地质灾害风险预警模型建设指南（试行）

地质灾害风险预警模型建设指南（试行）1总体要求1.1建设目标构建适配不同区域、不同灾种的地质灾害风险预警模型，实现区域性风险提前预判、点级隐患精准预警，支撑地质灾害防治从“隐患点防控”向“区域风险防控”转变，提升预警命中率、降低虚警率，保障人民群众生命财产安全。1.2适用范围本指南适用于全国县级及以上行政区域降雨型滑坡、崩塌、泥石流，以及蠕变型滑坡地质灾害风险预警模型的建设，也适用于在册地质灾害隐患点专业监测预警模型的开发与优化。1.3建设原则坚持数据驱动与物理机制结合，兼顾模型精度与可解释性；坚持因地制宜与分灾分尺度，适配不同区域孕灾环境特点；坚持开放兼容与可持续迭代，适配现有国家级、省级地质灾害预警信息系统接口；坚持实用优先，平衡模型复杂度与运行效率，满足实时预警要求。1.4核心技术指标模型建设需满足以下强制性指标：区域性地质灾害预警命中率不低于85%，点尺度隐患点预警命中率不低于70%；区域性预警提前量不小于24小时，点尺度突发灾害预警提前量不小于2小时；全区域预警虚警率不高于30%；模型AUC值区域性不低于0.80，点尺度不低于0.85。

2基础数据准备与预处理2.1数据类型与精度要求基础数据分为孕灾环境数据、诱发因子数据、历史灾害案例数据三类，各类数据精度需满足以下要求：（1）孕灾环境数据：①地形地貌：优先采用精度不低于10m×10m的数字高程模型（DEM），人口密集区、重点隐患区DEM精度不低于1m×1m，需衍生提取坡度、坡向、坡高、平面曲率、剖面曲率、地形湿度指数、汇流累积量、粗糙度等因子，衍生误差不超过1%；针对泥石流需额外提取流域面积、沟道纵比降、物源储量等因子。②地质条件：区域地质图比例尺不低于1:5万，重点隐患区不低于1:1万，包含地层岩性单元、活动断层分布、岩土体抗剪强度参数（黏聚力c、内摩擦角φ）、风化带厚度、地下水类型、含水层渗透性等，距活动断层1km范围内需细化到断裂带产状、活动周期。③人类活动：包含道路、城镇、切坡工程、矿山、水库等工程设施分布，提取各斜坡单元距不同人类活动的距离，归一化处理；归一化植被指数（NDVI）分辨率不低于30m，汛期逐月更新。

（2）诱发因子数据：①降雨：需包含至少连续10年的逐小时站点降雨数据，空间覆盖研究区所有乡镇，站点密度不低于1站/500km²，重点隐患区不低于1站/100km²；融合雷达降雨、卫星降雨产品后空间分辨率不低于1km×1km，数据更新频次不低于1次/小时，整体缺测率不高于2%。②监测数据：GNSS位移监测站时间分辨率不低于1次/小时，倾角应变传感器时间分辨率不低于1次/10分钟，土壤含水率监测站时间分辨率不低于1次/小时，所有监测数据原始误差不超过满量程的±1%。③其他：包含地下水埋深动态、流域径流动态等数据，时间跨度不低于5年。

（3）历史灾害案例数据：需覆盖研究区所有有记录的地质灾害事件，漏报率不超过5%，时间跨度不低于30年，包含灾害发生位置、时间、规模、灾种、诱发因素、伤亡损失信息，每起灾害的空间位置误差不超过100m。

2.2数据预处理流程（1）坐标配准：所有空间数据统一采用CGCS2000坐标系、高斯-克吕格投影，配准误差不超过1个最小栅格单元。（2）异常值处理：时间序列数据中，位移监测数据采用小波变换去噪剔除风力、植被摆动等环境干扰产生的突变噪声；降雨数据采用3σ原则剔除异常值，缺测时长不超过24小时采用邻站反距离加权插值补全，缺测时长超过24小时标记为无效数据。（3）样本构建：以斜坡单元为基本评价单元，正样本为历史发生地质灾害的斜坡单元/隐患点，负样本为研究区内未发生灾害的稳定斜坡单元；负样本采用空间分层抽样法选取，保证不同地形地质条件下均有分布，正、负样本比例控制在1:5~1:10；针对样本不平衡问题，采用SMOTE过采样或调整损失函数类别权重优化。（4）数据集划分：采用时空划分法，禁止随机打乱划分，避免空间自相关导致精度高估；按时间维度，将早于划分年份的所有数据划分为训练集与验证集，划分年份之后的数据划分为独立测试集；按空间维度，预留20%不重叠空间区域作为独立验证集，最终训练集:验证集:测试集比例控制为7:2:1。

3模型架构设计模型设计遵循“分尺度、分灾种、耦合物理机制”的原则，差异化构建架构：3.1区域性预警模型（县域及以上尺度，比例尺≤1:5万）核心架构为“静态易发性底图+动态诱发因子耦合”：静态易发性底图基于孕灾环境因子计算，每3年全面更新一次，每年微调一次；动态输入实时降雨、土壤含水率数据，逐小时更新风险概率。鼓励采用物理-数据耦合架构，相比纯数据驱动模型AUC可提升0.03~0.08：将无限斜坡模型计算得到的斜坡稳定性系数Fs作为特征输入机器学习模型，Fs计算公式为：

其中c为黏聚力，φ为内摩擦角，γ为岩土体重度，γw为水的重度，z为滑动面埋深，m为滑动面以上地下水饱和率，θ为斜坡坡度。

南方降雨型滑坡多发区优先选择XGBoost、LightGBM模型，西北黄土沟壑区、高海拔冻土区优先选择物理耦合模型，大尺度区域可采用CNN-LSTM3.2点尺度预警模型（单隐患点尺度，比例尺≥1:1万）面向在册隐患点精准预警，按监测条件差异化构建：（1）有专业监测的隐患点：①缓慢蠕动型滑坡：采用LSTM时间序列耦合切线角法模型，预测未来72小时位移变化，自动识别变形阶段；②突发型崩塌、滑坡：采用多参量（降雨、位移、地下水、应力）孤立森林异常识别模型，捕捉多参量协同突变特征；③泥石流：采用流域降雨阈值耦合流量预测模型，基于上游降雨过程计算物源启动概率，预测冲出风险。（2）无专业监测的隐患点：调用区域性模型的网格预测结果，结合隐患点具体孕灾特征校正风险概率，实现所有在册隐患点全覆盖；针对未登记的潜在隐患，模型输出斜坡单元风险概率，支撑早期识别。4模型训练与验证4.1训练流程优化第一步特征选择：采用递归特征消除法结合互信息法剔除冗余特征，删除互信息低于0.05的无关特征，保留累积特征重要性达到90%以上的特征集合，避免维度灾难。第二步参数寻优：采用贝叶斯优化法替代传统网格搜索，提升调优效率，交叉验证采用10折时空交叉验证，消除空间自相关对精度评估的干扰，最优参数以独立测试集F1分数最大化为选择标准。

4.2精度验证与评估需采用多指标综合验证，核心指标包括：命中率（召回率）=正确预警灾害样本数/实际发生灾害样本数精确率=正确预警灾害样本数/所有预警样本数虚警率=误预警样本数/所有预警样本数F1分数=2×(精确率×召回率)/(模型合格判定标准：独立测试集AUC值区域性≥0.80，点尺度≥0.85；泛化精度相比训练集下降幅度不超过10%，下降幅度超过10%判定为过拟合，需重新优化特征集合与模型参数。同一研究区需开展至少3种不同类型模型的性能对比，选择综合性能最优的模型作为最终模型。

5预警阈值确定与风险分级5.1阈值确定方法阈值确定遵循统计拟合与地质分析结合的原则，禁止直接套用其他区域参数：（1）区域性预警阈值：采用成功率曲线法确定，以命中率达到85%对应的风险概率作为最低预警阈值。

（2）点尺度降雨阈值：采用强度-历时（I-D）模型拟合，公式为I=aD-b，其中I为临界平均降雨强度，D为降雨历时，a、b为研究区历史灾害拟合参数；例如四川盆地东缘降雨型滑坡临界1日降雨量约为120180mm，陕北黄土滑坡临界1日降雨量约为4060mm，需结合本地数据拟合校正。

（3）点尺度位移阈值：采用切线角法结合速率法划分，切线角tanα=位移增量/时间增量，核心阈值为：初始变形阶段日位移速率<0.1mm/d，切线角<30°；加速变形阶段日位移速率0.110mm/d统一采用四级风险分级，与国家预警发布规范衔接：蓝色预警（IV级）：风险概率5%~15%（区域性）/初始变形阶段（点尺度），风险较低，关注雨情变化；

黄色预警（III级）：风险概率15%~30%（区域性）/加速变形阶段（点尺度），风险较高，做好撤离准备；

橙色预警（II级）：风险概率30%~50%（区域性）/临近临滑阶段（点尺度），风险高，启动避险转移；

红色预警（I级）：风险概率>50%（区域性）/临滑临崩阶段（点尺度），风险极高，立即组织转移。

5.3动态调整机制阈值需按土壤含水率动态调整：旱季（土壤体积含水率<20%）临界降雨阈值提高10%20%，雨季（土壤体积含水率>20%）临界降雨阈值降低10%20%；每年入汛前结合上一年度灾害数据完成当年阈值调整。

6模型集成与部署6.1接口规范模型需符合《自然资源部地质灾害监测预警信息化建设技术要求》，接口兼容国家级、省级地质灾害预警信息系统，支持预警结果自动推送、数据双向交互。6.2部署架构采用“云端+边缘端”协同部署架构：区域性预警模型部署在省级或县级云计算中心，每小时更新一次全域预警结果；点尺度专业监测预警模型支持边缘端部署在监测站点，实现分钟级预警，断网情况下可完成本地预警触发，避免网络中断导致预警失效。6.3输出要求区域性预警结果空间分辨率不低于1km×1km，重点乡镇不低于100m×100m，输出内容包括：风险等级、影响范围、涉及隐患点数量、预估预警提前量、预警结果置信度；置信度低于60%的预警结果需标记为待人工复核，避免误报。

7模型运维与迭代更新7.1日常运维建立每日运维机制：基础数据每日更新，数据完整性需达到98%以上，缺测数据需24小时内补全；模型运行状态每日巡检，运行异常需4小时内处置；所有数据按国家数据安全规范管理，涉密数据严格按要求存储，监测数据至少保留3份不同介质的备份，保存期限不少于10年。

7.2迭代更新周期静态易发性底图每3年全面更新一次，发生重大地质灾害、重大工程建设改变区域孕灾环境后，6个月内完成更新；模型参数每年更新一次，加入上一年度新发生的灾害案例、新获取的监测数据重新训练调优；每年度开展一次模型性能评估，命中率低于要求指标、虚警率超过30%的，当年完成模型优化。

8质量控制与验收8.1过程质量控制数据准备阶段：检查历史灾害点漏报率不超过5%，数据空间误差不超过1个网格单元；模型训练阶段：强制要求采用时空交叉验证，禁止采用随机交叉验证高估精度；阈值确定阶段：要求必须结合本地历史灾害拟合，禁止直接套用通用阈值。

8.2验收标准（1）基础数据：完整