1.预测性能
经过贝叶斯优化后,堆叠集合进行了训练和评估。与单个模型(XGBoost、RF和MLP)相比,该集合实现了最高的性能,AUC为0.9603,准确率为0.8925,超过了最佳单一学习者(XGBoost,AUC = 0.9473)。精度-回忆曲线在各个阈值间显示明显分离,集合获得了最高的平均精度(0.9181),表明在不同决策阈值下表现稳定。这些结果表明,在复杂山地地形中,相较于单一模型,预测稳定性有所提升,如图4所示。
图 4 不同模型的PR和受试者工作特征(ROC)曲线比较:(a)PR曲线;(B)ROC曲线
2.特征贡献
结合了XGBoost、RF、MLP和LR的特征重要性排名,以确定主导的条件条件因素(图5)。岩性、坡面结构、到河流的距离、降雨量和到断层的距离一直被评为最具影响力的变量,这与区域地貌和水文控制结果一致。
图 5 基于基本学习器和堆叠集成模型的特征重要性排序
3.空间易发性模式
基于堆叠模型得出的初始易发性图谱使用Moran's I和LISA(表4)进行了评估。全球莫兰的I值为0.7088(p = 0.001),表明空间自相关性强。LISA分析确定了五种簇类型:高–高(H–H)、高–低(H–L)、低–高(L–H)、低–低(L–L)和无显著性。
如图6所示。H–H簇(15.24%)代表集中的危险热点,而L–L簇(13.67%)对应稳定区。过渡簇包括H–L(7.15%)和L–H(6.34%),捕捉具有对比的局部与邻近空间边界区域。其余57.6%的单位为无显著性。
图 6 斜坡单位尺度下滑坡概率的空间聚类分析:(a)平均概率;(b)显性LISA簇类型;(c)初步易发性分类;以及(d)CSI值
4.基于InSAR的形变趋势
MT-InSAR分析产生了一个视线变形速度场(图7)。几个区域显示出强烈的负变形,年变形率超过-25 mm/年。这些地区主要位于地形陡峭、断层发育密集和人类活动频繁的地带。相反,一些地区显示出正变形。这可能归因于地壳抬升、滑坡沉积物的反弹或其他与滑坡无关的过程。为了更好地反映实际的斜坡运动,使用当地坡度、坡向、和卫星入射角(图8)。
图 7 2021–2024年间,Sentinel-1 MT-InSAR时间序列分析得出的视距(LOS)地面变形速度场(毫米/年)。正负值分别表示朝向卫星和远离卫星的运动。
图 8 基于InSAR的斜坡对齐变形类别的空间分布:(a)斜坡平行变形速度场;(b)代表性滑坡点的变形分布;(c) 坡面单元变形趋势分类。
时间序列分解进一步将斜率单元分为三种代表性变形趋势,即稳态变形、季节变异和加速增长(图9)。81号单元显示出加速的模式,年变形率为−10.00毫米/年。该趋势显示,尤其是在雨季,最大月度排水量达到5.32毫米,季节振幅为1.76毫米,显示了排水量的上升趋势。75号单元属于稳定型,位移曲线相对平坦,年变形量为−4.53毫米/年,季节性波动较小。57号机组代表季节性型,年降雨率为−7.16毫米/年,振幅为3.14毫米。该单元表现出明显的周期振荡。2022年8月后,一次突然的位移激增达到6.41毫米,可能是由强降雨或局部扰动引起。统计分析显示,47%的坡度单元出现了加速增长,27%呈现季节性变化,26%保持稳定。这些类别的空间分布与易发图中识别的高至中高密度群组高度一致。
图 9 MT-InSAR时间序列分析代表性坡度单元,显示三种变形模式:(a)加速生长(坡度单元81);(b)持续稳定趋势(坡度单元75);以及(c)季节性变化(坡度单元57)。对于每个单位,呈现了2021–2024年期间的观测视距变形(LOS)变形(毫米)、分解趋势、季节成分和残差
5.最终易发性图
通过整合易发概率、CSI、LISA异常类型和InSAR衍生变形趋势,在统一的排名框架内生成了最终易发性图(图10)。该地区被分为五个等级:极低(14.05%)、低(19.83%)、中等(38.02%)、高(19.01%)和非常高(9.09%)。
图 10 结构细化前后滑坡易受性分类比较:(a)基于概率建模的初步五级地图;(b)通过概率校准、基于CSI的空间一致性评估和InSAR变形调整得到的精细地图。
6.细化策略的定量验证
本研究进行了定量验证,以评估细化策略是否改善了易发性分类的结构一致性和统计可靠性(表5)。经过细化后,不确定类别通过概率阈值校准去除,且未修改预测模型本身。修订后的五级方案显示出严格有序的层级结构,发生率和FR均从极低递增至极高。
表 5 基于频率比(FR)分析的初步LSM与修订后的五级LSM方案分类性能比较
为理清各组分的相对效应,进行了逐组分消融分析(表6)。总体而言,表5和表6中呈现的定量证据表明,细化策略通过协调结构重组增强了层级一致性和滑坡集中度。