本文關(guān)鍵詞：基于證據(jù)權(quán)法的贛南稀土礦山地質(zhì)環(huán)境評價，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第一期

馬 偉等: 基于證據(jù)權(quán)法的贛南稀土礦山地質(zhì)環(huán)境評價 105

1.2 數(shù)據(jù)源

數(shù)據(jù)源包括研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源開采申請登記范圍(ArcGIS空間數(shù)據(jù))、1:1萬比例尺地質(zhì)圖空間數(shù)據(jù)庫(MapGIS空間數(shù)據(jù))、野外實測77處滑坡泥石流地質(zhì)災(zāi)害詳細記錄、IRS-P5衛(wèi)星5 m分辨率DEM數(shù)據(jù)、2011年GeoEye-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)一景, 數(shù)據(jù)質(zhì)量較好。

2.2 訓(xùn)練樣點

礦山地質(zhì)環(huán)境在多種因素綜合影響下, 持續(xù)惡化, 致使地質(zhì)災(zāi)害易于發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害是礦山地質(zhì)環(huán)境評價的重要依據(jù)(徐友寧, 2008)。對研究區(qū)內(nèi)實泥石流等地質(zhì)災(zāi)害點, 采用分地調(diào)查的77個滑坡、

割樣本法分割為兩部分, 隨機選取26個地質(zhì)災(zāi)害點作為證據(jù)權(quán)模型的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù), 剩下51個地質(zhì)災(zāi)害點數(shù)據(jù)用于模型驗證。 2.3 證據(jù)層構(gòu)建

在對研究區(qū)地質(zhì)背景資料分析的基礎(chǔ)上, 展開礦山地質(zhì)環(huán)境主要影響因素分析, 利用ArcGIS軟件進行數(shù)據(jù)整理和空間分析, 提取了礦產(chǎn)開采活動、坡度、坡向、高程、構(gòu)造、植被覆蓋度共6種指標作為證據(jù)層。考慮到地層巖性不同會導(dǎo)致巖土力學(xué)性質(zhì)差異, 也是影響礦山地質(zhì)環(huán)境的重要因素, 但由于研究區(qū)范圍較小, 區(qū)內(nèi)僅有燕山期黑云母花崗巖一種巖性, 故未作為評價指標。 2.3.1 礦產(chǎn)開采活動證據(jù)層

研究區(qū)內(nèi)主要采用原地浸礦工藝, 山體長期受浸礦液直接沖刷侵蝕, 內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散, 土體容重增大, 抗剪強度大大降低, 導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境惡化(圖2)。以經(jīng)過正射糾正的GeoEye-1影像作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù), 提取稀土礦開采浸礦區(qū)作為礦產(chǎn)開采活動證據(jù)層。 2.3.2 坡度證據(jù)層

有一定坡度的斜坡往往是地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域。另外, 礦產(chǎn)開發(fā)活動產(chǎn)生的人工堆砌物的不穩(wěn)定邊坡也存在較大災(zāi)害隱患。研究區(qū)內(nèi)的坡度范圍在

2 研究方法

2.1 證據(jù)權(quán)法原理

證據(jù)權(quán)法基于證據(jù)層與已知事件(訓(xùn)練樣點)的空間關(guān)系, 計算證據(jù)層對事件發(fā)生的貢獻值(權(quán)重), 若各證據(jù)層滿足條件獨立, 則以后驗概率的形式給出評價單元格內(nèi)未來目標事件發(fā)生的可能性。

以n個二值證據(jù)層為例, D為已知事件出現(xiàn), D表示未出現(xiàn)。則已知事件先驗概率的幾率為:

O(D)=

P(D)P(D) (1)

=

P(D)1 P(D)

—

Bi(i=1, 2,…n)表示第i個證據(jù)層存在, Bi表示不存在。在證據(jù)層存在的條件下, 出現(xiàn)已知事件的概率為:

P(D|Bi)=

P(BiID) (2) P(Bi)

根據(jù)證據(jù)層與已知事件的空間關(guān)系, 第i個證據(jù)層的權(quán)值可表示為:

Wi+=ln

P(Bi|D)P(Bi|D)- (3) 或 Wi=lnP(Bi|D)P(Bi|D)

若n個證據(jù)層滿足條件獨立, 根據(jù)貝葉斯定律:

P(Bi|D)P(D)

P(D|Bi)= (4)

P(Bi)

P(D|Bi)=

P(Bi|D)P(D)

P(Bi)

0°~58.5°之間, 借鑒Dahal等(2008a)的研究方法, 將坡度證據(jù)層劃分為6類(見表1)。 2.3.3 坡向證據(jù)層

坡向能顯著地影響山坡的微觀尺度氣候與水熱條件, 導(dǎo)致自然要素分布及巖土體力學(xué)性質(zhì)都存在差異, 進而對地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定性產(chǎn)生分異性影響

(5)

綜合n個證據(jù)層, 目標事件后驗概率幾率的自然對數(shù)形式可以表示為:

nkkkkk

lnO(D|B1BB...B)=∑Wi+lnO(D) (6) I2I3In

i=1

式(6)中k表示證據(jù)層的存在狀態(tài):

(俞布等, 2012)。對坡向證據(jù)層, 按照方位角劃分為8個方向區(qū)間。 2.3.4 高程證據(jù)層

地表高程差為滑坡、泥石流和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害提供了位移空間。同時, 不同的高程, 地表及地下含水結(jié)構(gòu)及巖土體力學(xué)性質(zhì)存在差異, 進而影響斜坡穩(wěn)定性。研究區(qū)內(nèi)高程在300~900 m范圍, 按照高程差100 m, 將高程證據(jù)層劃分為6類。 2.3.5 構(gòu)造證據(jù)層

構(gòu)造活動尤其是斷層構(gòu)造的交叉部位, 巖石往往受構(gòu)造應(yīng)力的作用, 發(fā)生形變或破裂, 易形成有利于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的地質(zhì)條件。對研究區(qū)內(nèi)的斷層按照距離劃分為6個緩沖區(qū)。

Wi+ 證據(jù)層存在

Wik= Wi 證據(jù)層不存在 (7)

0 數(shù)據(jù)缺失

最終目標事件發(fā)生的后驗概率可由下式計算:

kkkk

O(D|B1IB2IB3...IBn)

P(D|BIBIB...IB)=kkkk

1+O(D|B1IB2IB3...IBn)

(8)

關(guān)于證據(jù)權(quán)法原理更為詳盡的介紹, 可參閱文

k1

k2

k3

kn

獻(Bonham-Carter et al., 1989)。

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