تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

ارزیابی حساسیت زمین لغزش با استفاده ازروش الگوریتم‌های ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی (مطالعه موردی: فریدونشهر استان اصفهان)

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 داشگاه تهران
چکیده
هدف: یکی از مخرب‌ترین مخاطره طبیعی که خسارت های زیادی بر جای می‌گذارد پدیده زمین‌لغزش می‌باشد. کشور ایران بخاطر شرایط جغرافیایی هر ساله شاهد رخداد این مخاطره است. شهرستان فریدونشهر در غرب استان اصفهان یکی از مناطق پرخطر وقوع زمین‌لغزش است. لذا ضرورت بررسی، شناسایی مناطق مستعد، شناخت عوامل موثر بر این مخاطره و تهیه نقشه‌های مکانی بیشتر از گذشته واجب است در همین راستا هدف از این پژوهش ارزیابی حساسیت زمین‌لغزش در شهرستان فریدونشهر با استفاده از الگوریتم‌های ماشین بردار پشتیبان و جنگل تصادفی می‌باشد.
روش پژوهش: در این پژوهش ابتدا نقشه پراکنش زمین‌لغزش‌های شهرستان فریدونشهر با تعداد 151 نقطه تهیه شد. نقاط برداشت شده بصورت تصادفی 70 درصد جهت آموزش مدل‌ها و 30 درصد دیگر جهت ارزیابی و اعتبارسنجی مدل‌ها در نظر گرفته شد. بر اساس بررسی منابع مختلف و شرایط منطقه موردمطالعه، جهت تهیه نقشه حساسیت زمین‌لغزش با استفاده از الگوریتم‌های جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان 9 معیار موثر در وقوع زمین‌لغزش، شامل ارتفاع، شیب، جهت شیب، پوشش گیاهی، زمین­شناسی، فاصله از گسل، فاصله از رودخانه، فاصله از جاده و بارش شناسایی و نقشه‌های آنها در محیط ArcGis10.8.2 تهیه و آماده‌سازی شد. سپس نقشه حساسیت خطر وقوع زمین‌لغزش در شهرستان فریدونشهر با استفاده از دو مدل مزبور در 5 کلاس تهیه گردید و ارتباط بین معیارها و نتایج مدل‌ها بصورت آماری بررسی شد. در نهایت جهت ارزیابی مدل‌ها از روش سطح زیر منحنی ROC استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج مدل‌ها با استفاده از روش سطح زیر منحنی ROC ارزیابی شد. ارزیابی نتایج بدست آمده از منحنی شبکه ROC نشان می­دهد که مدل‌های ماشین بردار پشتیبان و مدل جنگل تصادفی دارای دقت عالی (98/۰) و (۹۷/۰) برخوردار هستند. در محیط نرم افزار ArcMap‌ در ۵ کلاس شامل خطر خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خطر خیلی زیاد طبقه­بندی شد. نتایج نشان می‌دهد که در الگوریتم ماشین ماشین بردار حدود ۲۲/۱۲، ۳۵/۳۱ درصد، ۴۶/۲۴ درصد، ۱۹/۲۱ درصد و ۷۵/۱۰ درصد در مدل جنگل تصادفی نیز حدود ۲۹/۱۱ درصد، ۵۱/۳۲ درصد، ۱۵/۲۴ درصد، ۲۲ درصد و ۱۰ درصد به ترتیب در کلاس خطر­ خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد قرار دارد.
نتیجه‌گیری: تجزیه و تحلیل‌ها و تحلیل بصری نتایج نشان می‌دهد که مناطق پرخطر (زیاد و خیلی زیاد) عمدتاً در بخش‌هایی با شیب تند، نزدیکی به گسل‌ها قرار دارند. و از بین عوامل موثر بر وقوع زمین‌لغزش بر اساس اولویت‌ بندی عامل شیب، بارش، پارامتر پوشش گیاهی و جهت شیب بیشترین تاثیر را دارد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Landslide aLandslide Sensitivity Assessment Using Support Vector Machine and Random Forest Algorithms (Case Study: Fereydounshahr, Isfahan Province)

نویسندگان English

mojtaba yamani 1
zahra pourmoghadam 2
1 iversity of TehranUn
2 University of Tehran
چکیده English

Objective: One of the destructive natural hazards that causes great is the phenomenon of landslides. Due to its geographical conditions, Iran witnesses this hazard every year. Fereydounshahr County in the west of Isfahan Province is one of the high-risk areas for landslides. Therefore, it is necessary to investigate, identify susceptible areas, identify factors affecting this hazard, and prepare spatial maps more than ever before. In this regard, the purpose of this study is to evaluate the susceptibility of landslides in Fereydounshahr County using support vector machine and random forest algorithms.
Methods: One of the most important and destructive natural hazards that causes great loss of life and property is the phenomenon of landslides. Due to its geographical conditions, Iran witnesses this hazard every year. Fereydounshahr County in the west of Isfahan Province is one of the high-risk areas for landslides. Therefore, it is necessary to investigate, identify susceptible areas, identify factors affecting this hazard, and prepare spatial maps more than ever before. In this regard, the purpose of this study is to evaluate the susceptibility of landslides in Fereydounshahr County using support vector machine and random forest algorithms.
Results: In this study, first, a landslide distribution map of Fereydounshahr County was prepared with 151 points. 70% of the randomly selected points were used for training the models and the other 30% were used for evaluating and validating the models. Based on the study of various sources and the conditions of the study area, 9 effective criteria in landslide occurrence were identified using random forest and support vector machine algorithms to prepare a landslide susceptibility map, including height, slope, slope direction, vegetation, geology, distance from fault, distance from river, distance from road, and precipitation, and their maps were prepared and prepared in the ArcGis10.8.2 environment. Then, a landslide risk susceptibility map in Fereydounshahr County was prepared using the two aforementioned models in 5 classes, and the relationship between the criteria and the results of the models was statistically examined. Finally, the area under the ROC curve method was used to evaluate the models.
Conclusions: The analyses and visual analysis of the results show that high-risk areas (high and very high) are mainly located in steeply sloping areas, close to faults. Among the factors affecting the occurrence of landslides based on the prioritization of the slope factor, precipitation, vegetation parameter, and slope direction have the greatest impact.

کلیدواژه‌ها English

Random forest
landslide
Fereydounshahr
machine learning and GIS

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 شهریور 1405