地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范-編制說明

1大地震往往觸發(fā)大量的同震滑坡，而這些同震滑坡往往是造成重大的人員傷亡與財(cái)產(chǎn)損失的重要原因。開展滑坡預(yù)測概率分布的研究是指在地震影響下，研究區(qū)機(jī)器學(xué)習(xí)模型作為目前國際上較為流行的一種預(yù)測滑坡概率的評(píng)估方法，被廣泛應(yīng)通過制定《地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范》（以下簡稱“本標(biāo)準(zhǔn)”可以提供目的：開展滑坡絕對概率評(píng)估技術(shù)規(guī)范研究，基于真實(shí)滑坡數(shù)據(jù)開展絕對滑坡概率預(yù)測模型研究，提升地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估的水平，更好的服務(wù)于地震滑坡意義：通過預(yù)測滑坡空間概率的分布，可以得到區(qū)域內(nèi)地震滑坡發(fā)生概率分布圖，從而可以有效的開展受災(zāi)區(qū)域的地震滑坡防災(zāi)減災(zāi)工作。目前國內(nèi)還沒有類似標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，本次團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將填補(bǔ)這一空白，為以后編制更高一級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)起草單位：應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、中國地震局地質(zhì)研究所、四川省地震局、河北省地震局、云南省地震局、青海省地震局、寧夏地震局、新疆地震局、甘肅省地震局、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所、成都理工大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、西安交通大學(xué)、西北李宗超、王曉青、姚琪、郭長寶、孫萍、顧畛逵、王濤、王運(yùn)生、汪發(fā)武、黃雨、2中國災(zāi)害防御協(xié)會(huì)于2021年2月通過了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提案，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《地震滑坡概率中國災(zāi)害防御協(xié)會(huì)于2022年4月14日在北京召開了《地震同震滑坡分布專題圖技術(shù)規(guī)范》、《地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范》、《地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估專題圖制圖技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)論證會(huì)。專家組由中國地震應(yīng)急搜救中心、中國地震局地質(zhì)研究所、中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所、中國自然資源航空物探遙感中心、中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授、中國災(zāi)害防御協(xié)會(huì)研究員的專家組成。專家組應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院于2023年5月15日在北京主持召開了中國災(zāi)害防御協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范》《地震滑坡概率危險(xiǎn)性會(huì)上成立了團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制組，確定了參與團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編寫的成員。編制組分別對團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的編制工作大綱進(jìn)行了討論，討論內(nèi)容主要包括團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制工作的章節(jié)結(jié)構(gòu)、任務(wù)分工、進(jìn)度安排等事項(xiàng)。最后，編制組對團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制工作大綱達(dá)成了共識(shí)，并就下一步工作的開展和推進(jìn)做出了具體安排，為團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制工作的順利負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)的起草和修改工作，參與調(diào)研及研討，對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了系統(tǒng)校核；主要研究人員；邵霄怡、程佳、齊文文、何祥麗、高會(huì)然、肖子亢、王巍、黃帥、田穎穎、3疏鵬、劉軍、李陳俠、曾金艷、張建龍、歐陽金惠、姚翔龍、邵博、李宗超、王曉青、姚琪、郭長寶、孫萍、顧畛逵、王濤、王運(yùn)生、汪發(fā)武、黃雨、張茂省、王家對于滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的研究，最核心的理論基礎(chǔ)就是工程地質(zhì)類比法，也即通過學(xué)習(xí)已發(fā)生的或當(dāng)前的斜坡失穩(wěn)機(jī)制來輔助決策未來滑坡災(zāi)害的防治(Carrara溯到20世紀(jì)70年代，Neuland(1976)嘗試?yán)媒y(tǒng)計(jì)方法結(jié)合穩(wěn)定與不穩(wěn)定斜坡的地質(zhì)一般來講，滑坡的易發(fā)性分析就是根據(jù)局部地形和環(huán)境條件分析一個(gè)區(qū)域內(nèi)滑坡發(fā)生的可能性(Brabb1985)，也即估計(jì)滑坡可能發(fā)生的地方。用數(shù)學(xué)語言來表達(dá)的話，就是指一定地質(zhì)條件下斜坡失穩(wěn)發(fā)生的空間概率(Guzzetti2006;Reichenbachetal.2018)，這就是我們計(jì)算和制作滑坡易發(fā)性圖的原理。用于開展滑坡易發(fā)性分析的方法可以分為5大類：地貌分析、滑坡編目分析、啟發(fā)式或指數(shù)分析方法、統(tǒng)計(jì)分析方法和物理原理分析方法(Guzzetti2006;Reichenbachetal.201的分析方法是比較常用的地震滑坡易發(fā)性評(píng)價(jià)方法。其中，統(tǒng)計(jì)方法是通過擬合過去和/或現(xiàn)在滑坡和可能的控制因素之間的關(guān)系來分析未來滑1983;Guzzetti2006)。最常見的統(tǒng)計(jì)方法有邏輯回歸方法、信息量方法、證據(jù)權(quán)方法和新興的機(jī)器學(xué)習(xí)方法(DaiandLee2002;Reichenbachetal.2018;vanWestenetal.2003)?；谶@些方法開展的研究也有很多(Jibson1993;Kampetal.2009;Leeandal.2012b;戴嵐欣etal.2017;劉甲美王濤etal.2013,2015;許沖etal.2013a;許沖etal.201種，且各具特色，其中邏輯回歸方法被認(rèn)為是操作相對簡單、適用于大區(qū)域且精度相對較高的方法之一(Brenning2005;Nowic盡管地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的結(jié)果已有成果很多，但從小區(qū)域到全球尺度，幾乎都沒有概率思想為指導(dǎo)，只考慮了滑坡發(fā)生的相對危險(xiǎn)性，沒有將危險(xiǎn)性與實(shí)際滑坡聯(lián)系起來，從而導(dǎo)致受地域限制或者有分歧的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，不同地區(qū)的高滑坡危險(xiǎn)性可能實(shí)際上滑坡危險(xiǎn)性差別非常大。因此，亟需基于真實(shí)滑坡數(shù)據(jù)構(gòu)4BrabbEE,1985.InnovativeapproachestolandsliBrenningA(2005)SpatialpredictionmodelsforlandslidehazardsCarraraA(1983)MultivariatemodelsforlInternationalAssociationPredictionandMonitoringofLandslideHazard.NaturalHazardDaiFC,LeeCF(2002)LandslidechLantauIsland,HongKong.Geomorphology42:GuzzettiF(2006)LandslidehazardandriskassessmenreviewofcurrenttechniquesandtheirapplicatiJibsonRW(1993)Predictingearthquake-inducedlandslidedispptibilityzonationmappingfthereliabilityofsusceptibilityzoningmaps.NaturLeeS,EvangelistaDG(2anartificialneuralnetwork.NatuMaS,XuC(2018)AssessmentofcNeulandH(1976)Apredictionmodeloflandslips.CATENA3(NowickiJesseeMA,HamAssessmentofSeismicallyInducedLandslides.JournalofGeophysicalResearch:ichenbachP,RossiM,MalamudBD,MihirM,GuzzettiFfstatistically-basedlandslidesusceptibisusceptibilitybyuseofartificialneuralnetwork(ANNIndirectLandslideSusceptibilityAssessment.NaVarnesDJ(1984)Landslidehazardzonation:areviewofprincfearthquake-triggeredlanXuC,ShenL,WangG(2016)SoftcXuC,XuX,DaiF,SarafAK(2012b)Comparismappingofearthquaketriggeredlandslidesrelatedw5earthquakeinChina.Computers&Geo戴嵐欣,許強(qiáng),范宣梅,常鳴,楊琴,楊帆,任敬,2017.2017年8月8日四川九寨溝地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害空間分布規(guī)律及易發(fā)性評(píng)價(jià)初步研究,in:戴嵐欣,許強(qiáng),范宣梅,常鳴,劉甲美,王濤,石菊松,栗澤桐,劉麗娜,許沖,徐錫偉,陳劍,2014.GIS支持下基于AHP方法的2013年蘆山地震區(qū)滑坡馬思遠(yuǎn),許沖,王濤,劉甲美,2019.應(yīng)用2類Newmark簡易模型進(jìn)行2008年汶川地震滑王濤,吳樹仁,石菊松,辛鵬,2013.基于簡化Newmark位移模型的區(qū)域地震滑坡危險(xiǎn)性快速評(píng)估——以汶JiIMs8.0級(jí)地震為例,in:王濤,吳樹仁,石菊松,辛鵬(Eds.),工王濤,吳樹仁,石菊松,辛鵬,2015.地震滑坡危險(xiǎn)性概念和基于力學(xué)模型的評(píng)估方法探許沖,戴福初,徐素寧,徐錫偉,何宏林,吳熙彥,石峰,2013a.基于邏輯回歸模型的汶川許沖,徐錫偉,于貴華,2013b.基于證據(jù)權(quán)方法的玉樹地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)本次團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制的主要依據(jù)是：主要參考國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，包括DZ/T0286-2015地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范、DB11/T893-2012地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范、DB50/139-2003地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范、DGJ08-2007-2006建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)程、DB33/T881-2012地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范、GB/T30352-2013地震標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容包括8項(xiàng)：①前言：介紹本標(biāo)準(zhǔn)歸口單位，起草單位，主要起草人等；②引言：敘述本標(biāo)準(zhǔn)的編制依據(jù)及編制目的；③范圍：約定本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍；④規(guī)范性引用文件：標(biāo)明本標(biāo)準(zhǔn)引用的規(guī)范文件；⑤術(shù)語和定義：對地震地質(zhì)災(zāi)害、崩塌災(zāi)害、地震滑坡危險(xiǎn)性評(píng)估、地震滑坡發(fā)生概率、貝葉斯概率思想范圍進(jìn)行定義；⑥技術(shù)要求：出于對地震震后滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)需求，對地震概地震滑坡數(shù)據(jù)處理、地震滑坡影響因子選擇、地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估訓(xùn)練樣本的選擇、地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估方法選擇、模型參數(shù)設(shè)置、概率危險(xiǎn)性結(jié)果綜合分6——地震滑坡數(shù)據(jù)的篩選和處理；——地震滑坡因子選擇與處理；——基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的地震滑坡概率危險(xiǎn)性分析；——模型精度檢驗(yàn)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，處理噪聲、缺失值和不一致性。確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性和完同震滑坡分布數(shù)據(jù)為面要素標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)，不區(qū)分地震滑坡的源區(qū)、運(yùn)動(dòng)區(qū)與堆積區(qū)，地震滑坡數(shù)據(jù)不應(yīng)當(dāng)存在地震滑坡調(diào)查空區(qū)，應(yīng)當(dāng)真實(shí)、客觀、全面的反映地震滑坡影響因子選擇對概率危險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)果十分重要，應(yīng)綜合考慮地形、地質(zhì)、地震、構(gòu)造、地貌、水文等多個(gè)影響因素。對于巖性等數(shù)據(jù)，可處理為分類變模型的訓(xùn)練樣本選擇需要保證滑坡樣本與不滑樣本的比例與實(shí)際區(qū)域中滑坡面7積與未發(fā)生滑坡面積的比例相一致，這樣得到的概率才采用在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)隨機(jī)選點(diǎn)的方式，樣本點(diǎn)落在滑坡面要素內(nèi)的即為滑坡樣本點(diǎn)，落在滑坡面之外的樣本點(diǎn)為非滑坡樣本點(diǎn)。訓(xùn)練樣本的密度應(yīng)保證每平方公常用機(jī)器學(xué)習(xí)模型都可作為地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估的模型選擇，這里以常用地震滑坡概率危險(xiǎn)性評(píng)估方法應(yīng)考慮滑坡與其環(huán)境影響因子的關(guān)系，結(jié)合GIS空間分析功能，采用機(jī)器學(xué)習(xí)模型建立二者之間的關(guān)系，開展定量化分析研究，得到以邏輯回歸模型為例，該模型考慮一個(gè)二分類名義變量，例如將滑坡的觸發(fā)和未觸發(fā)，可以用1和0代表兩種不同的狀態(tài)?；掳l(fā)生的概率函數(shù)f(z)的數(shù)值介于0~1之間，將其視為因變量（滑坡影響因子）的條件概率分布，得到本標(biāo)準(zhǔn)中的式（1）得到各個(gè)滑坡影響因子的權(quán)重系數(shù)，基于模型的公式，得到地震滑坡概率危險(xiǎn)設(shè)置地震滑坡概率模型的輸入?yún)?shù)，包括地根據(jù)樸素貝葉斯概率思想，對于一次地震事件來說，其滑坡發(fā)生概率可以被定義為：該次地震事件所觸發(fā)的所有的滑坡總面積與滑坡分布面積的比值。該比值可類似于同震滑坡發(fā)生的先驗(yàn)概率，也可被成為滑坡面積百分比。那么某一區(qū)域內(nèi)同震滑坡的發(fā)生概率可以定義為該區(qū)域內(nèi)同震滑坡總面積除以該區(qū)域總面積。應(yīng)用上述方法得到的地震滑坡發(fā)生概率，是表達(dá)預(yù)測滑坡的區(qū)域范圍的大小?；掳l(fā)生概地震滑坡發(fā)生概率解讀：使用訓(xùn)練樣本和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，計(jì)算得到滑坡危險(xiǎn)性8指數(shù)圖。其值越接近0表示發(fā)生滑坡災(zāi)害的可能性越小，越接近1表示該發(fā)生滑坡災(zāi)地震滑坡概率危險(xiǎn)性分區(qū)：按照地震滑坡概率值，將概率值＜0.01%的區(qū)域定義為地震滑坡極低危險(xiǎn)區(qū)，將0.01%≤概率值＜0.1%的區(qū)域定義為低危