Application of Certainty Factor and Bayesian statistics models for evaluation of landslides and environmental factors at Bao Thang district and Lao Cai city, Lao Cai province

  • Minh Quang Nguyen Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam
  • Phi Quoc Nguyen Hanoi University of Mining and Geology, Hanoi, Vietnam
  • Pha Dong Phan Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi, Vietnam
  • Hung Viet Nguyen University of Transport and Communications, Hanoi, Vietnam
Keywords: Bao Thang, Bayesian statistics, Certainty Factor, Landslide, Lao Cai

Abstract

The study area is heavily affected by landslides with increasing frequency and intensity, causing serious damages and affecting the sustainable socio-economic development of the region. The use of mathematical methods in landslide research is increasingly interested due to the quantitative nature of parameters and calculation results. This study aims to apply the Certainty Factor (CF) and Bayesian statistics models for geological hazard evaluation. Landslide distribution is identified from remote sensing images and field surveys. Landslide inventory maps (428 landslides) were compiled by reference to historical reports, Google Earth, and field mapping. All landslides were randomly separated into two data sets: 70% were used to establish the models (training data sets) and the rest for validation (validation data sets). Fifteen environmental factors from geology, topography and hydrological information of the studied area were extracted from the spatial database. Results show that the group of factors of slope angle, Terrain Ruggedness Index, fault/lineament density, stratigraphy, geoengineering characteristics, weathering types, and maximum daily rainfall play the most important role in the formation of landslides in the study area. Validation from Certainty Factor (CF) and Bayesian statistics models show 87% and 92% prediction accuracy between hazard maps and existing landslide locations. These models show reasonably accurate landslide predictions in the study area and can be served as the basis of landslide risk-management studies in the future.

References

Binaghi E., Luzi L., Madella P., Pergalani F. and Rampini A., (1998). Slope instability zonation: a comparison between certainty factor and Fuzzy Dempster–Shafer approaches. Natural Hazards 17, 77-97.

Chung C. F. and Fabbri A. G., (1993). The representation of geoscience information for data integration. Nonrenewable Resources 2, 122-139.

Chung C. F. and Fabbri A. G., (1999). Probabilistic prediction models for landslide hazard mapping. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing 65, 1389−1399.

Chung C. J., Fabbri A. and Van Westen C. J., (1995). Multivariate regression analysis for landslide hazard zonation. Geographical Information Systems in Assessing Natural Hazards. Kluwer Publications, Dordrecht, The Netherlands, 107-133.

Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, (2009). Địa chất và Tài nguyên Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Hà Nội.

Dai F. C. và Lee C. F., (2003). A spatiotemporal probabilistic modelling of storm-induced shallow landsliding using aerial photographs and logistic regression. Earth Surface Processes and Landforms 28, 527-545.

Guzzetti F., Carrarra A., Cardinali M. và Reichenbach P., (1999). Landslide hazard evaluation: A review of current techniques and their application in a multi-scale study, Central Italy. Geomorphology 31, 181−216.

Lan H. X., Zhou C. H., Wang L. J., Zhang H. Y. and Li R. H., (2004). Landslide hazard spatial analysis and prediction using GIS in the Xiaojiang watershed, Yunnan, China. Engineering Geology 76, 109-128.

Lee S., Ryu J.H., Min K. và Won J.N., (2004). Landslide susceptibility analysis using GIS and artificial neural network. Earth Surface Processes and Landforms 28, 1361-1376.

Lee S., (2005). Application and cross-validation of spatial logistic multiple regression for landslide susceptibility analysis. Geosciences 9, 63-71.

Nguyễn Cẩn và Nguyễn Đình Hòe, (2005). Tai biến môi trường. NXB Đại học Quốc gia Hà Nội.

Nguyễn Phương, Đỗ Văn Nhuận, Nguyễn Quốc Phi, Hạ Quang Hưng, (2013). Giáo trình tai biến địa chất. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

Nguyễn Quốc Phi, Nguyễn Quang Luật, Nguyễn Kim Long, Đỗ Văn Nhuận, (2013). Xây dựng mô hình phân bố không gian đánh giá khả năng xảy ra lũ quét tại Quảng Ngãi. Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Công nghệ trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội 2013, Hà Nội, 157-165.

Quoc Phi Nguyen, Du Duong Bui, SangGi Hwang, Khac Uan Do, Thi Hoa Nguyen, (2018). Rainfall-triggered landslide and debris flow hazard assessment using data mining techniques: A comparison of Decision Trees, Artificial Neural Network and Support Vector Machines. Proceedings of the (2018) Vietnam Water Cooperation Initiative (VACI 2018), 138-141.

Shortliffe E. H. and Buchanan B. G., (1975). A mathematical model inexact reasoning in medicine. Mathematical Bioscience 23, 351-379.

Trần Trọng Huệ, (2004). Báo cáo Nghiên cứu đánh giá tổng hợp các loại hình tai biến địa chất trên lãnh thổ Việt Nam và các giải pháp phòng tránh. Đề tài độc lập cấp nhà nước. Lưu trữ Viện Địa chất, Viện KH&CN Việt Nam, Hà Nội.

Varnes D.J., (1984). International Association of Engineering Geology Commission on Landslides and Other Mass Movements on Slopes. Landslide hazard zonation: a review of principles and practice. UNESCO, Paris. 63 pp.

Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản, (2014). Báo cáo kết quả Điều tra và thành lập bản đồ hiện trạng trượt lở đất đá tỷ lệ 1:50.000 khu vực miền núi tỉnh Lào Cai. Đề án Điều tra, đánh giá và phân vùng cảnh báo nguy cơ trượt lở đất đá các vùng miền núi Việt Nam. Bộ Tài nguyên và Môi trường, Hà Nội

Published
2022-04-30
Section
Applied sciences