地質災害是指全球地殼自然地質演化過程中，由于地球內動力、外動力或者人為地質動力作用下導致的自然地質和人類的自然災害突發(fā)事件。由于降水、地震等自然作用下，地質災害在世界范圍內頻繁發(fā)生。我國除滑坡災害外，還包括崩塌、泥石流、地面沉降等各種地質災害，具有類型多樣、分布廣泛、危害性大的特點。地質災害危險性評價著重于根據(jù)多種影響因素和區(qū)域選擇來評估在某個區(qū)域中某個階段發(fā)生的地質災害程度。以此預測和分析未來某個地形單位發(fā)生地質災害的可能性。根據(jù)地質災害的孕育和發(fā)展機理，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料和技術，以及實際應用需要，評價目標和研究經費等因素，采用適當?shù)姆椒?#xff0c;可通過模型評估并分析研究區(qū)域對地質災害的危險性。那么如何深刻理解地災危險性評價模型？如何高效處理好致災因子數(shù)據(jù)？如何針對具體區(qū)域建立切實可行的地質災害危險性評價與災后重建方案？本課程將提供一套基于ArcGIS的方法和案例。

ArcGIS軟件具有空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的輸入、編輯、查詢、簡單空間分析統(tǒng)計、輸出、報表等功能，這為多源數(shù)據(jù)的有機整合提供了可能，也為建立靈活的分析模塊提供了方便?？臻g分析功能是GIS得以廣泛應用的重要原因之一。運用GIS分析技術，對各因素進行統(tǒng)計分析、信息疊加復合，研究地質災害類型、分布規(guī)律級別和災害損失度等，運用危險性指數(shù)等方法對地質災害危險性現(xiàn)狀進行評價與制圖，將能使地質災害風險評價更加效率化、科學化，為地質災害數(shù)據(jù)庫的建設提供有力支撐。

結合項目實踐案例和科研論文成果進行講解。入門篇，ArcGIS軟件的快速入門與GIS數(shù)據(jù)源的獲取與理解；方法篇，致災因子提取方法、災害危險性因子分析指標體系的建立方法和災害危險性評價模型構建方法；拓展篇，GIS在災害重建中的應用方法，Python環(huán)境中利用機器學習進行災害易發(fā)性評價模型的建立與優(yōu)化方法。

進一步理解地質災害形成機理與成災模式；從空間數(shù)據(jù)處理、致災因子提取，空間分析、危險性評價與制圖分析等方面掌握GIS在災害危險性評價中的方法；在具體實踐案例中，學會運用地質災害危險性評價原理和技術方法，同時學會GIS在災后重建規(guī)劃等領域的應用方法，提升GIS技術的應用能力水平。

原文鏈接：GIS在地質災害危險性評估與災后重建中的應用

第一章、基本概念與平臺介紹

1、基本概念

地質災害類型

地質災害發(fā)育特征與分布規(guī)律

地質災害危害特征

地質災害孕災地質條件分析

地質災害誘發(fā)因素與形成機理

2、GIS原理與ArcGIS平臺介紹

l?GIS簡介

l?ArcGIS基礎

l?空間數(shù)據(jù)采集與組織

l?空間參考

l?空間數(shù)據(jù)的轉換與處理

l?ArcGIS中的數(shù)據(jù)編輯

l?地理數(shù)據(jù)的可視化表達

l?空間分析：

數(shù)字地形分析

疊置分析

距離制圖

密度制圖

統(tǒng)計分析

重分類

三維分析

3、Python編譯環(huán)境配置

lPython自帶編輯器IDLE使用

lAnaconda集成環(huán)境安裝及使用

lPyCharm環(huán)境安裝及使用

第二章、數(shù)據(jù)獲取及預處理

1、數(shù)據(jù)類型介紹

2、點數(shù)據(jù)獲取與處理

l災害點統(tǒng)計數(shù)據(jù)獲取與處理

l?氣象站點數(shù)據(jù)獲取與處理

氣象站點點位數(shù)據(jù)處理

氣象數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)整理

探索性分析

數(shù)據(jù)插值分析

3、矢量數(shù)據(jù)的獲取與處理

l?道路、斷層、水系等矢量數(shù)據(jù)的獲取

l?歐氏距離

l?核密度分析

l?河網(wǎng)密度分析

4、柵格數(shù)據(jù)獲取與處理

l?DEM，遙感影像等柵格數(shù)據(jù)獲取

l?影像拼接、裁剪、掩膜等處理

l?NoData值處理

l?如何統(tǒng)一行列號

5、NC數(shù)據(jù)獲取與處理

l?NC數(shù)據(jù)簡介

l?NC數(shù)據(jù)獲取

l?模型構建器

l?NC數(shù)據(jù)如何轉TIF？

6、遙感云計算平臺數(shù)據(jù)獲取與處理

l?遙感云平臺數(shù)據(jù)簡介

l?如何從云平臺獲取數(shù)據(jù)？

l?數(shù)據(jù)上傳與下載

l?基本函數(shù)簡介

l?植被指數(shù)提取

l?土地利用數(shù)據(jù)獲取

7、Python數(shù)據(jù)清洗

l?Python庫簡介與安裝

l?讀取數(shù)據(jù)

l?統(tǒng)一行列數(shù)

l?缺失值處理

l?相關性分析/共線性分析

l?主成分分析法（PCA）降維

l?數(shù)據(jù)標準化

l?生成特征集

第三章、地質災害風險評價模型與方法

1、地質災害易發(fā)性評價模型與方法

評價單元確定

易發(fā)性評價指標體系

易發(fā)性評價模型

權重的確定

2、滑坡易發(fā)性評價

l?評價指標體系

地形：高程、坡度、溝壑密度、地勢起伏度等。

地貌：地貌單元、微地貌形態(tài)、總體地勢等。

地層巖性：巖性特征、巖層厚度、巖石成因類型等

地質構造：斷層、褶皺、節(jié)理裂隙等。

地震：烈度、動峰值加速度、歷史地震活動情況等

工程地質：區(qū)域地殼穩(wěn)定性，基巖埋深，主要持力層巖性、承載力、巖土體工程地質分區(qū)等。

l?常用指標提取

坡度、坡型、高程、地形起伏度、斷裂帶距離、工程地質巖組、斜坡結構、植被覆蓋度、與水系距離等因子提取

l?指標因子相關性分析

（1）相關性系數(shù)計算與分析

l?評價指標信息量

l?評價指標權重確定

l?滑坡易發(fā)性評價結果分析與制圖

滑坡易發(fā)性綜合指數(shù)

易發(fā)性等級劃分

易發(fā)性評價結果制圖分析

2、崩塌易發(fā)性評價

3、泥石流易發(fā)性評價

l?泥石流評價單元提取

l?泥石流評價指標

崩滑嚴重性、泥沙沿程補給長度比、溝口泥石流堆積活動、溝谷縱坡降、區(qū)域構造影響程度、流域植被覆蓋度、工程地質巖組、沿溝松散堆積物儲量、流域面積、流域相對高差、河溝堵塞程度等

l?典型泥石流評價指標選取

l?評價因子權重確定

l?泥石流易發(fā)性評價結果分析與制圖

泥石流易發(fā)性綜合指數(shù)計算

泥石流的易發(fā)性分級確定

泥石流易發(fā)性評價結果

4、地質災害易發(fā)性綜合評價

綜合地質災害易發(fā)值=MAX [泥石流災害易發(fā)值，崩塌災害易發(fā)值，滑坡災害易發(fā)值]

第四章、地質災害風險性評價

1、地質災害風險性評價

2、地質災害危險性評價

l?危險性評價因子選取

在某種誘發(fā)因素作用下，一定區(qū)域內某一時間段發(fā)生特定規(guī)模和類型地質災害的可能性。

區(qū)域構造復雜程度，活動斷裂發(fā)育程度，地震活動等都可能誘發(fā)地質災害；強降雨的誘發(fā)，災害發(fā)生的頻率、規(guī)模也會增強地質災害發(fā)生的機率。

l?危險性評價因子量化

崩滑危險性因子量化

統(tǒng)計各級范圍內的災害個數(shù)及面積，利用信息量計算方法到各級的信息量值。

泥石流危險性評價因子權重

l?危險性評價與結果分析

3、地質災害易損性評價

l?地質災害易損性因子分析

人口易損性

房屋建筑易損性

農業(yè)易損性

林業(yè)易損性

畜牧業(yè)易損性

道路交通易損性

水域易損性

l?人口易損性評價因子提取

人口密度數(shù)據(jù)處理

用人口密度數(shù)據(jù)來量化人口易損性，基于各行政單元統(tǒng)計年鑒獲取的人口數(shù)量，結合房屋建筑區(qū)數(shù)據(jù)，量化人口的空間分布，基于GIS的網(wǎng)格分析，得到單位面積上的人口數(shù)量即人口密度。

易損性賦值

人口易損性因子提取

l?建筑易損性評價

建筑區(qū)密度數(shù)據(jù)處理

用房屋建筑區(qū)密度數(shù)據(jù)來量化房屋建筑易損性，利用房屋建筑區(qū)數(shù)據(jù)，

基于GIS的網(wǎng)格分析，得到單位面積上的房屋建筑區(qū)面積，即房屋建筑區(qū)密度。

易損性賦值

建筑物易損性因子提取

l?交通設施易損性評價

道路數(shù)據(jù)的獲取

用?ArcGIS 緩沖分析功能，形成道路的面文件

不同類型的道路進行賦值

道路易損分布結果分析

l?綜合易損性評價

綜合易損性疊加權重

綜合易損性評價結果提取與分析

4、地質災害風險評價結果提取與分析

第五章、GIS在災后重建中的應用實踐

1、應急救援路徑規(guī)劃分析

l?表面分析、成本權重距離、柵格數(shù)據(jù)距離制圖等空間分析；

l?利用專題地圖制圖基本方法，制作四川省茂縣地質災害應急救援路線圖，

l?最佳路徑的提取與分析

2、災害恢復重建選址分析

l?確定選址的影響因子

l?確定每種影響因子的權重

l?收集并處理每種影響因子的數(shù)據(jù)：地形分析、距離制圖分析，重分類

l?恢復重建選址分析

3、震后生態(tài)環(huán)境變化分析

使用該類軟件強大的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲與管理、空間查詢與空間分析、可視化等功能進行生態(tài)環(huán)境變化評價。

第六章、論文寫作與復現(xiàn)

1、論文寫作要點分析

2、論文投稿技巧分析

3、論文案例分析

案例：利用機器學習對災害易發(fā)性評價研究

4、部分成果復現(xiàn)：

思考：

ü?訓練前是否有必要對特征歸一化

ü?為什么要處理缺失值（Nan值）

ü?輸入的特征間相關性過高會有什么影響

ü?什么是訓練集、測試集和驗證集；為什么要如此劃分

ü?超參數(shù)是什么

ü?什么是過擬合，如何避免這種現(xiàn)象

模型介紹：

ü?邏輯回歸模型

ü?隨機森林模型

ü?支持向量機模型

實現(xiàn)方案：

一、線性概率模型——邏輯回歸

ü?介紹

ü?連接函數(shù)的選取：Sigmoid函數(shù)

ü?致災因子數(shù)據(jù)集：數(shù)據(jù)介紹；相關性分析；邏輯回歸模型預測；樣本精度分析；分類混淆矩陣

ü?注意事項

二、SVM支持向量機

ü?線性分類器

ü?SVM-核方法：核方法介紹；sklearn的SVM核方法

ü?參量優(yōu)化與調整

ü?SVM數(shù)據(jù)集：支持向量機模型預測；樣本精度分析；分類混淆矩陣

三、Random Forest的Python實現(xiàn)

ü?數(shù)據(jù)集

ü?數(shù)據(jù)的隨機選取

ü?待選特征的隨機選取

ü?相關概念解釋

ü?參量優(yōu)化與調整：隨機森林決策樹深度調參；CV交叉驗證定義；混淆矩陣；樣本精度分析

ü?基于pandas和scikit-learn實現(xiàn)Random Forest：數(shù)據(jù)介紹；隨機森林模型預測；樣本精度分析；分類混淆矩陣

四、方法比較分析

ü?精度分析

結果對比分析

總結

以上是生活随笔為你收集整理的GIS在地质灾害危险性评估与灾后重建中的应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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