Оценка оползневых процессов на территории г. Томска c использованием ГИС-технологий

Abstract

Введение: В настоящее время в городе Томске увеличивается площадь застройки, появляются новые микрорайоны на ранее неосвоенных землях (например, на левобережье р. Томь), происходит перепланировка и реконструкция центральной части города. Без учета динамики, механизмов, факторов и закономерностей развития опасных природных и техно-природных процессов, прогноза их развития, невозможно качественное развитие территории. Цель работы – установить закономерности распространения оползней, оценить интенсивность их развития и спрогнозировать вероятность их проявления в пределах новых границ города. Методы исследований: Оценка и прогноз развития оползней выполнялись с использованием ГИС-технологий, которые являются важным инструментом в процессе управления городом благодаря их возможности обрабатывать и анализировать многомерные данные о геологической среде. Для определения «веса» факторов, обусловливающих развитие оползней, использовались два метода: анализа иерархий (analytical hierarchical process, AHP) и соотношения частотностей (frequency ratio, FR). Для валидации карт восприимчивости использовался анализ кривых рабочей характеристики приемника (Receiver Operating Characteristics, ROC). Результаты и обсуждение: Составлена карта распространения оползней на территории города, включающаяся 25 полигонов. Затем эти полигоны были случайным образом разбиты на две части: 17 полигонов (70%) для обучения модели и 8 полигонов (30%) для валидации модели. Для анализа пространственных закономерностей, обусловливающих развитие оползней, выбрано семь факторов: уклон поверхности, экспозиция склона, кривизна, абсолютные отметки поверхности, геологическое строение территории; типы фильтрационных разрезов, расстояние до реки. Используя обучающий набор данных, были построены прогнозные карты восприимчивости на основе проведенного ранжирования факторов двумя методами. Пространственная корреляция между местоположением оползней и обусловливающими их факторами была выявлена с помощью статистических моделей, на основе ГИС. Качество моделей оценивалось с помощью анализа ROC-кривых. Площадь под кривой (составила 0.750 для AHP-модели и 0.844 для FR-модели, что говорит о высоком качестве прогнозных карт. Итак, оба методы оказались пригодными в оценке восприимчивости территории к оползням. Выводы: Впервые построены карты восприимчивости территории к оползням в новых границах города, проверено качество моделей. Построенные карты рекомендуется использовать для контроля и оперативного управления состоянием геологической среды, при оценке стоимости земель городской территории, в учебной работе при преподавании дисциплины «Инженерная геодинамика».