍內(nèi)，在自然和人類活動(dòng)作用下，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性。山區(qū)公路沿線的地質(zhì)災(zāi)害敏感性是指在山區(qū)公路沿線，當(dāng)自然或人為因素導(dǎo)致某一地段或段落發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性。開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)與區(qū)劃，可以有效地識(shí)別地質(zhì)災(zāi)害敏感性，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害精準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)與防控具有指導(dǎo)意義。海南熱帶雨林國(guó)家公園位于海南島中部山區(qū)，是建設(shè)中的海南自由貿(mào)易港的重要組成部分，也是海南國(guó)家生態(tài)文明試驗(yàn)區(qū)的核心區(qū)，加強(qiáng)海南熱帶雨林國(guó)家公園的地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)具有重要意義。開(kāi)展海南熱帶雨林國(guó)家公園山區(qū)公路沿線的地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)與區(qū)劃，可以有針對(duì)性地為海南熱帶雨林國(guó)家公園管理局提供地質(zhì)災(zāi)害防治措施和減災(zāi)建議，提高對(duì)山區(qū)公路沿線地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力。隨著GIS的應(yīng)用推廣和機(jī)器學(xué)習(xí)理論日臻完善，地質(zhì)災(zāi)害影響因素相關(guān)性定量化程度越來(lái)越高，地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)在機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的加持下，敏感性評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性得到了大幅度的提升。目前地質(zhì)災(zāi)害敏感性因素的定量研究主要基于證據(jù)權(quán)重法（趙祈溶等，2021）、信息量法（彭珂等，2018；李信等，2022a；賴波等，2023；章昱等，2023）、頻率比（齊信等，2017）、貢獻(xiàn)率（吳森等,2016）、確定性系數(shù)（李劍鋒等，2021）等熱門方法；而基于敏感性指數(shù)與地質(zhì)災(zāi)害影響是否呈線性關(guān)系，敏感性評(píng)價(jià)模型有模糊數(shù)學(xué)、多元回歸分析、層次分析法的線性假設(shè)模型和灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)等非線性假設(shè)模型（Althuwaynee et al.,2016；張曉敏等,2018；Adineh et al.,2018；宋亞婭和張航泊,2020；Nanehkaran et al.,2022；李明等，2023）；實(shí)際研究中敏感性因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生并不是一致的線性關(guān)系，前者缺點(diǎn)是結(jié)果客觀性不強(qiáng)，后者需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘才能得到較好的非線性假設(shè)，對(duì)于樣本不大的區(qū)域適用性不高。確定性系數(shù)法評(píng)價(jià)地質(zhì)災(zāi)害敏感性具有可操作性強(qiáng)和運(yùn)用廣泛等特點(diǎn)；作為一種機(jī)器學(xué)習(xí)方法，邏輯回歸模型不需要曲線估計(jì)，只需對(duì)對(duì)數(shù)概率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將敏感性因子與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與否的非線性關(guān)系變換為線性關(guān)系，是一種較為成熟的統(tǒng)計(jì)方法（Ayalew and Yamagishi,2005）；李信等（2022b）以五指山市為例分別利用邏輯回歸模型與信息量模型的耦合模型和信息量的單一模型進(jìn)行敏感性評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示耦合模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性更高。以往研究尺度集中在縣域行政區(qū)，對(duì)山區(qū)公路沿線開(kāi)展的敏感性評(píng)價(jià)研究較少，本文將以國(guó)家熱帶雨林山區(qū)公路沿線為研究對(duì)象，選取斷裂、坡度、坡向、水系、公路、降雨量作為敏感性評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害主控因素進(jìn)行分級(jí)分析，采用確定性系數(shù)法與邏輯回歸的耦合模型和確定性系數(shù)的單一模型開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)；并對(duì)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和合理性進(jìn)行對(duì)比分析。研究成果將為海南熱帶雨林國(guó)家公園沿線公路地質(zhì)災(zāi)害防治和災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

1 尖峰嶺公園公路沿線地質(zhì)概況

海南熱帶雨林國(guó)家公園尖峰嶺園區(qū)位于海南島西南部，樂(lè)東縣的尖峰鎮(zhèn)內(nèi)（圖1）。地理坐標(biāo)為東經(jīng)108°36′～109°05′，北緯18°23′～18°52′。尖峰嶺園區(qū)地處熱帶北緣，屬熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫24.5°C，年平均降雨量2265.8 mm，年均相對(duì)濕度88%，年均日照時(shí)數(shù)1625 h。尖峰嶺園區(qū)發(fā)育河流主要有東南向的南巴河和南向的望樓河，南巴河經(jīng)昌化江匯流入海;望樓河經(jīng)長(zhǎng)茅水庫(kù)后匯流入海。尖峰嶺公園公路地區(qū)屬侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，最高的山峰為尖峰嶺，海拔1400 m。

圖1 海南省熱帶雨林公園概況圖Fig.1 Overview of Hainan Tropical Rainforest Park

尖峰嶺公園公路沿線地質(zhì)環(huán)境條件較復(fù)雜，公路沿線面積約為96 km2；地層為第四系，巖性為礫質(zhì)粘性土、沖洪積砂粒、粉砂；巖漿巖為二疊紀(jì)、三疊紀(jì)花崗巖。尖峰嶺公園公路沿線發(fā)育的較大斷裂為東西向尖峰-吊羅斷裂帶，小型斷層為尖峰七隊(duì)斷層等。尖峰嶺公園公路沿線崩塌地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，共計(jì)80 處，發(fā)育密度最高為2.87 處/km2，嚴(yán)重威脅公路沿線過(guò)往的人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 研究方法

地質(zhì)災(zāi)害影響因素分析旨在通過(guò)概率函數(shù)將影響因子定量化，來(lái)衡量在不同因子條件下地質(zhì)災(zāi)害的響應(yīng)程度（羅路廣等,2021a）。確定性系數(shù)模型是指將各因子分級(jí)區(qū)間內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)換成確定性系數(shù)，通過(guò)各級(jí)確定性系數(shù)大小變化規(guī)律判定因子分級(jí)內(nèi)部的主控因素。以確定性系數(shù)為自變量，以是否發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害為因變量，運(yùn)用二元邏輯回歸模型，計(jì)算出二元回歸系數(shù)，將回歸系數(shù)歸一化后作為刻畫各個(gè)獨(dú)立因子之間對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度大小，確定地質(zhì)災(zāi)害影響因素在地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)中的權(quán)重，最后對(duì)定量化的圖層進(jìn)行疊加分析，形成地質(zhì)災(zāi)害敏感性區(qū)劃和結(jié)果。

2.1 確定性系數(shù)模型（CF）

確定性系數(shù)模型是精度較高、可操作性強(qiáng)且能定量地反映出地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律的模型（李劍鋒等,2021）。該模型是假設(shè)已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害和未來(lái)將發(fā)生的災(zāi)害處于相同的地質(zhì)環(huán)境條件下。計(jì)算公式為：

式中：ICF為確定性系數(shù)；Pa為地質(zhì)災(zāi)害在因子a 中發(fā)生的條件概率，以因子a 中的地質(zhì)災(zāi)害個(gè)數(shù)（或面積）與a的面積比值表示；Ps表示災(zāi)害總數(shù)（或面積）與總面積的比值。由公式（1）可知，ICF的變化范圍為[-1，1]。ICF為正值時(shí)表示地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的確定性高；ICF為負(fù)值時(shí)表示地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的確定性低（李劍鋒等,2021）。

2.2 確定性系數(shù)-邏輯回歸模型（CFLR）

二元邏輯回歸是一種能針對(duì)定性不連續(xù)變量進(jìn)行有效、準(zhǔn)確定量的預(yù)測(cè)統(tǒng)計(jì)模型（羅路廣等,2021b）。該模型以確定性系數(shù)值為自變量（xi），以地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生與否（地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生取值為1，不發(fā)生為0）為因變量，建立邏輯回歸方程預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率（P）。二元邏輯回歸模型操作簡(jiǎn)單，自變量類型可以是連續(xù)的也可以是離散的，在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評(píng)價(jià)中得到廣泛應(yīng)用。邏輯回歸函數(shù)公式為：

式中：P 為當(dāng)Y 取值為1 時(shí)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率；xn為自變量，此處為確定性系數(shù)ICF；βn為邏輯回歸系數(shù)。

利用確定性系數(shù)模型計(jì)算公式（1）計(jì)算出各個(gè)因子的敏感性指數(shù)ICF值，再將ICF值作為自變量代入邏輯回歸模型公式（3）進(jìn)行運(yùn)算得出二元邏輯回歸系數(shù)，最后將回歸系數(shù)歸一化為各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，并對(duì)所有評(píng)價(jià)因子加權(quán)求和得出確定性系數(shù)邏輯回歸模型易發(fā)性指數(shù)ILRCF，公式如下：

3 影響因素敏感程度分析

由于眾多影響因素中，不同因子之間存在一定的相關(guān)性，如坡度、起伏度等具有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育響應(yīng)的同方向性。Pourghasemi and Rossi（2017）回顧了2005～2012年220篇文獻(xiàn)研究，坡度、地層巖性、坡向、土地利用、河流緩沖距離、海拔高程、斷裂緩沖距離、平面曲率、剖面曲率、公路緩沖距離為從高到低使用頻次前十的影響因子。根據(jù)前人研究成果和海南熱帶雨林國(guó)家公園地質(zhì)背景，選取了地質(zhì)災(zāi)害敏感性分析中最常使用的斷裂、坡度、坡向、水系、公路、降雨量6個(gè)因素應(yīng)用于本研究；利用確定性系數(shù)模型公式（1），運(yùn)用GIS 空間分析功能繪制出敏感性分級(jí)與各因子之間的疊加分布圖，基于各分級(jí)災(zāi)害百分比和面積百分比的敏感性指數(shù)的方法來(lái)衡量和刻畫地質(zhì)災(zāi)害在各因子分級(jí)內(nèi)部的分布規(guī)律，因子分級(jí)間的數(shù)據(jù)采用右半開(kāi)區(qū)間，即數(shù)據(jù)只含左端點(diǎn)而右端點(diǎn)不包含在內(nèi)的區(qū)間（如圖2）。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影響因子分級(jí)圖Fig.2 Classification map of susceptibility evaluation factors of geohazards in study area

3.1 斷裂距離

斷裂構(gòu)造作用為災(zāi)害的孕育提供了破碎的巖層和軟弱的結(jié)構(gòu)面（劉廣寧等,2019）。尖峰嶺公園公路沿線主要的大斷裂帶為尖峰-吊羅構(gòu)造斷裂帶，呈東西走向，位于北部的天池林場(chǎng)-林業(yè)局二廠一帶；其次為尖峰七隊(duì)斷層，呈北西走向（圖1）。斷裂帶一定范圍內(nèi)巖層破碎,裂隙、結(jié)構(gòu)面發(fā)育，形成大量破碎、松散堆積物。黃潤(rùn)秋和李為樂(lè)（2009）就斷裂構(gòu)造對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響范圍進(jìn)行研究表明：斷裂在0～7000m范圍內(nèi)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響較大，故將尖峰嶺公園公路沿線的斷裂緩沖距離（單位：m）分級(jí)為[0,1000）、[1000,2000）、[2000,3000）、[3000,4000）、[4000,5000）、[5000,6000）、[6000,7000）、≥7000（圖2a）。

斷裂構(gòu)造對(duì)崩塌、滑坡的發(fā)育延伸方向、發(fā)育規(guī)模及分布密度具有一定的控制作用（王高峰等,2017）。公路沿線地質(zhì)災(zāi)害受東西向尖峰-吊羅構(gòu)造（斷裂）帶以及尖峰七隊(duì)斷層的影響，如圖3a所示距斷裂帶越近，地質(zhì)災(zāi)害占比越大，距離斷裂1000 m范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育最多；隨著距斷裂緩沖距離的增加，地質(zhì)災(zāi)害占比總體減少；在斷裂緩沖距離（m）[3000，4000）處地質(zhì)災(zāi)害百分比達(dá)到第二個(gè)高點(diǎn)，敏感性指數(shù)達(dá)到最大，為0.254，表明[3000 m，4000 m）是尖峰嶺公路沿線地質(zhì)災(zāi)害最易發(fā)生的斷裂緩沖區(qū)間。由此可見(jiàn)，斷裂是影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布的重要因素之一，斷裂對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響作用隨著距離的增加而減弱。

圖3 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影響因子分級(jí)敏感指數(shù)統(tǒng)計(jì)圖Fig.3 Statistics of susceptibility evaluation index of geohazard in study area

3.2 坡度

坡度對(duì)斜坡體應(yīng)力分布有直接影響，坡度的大小決定了坡體表層松散物失穩(wěn)概率的大?。T衛(wèi)等,2021）。為便于分析，以10°坡度為間隔將尖峰嶺公園公路沿線坡度（單位：°）劃分為6級(jí)，分別為[0，10）、[10，20）、[20，30）、[30，40）、[40，50）、≥50（圖3b）。尖峰嶺公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害主要分布在坡度以0～30°為主的地區(qū)（圖2b）。敏感性分析結(jié)果表明，雖然在50°以上坡度范圍內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布不多，但是敏感性指數(shù)最高，表明此坡度段是崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育最有利的坡度。

地質(zhì)體失穩(wěn)破壞基本上發(fā)生于松散覆蓋層與基巖交界面或巖石破碎的結(jié)構(gòu)面，當(dāng)坡度較低時(shí)，斜坡體上利于形成松散堆積物（張宏鑫等,2020）。如圖3b，坡度在30°以內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害占比最高，當(dāng)坡度緩慢增長(zhǎng)時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害敏感性指數(shù)呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)；當(dāng)坡度大于40°時(shí)，敏感性指數(shù)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，其原因是道路工程的切坡、開(kāi)挖誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害；當(dāng)坡度大于50°時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育數(shù)量不多，敏感性指數(shù)和頻率比卻達(dá)到峰值，主要是當(dāng)坡度變陡時(shí)，斜坡上土體滑動(dòng)力顯著增大，超過(guò)摩擦阻力的臨界值時(shí)，發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率將顯著增加。

3.3 坡向

太陽(yáng)入射角度、輻射強(qiáng)度、輻射時(shí)間在不同坡向上存在一定的差異；植被發(fā)育狀況和土壤濕度在不同的坡向上也存在較大的差異（馮凡等,2019）。本文將不同分布位置的坡向分為9 個(gè)，分別為平面、北坡、東北坡、東坡、東南坡、南坡、西南坡、西坡、西北坡（圖2c）。通過(guò)坡向與地質(zhì)災(zāi)害疊加分析，統(tǒng)計(jì)出地質(zhì)災(zāi)害在各個(gè)方位上的分布，并計(jì)算各個(gè)坡向的敏感性指數(shù)。

向陽(yáng)的南坡、東坡和東南坡是發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的幾率大于其他坡向。如圖3c 所示，北坡、東坡、南坡、東南坡、西南坡方向的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育占比超過(guò)了70%，主要因?yàn)槭芘_(tái)風(fēng)強(qiáng)降雨以及熱帶強(qiáng)輻射的影響，南坡、東坡方向向陽(yáng)面的干濕循環(huán)速度明顯高于陰面西坡的土體。

3.4 公路緩沖距離

公路施工常常伴隨著斜坡體的開(kāi)挖、切削，其對(duì)土體的振動(dòng)、擾動(dòng)改變了斜坡體的應(yīng)力狀態(tài)，降低了巖土體的粘聚力，增大了滲透系數(shù)，在強(qiáng)降雨的作用下形成地質(zhì)災(zāi)害（張曉東等，2018；劉廣寧等，2019）。尖峰嶺公園公路包括西段的林業(yè)局場(chǎng)部至天池公路和東段的林業(yè)局場(chǎng)部至尖峰嶺公路，根據(jù)公路切坡對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響情況，本文將公路緩沖距離（單位：m）劃分為[0，200）、[200，400）、[400，600）、[600，800）、[800，1000）、≥1000六個(gè)區(qū)間（圖2d）。對(duì)公路緩沖距離與地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行疊加分析，統(tǒng)計(jì)出地質(zhì)災(zāi)害在不同緩沖距離區(qū)間內(nèi)的分布，并計(jì)算其敏感性指數(shù)。

由圖3d 可知，當(dāng)公路緩沖距離在[0m，200m）區(qū)間時(shí)，敏感性指數(shù)最高，為0.297，其原因是公路施工切割坡體產(chǎn)生了眾多的人工危巖或不穩(wěn)定邊坡，在強(qiáng)降雨作用下危巖或不穩(wěn)定斜邊坡易失穩(wěn)發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

3.5 水系緩沖距離

河流等地表流水對(duì)兩側(cè)岸坡巖土體的長(zhǎng)期側(cè)蝕、浸泡和軟化，增大了斜坡的臨空面積，降低了巖土體強(qiáng)度，達(dá)到一定程度會(huì)失穩(wěn)形成崩塌地質(zhì)災(zāi)害（李信等，2022c）。由于坡腳的土體常年浸泡變軟，土體強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)土體重力大于其拉應(yīng)力時(shí)，發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害（黃長(zhǎng)生等，2002）。根據(jù)尖峰嶺公園公路沿線水系對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響情況，本文將水系緩沖距離（單位：m）劃分為[0，200）、[200，400）、[400，600）、[600，800）、[800，1000）、≥1000六個(gè)區(qū)間（圖2e）。通過(guò)GIS 空間分析和疊加分析，統(tǒng)計(jì)水系不同緩沖距離內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害分布數(shù)量，并計(jì)算其敏感性指數(shù)。

由圖3e 可以看出，地質(zhì)災(zāi)害主要分布于距離水系800 m 以內(nèi)，當(dāng)水系緩沖距離逐漸增大時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害占比總體呈下降趨勢(shì)。水系緩沖距離在1000 m 以上時(shí)仍可見(jiàn)一定數(shù)量的崩塌，主要是水系、溝壑兩側(cè)一定距離范圍內(nèi)修路或建房開(kāi)挖邊坡導(dǎo)致而成。故水系在一定程度上影響和控制了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。

3.6 降雨量

海南島地質(zhì)災(zāi)害集中發(fā)生在7～10 月的汛期，主要是受風(fēng)暴潮和強(qiáng)降雨的誘發(fā)，降雨量是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。尖峰嶺公園公路沿線出露花崗巖風(fēng)化土，其斜坡變形破壞與累積降雨量具有明顯的相關(guān)性；斜坡變形破壞有一定的滯后性，滯后期為5～7 天。根據(jù)收集到的降雨量等值線圖，本文將降雨量（單位：mm）分為[640，740）、[740，840）、[840，940）、[940，1040）四個(gè)區(qū)間（圖2f）。

如圖3f，尖峰嶺公園公路沿線敏感性指數(shù)均為正，表明地質(zhì)災(zāi)害在640～1040 mm 內(nèi)降雨量對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的確定性高，在該范圍內(nèi)的降雨量條件易于發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害；敏感性指數(shù)隨著降雨量的升高而逐漸升高，單從災(zāi)害點(diǎn)的占比來(lái)看，840～1040 mm地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率較大。

4 地質(zhì)災(zāi)害敏感性區(qū)劃與評(píng)價(jià)

4.1 確定性系數(shù)模型

依據(jù)確定性系數(shù)公式（1），計(jì)算出評(píng)價(jià)因子的確定性系數(shù)值即為敏感性指數(shù)ICF。運(yùn)用GIS空間分析功能，對(duì)評(píng)價(jià)因子圖層進(jìn)行疊加，按自然斷點(diǎn)法將疊加圖層進(jìn)行劃分，得出地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)區(qū)劃圖。

4.2 確定性系數(shù)邏輯回歸模型

依據(jù)邏輯回歸模型原理及公式,以確定性系數(shù)值作為邏輯回歸模型的自變量，以地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生或不發(fā)生作為因變量進(jìn)行邏輯回歸運(yùn)算。為滿足邏輯回歸模型樣本點(diǎn)數(shù)量要求，文章利用GIS空間分析功能，生成420 個(gè)非災(zāi)害點(diǎn)，與原有的80 個(gè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)共同組成500個(gè)邏輯回歸樣本。當(dāng)運(yùn)算的結(jié)果滿足顯著性水平小于0.05 時(shí)，統(tǒng)計(jì)具有意義，結(jié)果顯示顯著性均小于0.05（表1），滿足要求。

表1 邏輯回歸運(yùn)算結(jié)果Table 1 Logistic regression calculation results

表1 中的B 為邏輯回歸模型的回歸系數(shù)，刻畫了評(píng)價(jià)因子確定性系數(shù)值（自變量）與是否發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害（因變量）之間的相關(guān)度，常量代表無(wú)其他因子影響時(shí)不發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的相對(duì)程度。將邏輯回歸系數(shù)加權(quán)相加、歸一化運(yùn)算后，分別得出了海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)六個(gè)因子之間的權(quán)重值，并依據(jù)權(quán)重大小進(jìn)行排序（表2），影響因素對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的相關(guān)程度由大到小依次為：降雨量＞坡度＞公路緩沖距離＞水系緩沖距離＞斷裂距離＞坡向。

表2 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)因子權(quán)重大小及排名Table 2 Weight and ranking of susceptibility evaluation factors of geohazards in study area

將回歸系數(shù)B代入公式（2）可得出邏輯回歸模型如下：

將回歸系數(shù)歸一化作為模型的權(quán)重，代入公式（3），可得出敏感性指數(shù)ICFLR。運(yùn)用GIS空間疊加功能對(duì)因子圖層疊加，采用自然斷點(diǎn)分級(jí)法得到基于確定性系數(shù)與邏輯回歸耦合模型（CFLR）的敏感性區(qū)劃圖。

5 地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果及檢驗(yàn)

5.1 地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果

基于確定系數(shù)模型（CF）和確定性系數(shù)邏輯回歸模型（CFLR），將易發(fā)性指數(shù)分別賦值評(píng)價(jià)因子圖層，運(yùn)用GIS 疊加分析功能和重分類功能，分別進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害敏感性區(qū)劃，形成了基于兩種模型下的地質(zhì)災(zāi)害敏感性區(qū)劃圖（圖4）。

圖4 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)因子疊加示意圖及兩種敏感性評(píng)價(jià)區(qū)劃圖Fig.4 Schematic diagram of the geohazard factors and zoning maps of two models of susceptibility evaluation in study area

根據(jù)兩種模型評(píng)價(jià)結(jié)果，將尖峰嶺公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害敏感性等級(jí)分區(qū)劃分為極低易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)，其中，高易發(fā)區(qū)主要位于公路沿線地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育的地段，極低和低易發(fā)區(qū)位于人跡罕至的高海拔地區(qū)。尖峰嶺公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量由低到高分別分布在極低易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)（表3），因此，兩種評(píng)價(jià)模型結(jié)果都表明實(shí)際的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布情況與評(píng)價(jià)結(jié)果基本吻合。將已發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)投入到敏感性分區(qū)得到CF 模型和CFLR 耦合模型高易發(fā)區(qū)的災(zāi)害點(diǎn)比例分別為67.50%和83.75%；在極低易發(fā)區(qū)的災(zāi)害點(diǎn)比例均為1.25%，在低易發(fā)區(qū)的災(zāi)害點(diǎn)占比分別為6.25%和5.00%（表3）。災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量在CFLR 耦合模型中高易發(fā)區(qū)占比明顯高于CF 模型，災(zāi)害點(diǎn)數(shù)量在低易發(fā)區(qū)占比CFLR 模型明顯低于CF 模型，表明CFLR 模型預(yù)測(cè)災(zāi)害點(diǎn)的準(zhǔn)確性高于CF 模型。

表3 研究區(qū)兩種地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)模型檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Table 3 Comparison of test results of both evaluation models in study area

5.2 地質(zhì)災(zāi)害敏感性結(jié)果檢驗(yàn)

地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性取決于模型的精度和敏感性，ROC 曲線被廣泛應(yīng)用于分析模型特異性和敏感性的關(guān)系，具有較強(qiáng)的可操作性和科學(xué)性（楊志華等,2018），ROC 曲線（受試者工作特征曲線，Receiver Operating Characteristic）是反映敏感性與特異性之間關(guān)系的曲線，橫軸為1-特異性，也稱為假陽(yáng)性率（誤報(bào)率），表示未發(fā)生災(zāi)害被正確預(yù)測(cè)的累計(jì)百分比；縱軸稱為敏感度，也稱為真陽(yáng)性率，表示災(zāi)害單元被正確預(yù)測(cè)的累計(jì)百分比；ROC 曲線能夠較為直觀的以定量方式來(lái)描述預(yù)測(cè)模型的精度，使用AUC（曲線和橫軸之間的面積，Area Under Curve）值來(lái)對(duì)模型進(jìn)行準(zhǔn)確的比較和衡量，其值介于0.5～1之間，越接近1，則精度越高（繆信等,2016）。運(yùn)用SPSS 軟件進(jìn)行運(yùn)算，CF模型和CFLR 模型的AUC 值分別為0.785、0.808（圖5），表明兩種模型均能客觀準(zhǔn)確的對(duì)尖峰嶺公園公路沿線敏感性進(jìn)行評(píng)價(jià)，然而在預(yù)測(cè)的精度上差異明顯，預(yù)測(cè)效果準(zhǔn)確性為確定性系數(shù)與邏輯回歸耦合模型（CFLR）高于確定系數(shù)模型（CF）。

圖5 研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性預(yù)測(cè)ROC曲線Fig.5 ROC curve of geological hazard sensitivity prediction in study area

綜上所述，基于兩種模型對(duì)于海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果與海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的實(shí)際情況基本一致，但確定性系數(shù)邏輯回歸模型（CFLR）較單一的確定性系數(shù)法（CF）具有更高的準(zhǔn)確度和可靠性。

6 結(jié)論

（1）海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)的六種影響因子中，斷裂距離[3000 m，4000 m），坡度50°以上，坡向?yàn)楸逼隆|坡、南坡、西南坡，公路緩沖距離為[0 m，100 m），水系距離為[0 m，200 m）時(shí)，在各評(píng)價(jià)因子分級(jí)中敏感性指數(shù)較高，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較為有利。評(píng)價(jià)因子對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響程度由大到小依次為降雨量＞坡度＞公路緩沖距離＞水系緩沖距離＞斷裂距離＞坡向。

（2）海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果將該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害敏感性等級(jí)劃分為極低易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)和高易發(fā)區(qū)，高易發(fā)區(qū)主要位于公路沿線地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育的地段，極低和低易發(fā)區(qū)位于人跡罕至的高海拔地區(qū)。研究結(jié)果將為海南熱帶雨林國(guó)家公園公路沿線地質(zhì)災(zāi)害敏感性識(shí)別、精準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)與防災(zāi)減災(zāi)提供指導(dǎo)。

（3）評(píng)價(jià)結(jié)果與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布情況基本吻合。評(píng)價(jià)模型的AUC值分別為0.785、0.808，均大于0.7，表明兩種評(píng)價(jià)模型具有較好的可靠性和客觀性；確定性系數(shù)邏輯回歸模型（CFLR）相比單一的確定系數(shù)模型（CF）具有更高的準(zhǔn)確率。