标题TITLE
期刊：CATENA
作者：Tianjun Qi a , Xingmin Meng a , Jing Chang a , Dongxia Yue b , Yongbin Wang b , Guan Chen a
年份：2024
摘要ABSTRACT
青藏高原东缘地形变化剧烈带是全球滑坡发育最密集、危害最严重的地区之一。然而，与滑坡的成因和空间分布相比，该地区人类对滑坡体的广泛利用却鲜受关注。考虑到强烈地震、极端天气事件和广泛的人类活动可能引发滑坡的再次活化和灾难性破坏，揭示与滑坡相关的利用模式、过程和潜在驱动因素至关重要。本研究利用白龙江流域包含 6609 处滑坡的历史滑坡数据库以及高分辨率的人类活动数据。结果显示，569 处滑坡被用于居住，1159 处用于道路建设，2269 处用于农业目的。总体而言，49%的滑坡已被利用，占滑坡总面积的 23%。考虑到滑坡的高再活化风险和巨大的利用成本，我们的研究结果表明，人类对受滑坡影响地区的利用主要是被动适应，这反映了地质环境与人类活动之间的内在联系。在泥石流频繁发生的地区，滑坡的利用率达到 54%，显著高于泥石流发生频率低的地区的 19%。此外，城市化程度与滑坡利用之间存在正线性相关关系。对已利用和未利用滑坡的比较分析表明，滑坡的类型、大小、形态、海拔、坡度和形成时间对其可用性有显著影响。最后，我们根据区域背景提出了一个概念模型，强调了由断层结构和干热河谷气候的协同作用所控制的以泥石流为主的地貌过程以及城市化对人类居住分布的影响。本研究强调了人类活动与地质环境之间的复杂相互作用，为未来的滑坡风险管理和缓解策略提供了重要见解。 滑坡空间预测研究主要集中在通过考虑一系列地质环境因素来估计滑坡发生的可能性。然而，这些研究中的大多数都没有考虑不同地形单元之间滑坡发生的空间依赖性。本研究探讨了对空间依赖性的理解如何提高中国三峡库区整个区域的滑坡发生预测。具体来说，我们开发了空间二项广义可加模型（GAMs），分别结合杜洪样条（DS）和马尔可夫随机场（MRF）函数来表示连续和离散的空间依赖性。为了测试我们提出的模型的有效性，我们将它们与常见的 GAM 模型以及两种流行的机器学习模型：支持向量机（SVM）和随机森林（RF）进行比较。实验结果表明，基于十折交叉验证过程，我们的模型实现了卓越的预测性能，得分在 0.929 到 0.938 之间，而基准方法的得分在 0.912 到 0.914 之间。这些结果表明，纳入空间依赖性显著提高了滑坡易发性预测的性能。此外，GAM-DS 和 GAM-MRF 模型之间的比较证明，空间依赖性的连续平滑提供了更详细和精确的滑坡易发性表示。我们相信，我们整合空间依赖性的方法将为滑坡研究社区从空间知情的角度评估滑坡易发性奠定基础。
结论CONCLUSION
我们探索并研究了空间依赖性如何改善中国整个三峡库区的滑坡空间预测结果。本研究依赖于二项式广义可加模型（GAM），通过结合杜洪样条和马尔可夫随机场（MRF）函数分别表示连续和离散的空间依赖性。实验结果表明，结合空间依赖性的所提出模型比三个基准模型实现了更高的预测性能。此外，预测结果是可解释的，靠近长江的地区对滑坡发生表现出高空间效应。而且，GAM-DS 比 GAM-MRF 模型实现了更高的预测准确性，表明空间依赖性的连续平滑提供了对滑坡敏感性更详细和精确的表示，从而导致更高的拟合优度和预测性能。尽管我们的空间 GAM 模型与机器学习模型相比显示出相对适度的改进，但我们建议将空间依赖性的使用扩展到其他研究区域进行滑坡预测。此外，从滑坡灾害定义的角度来看，我们的模型没有解决滑坡的其他重要特征，如规模和时间。因此，我们设想未来努力探索空间依赖性如何影响滑坡规模的空间分布模式。或者更好的是，开发一个整合时空依赖性的滑坡模型将对实际应用有用。另一方面，不同类型的滑坡可能表现出各种空间分布特征。因此，为不同类型的滑坡开发特定的空间依赖性函数也是我们需要探索的事情。总体而言，我们相信我们结合空间依赖性的模型将为滑坡领域的滑坡敏感性建模提供一个新的空间视角。
参考文献REFERENCES
图表FIGURE
图 1. 研究区域的位置和区域背景。(a).地理位置，(b).构造框架，(c).岩性和地层组成，(d).泥石流的空间分布以及人类活动要素，包括建筑物、道路和农田。
图 2. 白龙江流域中游不同海拔树轮宽度变化趋势。（a）.从谷底苟林坪采样点采集的树芯的年轮宽度趋势，（b）.从姚道采样点采集的树芯的年轮宽度趋势。PO：侧柏，JF：高山桧，CS：针叶云杉。
图 3. 白龙江流域滑坡目录。泥石流数据集提供了详细信息，包括泥石流的位置、事件和频率。频率计算为自 1950 年以来泥石流事件的年平均数量。具体而言，93 条和 115 条泥石流沟的年频率分别为 6 - 16 次和 2 - 6 次，主要集中在流域东部。另外 281 条沟的年频率为 0.5 - 2 次，主要分布在流域西南部。频率为 0.1 - 0.5 次的沟（87 条）主要分布在流域中部和北部。其余年频率小于 0.1 次的沟主要分布在迭部县和流域北部的高海拔地区（图 1d）。为了进行分类，年频率≥0.1 次的泥石流被归类为高频泥石流，而频率低于此阈值的则被归类为低频泥石流。
图 5. 不同坡度和海拔下用于建筑、道路和农业的多尺度滑坡的分布特征。蓝色圆圈表示未利用的滑坡，而红色圆圈代表已利用的滑坡。
图 7. 利用滑坡体的典型案例。(a). 泥石流头部用于建造住宅楼，滑坡体中部用于农业和道路用地；(b). 泥石流为建造村庄、道路和开发农田提供了地形优势；(c). 主陡坡上的滑坡体沉积和裸露基岩区之间存在明显的利用差异；(d). 索耳头滑坡两侧用于农业和建筑业；(e). 黄土覆盖的滑坡具有较高的土地利用效率；(f). 人类活动对滑坡体的利用加剧了沟谷的源材料供应。
图 10. 高山峡谷地区泥石流形成和人类利用滑坡过程的概念模型。
结论CONCLUSION
本研究以青藏高原东缘具有代表性的白龙江流域为研究对象，揭示了滑坡作为建筑、道路和农业用地资源的特征、驱动机制和影响因素。研究结果描述了城市化、泥石流频率和滑坡利用率之间的明确关系。基于这些发现，我们提出了一个概念模型，即在以泥石流为主的地表过程的驱动下，受断层结构和当地干热河谷气候的控制，人类聚落发生演变。对已利用和未利用滑坡的比较分析表明，滑坡的可利用性受到海拔、坡度、高宽比和滑坡类型等因素的强烈影响。此外，特定的利用模式对滑坡条件提出了不同的要求，优先级依次为建筑物 > 道路 > 农业。滑坡利用模式的多样性凸显了滑坡与一系列环境和背景因素之间错综复杂的关系。这项研究有助于更好地了解在独特的地质和文化背景下滑坡利用的特点和驱动机制。通过对滑坡利用的系统分析，确定了潜在的风险，突出了对高山峡谷地区利用滑坡进行综合管理的迫切需要。此外，这项研究还强调了规划可持续滑坡利用战略的重要性，以降低风险并优化这些脆弱地区的土地利用。
参考文献REFERENCES
Qi, T., Meng, X., Chang, J., Yue, D., Wang, Y. and Chen, G., 2025. Landslide utilization and driving mechanisms in alpine gorge areas of the eastern Qinghai–Tibet Plateau. CATENA, 249, p.108677.
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