一种基于数据分析的灾害监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种数据分析的灾害监测系统及方法，包括滑坡数据存储模块、三维可视化模块、坡面裂缝检测模块、裂缝扩展速度分析模块、坡体滑面预测分析模块、滑面倾角分析模块、滑坡体积预测分析模块、山体滑坡预警等级评估模块、山体滑坡预警模块，本发明专利技术的有益效果在于：通过获取坡面上的裂缝数据，再对数据进行筛选，对符合条件的裂缝进行倾角分析，通过倾角分析预测本次滑坡的滑面，根据滑面预测滑坡的体积以及滑面倾角，再根据裂缝的扩展速度计算裂缝扩展至滑面的时间，通过滑坡体积、滑面倾角、扩展最短时间对预警等级进行评估，并及时发布预警，根据预警等级采取防治措施或是通知人们尽早撤离，保障人们生命财产安全。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据分析的灾害监测系统及方法
本专利技术涉及数据分析及监测
，具体为一种基于数据分析的灾害监测系统及方法。
技术介绍
我国灾害多发，频繁发生的自然灾害无疑对我国国民经济造成了重大的损失，随着科学技术的发展，尤其是物联网、大数据、人工智能等高新技术的发展，为灾害的监测、预报报警工作提供了科学化、智能化的技术支持，使评估防灾减灾工作有了充分的科学依据，运用现代科学技术建立起来的各种预警系统在我国减灾工作中发挥着越来越重要的作用，自然灾害动态非人为可控因素，一旦发生，影响的范围便十分广泛，对复杂灾害要素进行全面监测，是综合掌握自然灾害动态，从而对各要素进行全面分析，整合数据资源，覆盖灾害管理各领域，凭借人机交互方式，实现自然日常监测、灾害监测等多种功能，以降低自然灾害带来的国民经济损失。山体滑坡也是自然灾害的一种，所谓山体滑坡，简单来说，就是位于斜坡上的岩土体，在重力作用下，以地震、降雨、人类工程活动等为诱因，岩土体沿滑面下滑垮塌的现象，所谓滑面就是滑坡体移动时，它与不动体之间形成的一个界面并沿其下滑，这个面就叫做滑面，滑坡通常发生在较软底层中，如页岩、泥岩地层，即使硬度较大的岩层，若岩体较为破碎，且存在明显软弱结构面，也会发生滑坡，对于已探明的潜在滑坡，若滑坡规模较小，通常采取治理措施，如布设抗滑桩、坡脚修建挡墙等，对于大规模滑坡，目前并没有经济有效的治理手段，通常是加强监测预警，及时通知滑坡灾害范围内的人们撤离才是上策，现有的滑坡监测一般是监测滑坡后缘拉裂隙是否不断增大、坡脚处是否隆起等，但是这些都不能很好的预测滑坡的体积以及滑坡的发生时间，若是能预测滑坡的体积以及发生时间，那么就可以在滑坡体积以及滑坡发生时间的基础上结合坡体角度进行预警等级评估，预警等级就能很好的反映出当前滑坡的危害性。基于上述问题，亟待提出一种基于数据分析的灾害监测系统及方法，通过获取坡面上的裂缝数据，并对裂缝数据进行筛选，对符合条件的裂缝进行倾角分析，通过倾角分析可以预测本次滑坡的滑面，进一步根据滑面可以预测得到滑坡的体积以及滑面倾角，再根据裂缝的扩展速度计算裂缝扩展至滑面的时间，并通过滑坡体积、滑面倾角、扩展最短时间对预警等级进行评估，并及时发布预警，根据预警等级采取防治措施或是通知人们尽早撤离，保障人们生命财产安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于数据分析的灾害监测系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数据分析的灾害监测系统，所述灾害监测系统包括滑坡数据存储模块、三维可视化模块、坡面裂缝检测模块、裂缝扩展速度分析模块、坡体滑面预测分析模块、滑面倾角分析模块、滑坡体积预测分析模块、山体滑坡预警等级评估模块、山体滑坡预警模块，所述滑坡数据存储模块用于存储裂缝扩展至滑面的时间区间、滑坡体积区间、滑面倾角区间相对应的评估值，所述滑坡数据存储模块还用于存储预警评估值区间所对应的预警等级，所述三维可视化模块获取三维数据，并选择监测区域，对监测区域进行透明化显示，所述坡面裂缝检测模块获取监测坡面区域上的裂缝数据，所述坡面裂缝检测模块包括裂缝选取单元以及裂缝倾角分析单元，所述裂缝选取单元根据获取到的裂缝数据选取符合条件的裂缝，所述裂缝倾角分析单元对符合条件的裂缝的倾角进行分析，所述裂缝扩展速度分析模块用于对符合条件的裂缝的扩展速度进行分析，所述坡体滑面预测分析模块根据裂缝倾角对坡体滑面进行预测分析，所述滑面倾角分析模块根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑面与水平面所呈的角度，所述滑坡体积预测分析模块用于根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑坡的体积，所述山体滑坡等级评估模块根据数据分析结果对山体滑坡等级进行评估，所述山体滑坡预警模块根据所述山体滑坡等级评估模块的山体滑坡评估等级进行相应预警。进一步的，所述坡面裂缝检测模块获取三维可视化模块选择的监测区域，进一步获取监测区域上的所有裂缝数据，所述裂缝选取单元对裂缝数据进行筛选，所述裂缝数据包括裂缝于坡面的扩张面积S、裂缝于坡面向下的延伸深度H、裂缝于坡面的扩张宽度W、裂缝于坡面的扩张长度L，所述延伸深度H为裂缝向下延伸的最底点至坡面平面的垂直距离，进一步获取裂缝的纵向扩张方向，选取裂缝边缘轮廓上于纵向扩张方向对称的两点并对两点进行连接，所述对称的两点之间的连线为第一直线，对所有第一直线的长度进行计算，其中，第一直线的长度最大值为W，分别选取第一直线两侧的裂缝边缘轮廓上的点至第一直线的垂直距离最长的第一侧点和第二侧点，连接第一侧点与第二侧点为第二直线，所述第二直线的长度为裂缝于坡面的扩张长度L，所述扩张面积S＝μ*L*W，其中，μ为系数，0<μ<1，进一步设置与扩张面积S、扩张宽度W、扩张长度L和延伸深度H对应的预设值，通过判断任一裂缝的裂缝数据与和其对应的预设值的大小，确定所述任一裂缝是否符合裂缝倾角分析条件，若任一裂缝的扩张面积S、扩张宽度W、扩张长度L和延伸深度H皆大于等于与其对应的预设值，则将所述任一裂缝的裂缝数据传输至裂缝倾角分析单元,根据以上裂缝数据的获取可以知道对应裂缝的属性，裂缝为山体滑坡发生最主要的前兆表现，通过对裂缝的分析我们可以预测裂缝的扩张过程，甚至预测滑坡发生的时间，最后确定滑面，根据滑面就可以准确预测此次滑坡的体积，从而对本次滑坡的危害等级提前进行预估，在对裂缝的选取上，也要进行条件限制，不是所有的裂缝都会导致滑坡的产生，一些小的裂缝不会对滑坡的产生造成影响，因此需要对裂缝进行筛选，筛选出来的裂缝数据才能用来研究和预测。进一步的，所述裂缝倾角分析单元获取符合条件的裂缝数据，进一步确定任一裂缝的第一几何中心点，所述第一几何中心点为裂缝于坡面上的边缘轮廓所围成的不规则图形的中心点，将任一裂缝的第一几何中心点与该裂缝向下延伸的最底点进行直线连接，所述直线为第三直线，获取第一几何中心点至坡面中心点方向的坡面平面，计算第三直线与所述坡面平面所呈的第一夹角θi，其中，i为符合条件的裂缝数量，所述裂缝倾角分析单元连接所述坡体滑面预测分析模块，通过对倾角进行分析就可以直观的了解到裂缝向地底延伸的方向，通过分析裂缝向地底延伸的方向可以确定所有裂缝于地底的汇集点，当确定汇集点之后进而可以对本次滑坡的滑面进行预测，对滑面进行预测之后，而且可以进一步裂缝向地底延伸的速度，从而可以预测滑坡的发生时间。进一步的，所述坡体滑面预测分析模块获取所述裂缝倾角分析单元中所有裂缝的第一夹角θi，进一步根据第一夹角θi计算夹角评估值其中，θ0为预先设置的夹角角度阈值，当夹角评估值Qi≥Qmin且Qi≤Qmax时，则将对应的第一夹角θi存放入待处理集合，其中，Qmin、Qmax分别为预先设置的夹角评估值区间的最小值和最大值，所述坡体滑面预测分析模块对所有的夹角评估值进行计算，并对所有的夹角评估值进行比较分析，判断是否存放入待处理集合，因为所有的裂缝向地底延伸的方向都是不尽相同的，通过确定夹角评估值区间，也就是确定了一个向地底延伸的方向区间，再对夹角评估值进行计算，根据夹角评本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述灾害监测系统包括滑坡数据存储模块、三维可视化模块、坡面裂缝检测模块、裂缝扩展速度分析模块、坡体滑面预测分析模块、滑面倾角分析模块、滑坡体积预测分析模块、山体滑坡预警等级评估模块、山体滑坡预警模块，所述滑坡数据存储模块用于存储裂缝扩展至滑面的时间区间、滑坡体积区间、滑面倾角区间相对应的评估值，所述滑坡数据存储模块还用于存储预警评估值区间所对应的预警等级，所述三维可视化模块获取三维数据，并选择监测区域，对监测区域进行透明化显示，所述坡面裂缝检测模块获取监测坡面区域上的裂缝数据，所述坡面裂缝检测模块包括裂缝选取单元以及裂缝倾角分析单元，所述裂缝选取单元根据获取到的裂缝数据选取符合条件的裂缝，所述裂缝倾角分析单元对符合条件的裂缝的倾角进行分析，所述裂缝扩展速度分析模块用于对符合条件的裂缝的扩展速度进行分析，所述坡体滑面预测分析模块根据裂缝倾角对坡体滑面进行预测分析，所述滑面倾角分析模块根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑面与水平面所呈的角度，所述滑坡体积预测分析模块用于根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑坡的体积，所述山体滑坡等级评估模块根据数据分析结果对山体滑坡等级进行评估，所述山体滑坡预警模块根据所述山体滑坡等级评估模块的山体滑坡评估等级进行相应预警。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述灾害监测系统包括滑坡数据存储模块、三维可视化模块、坡面裂缝检测模块、裂缝扩展速度分析模块、坡体滑面预测分析模块、滑面倾角分析模块、滑坡体积预测分析模块、山体滑坡预警等级评估模块、山体滑坡预警模块，所述滑坡数据存储模块用于存储裂缝扩展至滑面的时间区间、滑坡体积区间、滑面倾角区间相对应的评估值，所述滑坡数据存储模块还用于存储预警评估值区间所对应的预警等级，所述三维可视化模块获取三维数据，并选择监测区域，对监测区域进行透明化显示，所述坡面裂缝检测模块获取监测坡面区域上的裂缝数据，所述坡面裂缝检测模块包括裂缝选取单元以及裂缝倾角分析单元，所述裂缝选取单元根据获取到的裂缝数据选取符合条件的裂缝，所述裂缝倾角分析单元对符合条件的裂缝的倾角进行分析，所述裂缝扩展速度分析模块用于对符合条件的裂缝的扩展速度进行分析，所述坡体滑面预测分析模块根据裂缝倾角对坡体滑面进行预测分析，所述滑面倾角分析模块根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑面与水平面所呈的角度，所述滑坡体积预测分析模块用于根据所述坡体滑面预测分析模块预测到的滑面计算滑坡的体积，所述山体滑坡等级评估模块根据数据分析结果对山体滑坡等级进行评估，所述山体滑坡预警模块根据所述山体滑坡等级评估模块的山体滑坡评估等级进行相应预警。


2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述坡面裂缝检测模块获取三维可视化模块选择的监测区域，进一步获取监测区域上的所有裂缝数据，所述裂缝选取单元对裂缝数据进行筛选，所述裂缝数据包括裂缝于坡面的扩张面积S、裂缝于坡面向下的延伸深度H、裂缝于坡面的扩张宽度W、裂缝于坡面的扩张长度L，所述延伸深度H为裂缝向下延伸的最底点至坡面平面的垂直距离，进一步获取裂缝的纵向扩张方向，选取裂缝边缘轮廓上于纵向扩张方向对称的两点并对两点进行连接，所述对称的两点之间的连线为第一直线，对所有第一直线的长度进行计算，其中，第一直线的长度最大值为W，分别选取第一直线两侧的裂缝边缘轮廓上的点至第一直线的垂直距离最长的第一侧点和第二侧点，连接第一侧点与第二侧点为第二直线，所述第二直线的长度为裂缝于坡面的扩张长度L，所述扩张面积S＝μ*L*W，其中，μ为系数，0＜μ＜1，进一步设置与扩张面积S、扩张宽度W、扩张长度L和延伸深度H对应的预设值，通过判断任一裂缝的裂缝数据与和其对应的预设值的大小，确定所述任一裂缝是否符合裂缝倾角分析条件，若任一裂缝的扩张面积S、扩张宽度W、扩张长度L和延伸深度H皆大于等于与其对应的预设值，则将所述任一裂缝的裂缝数据传输至裂缝倾角分析单元。


3.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述裂缝倾角分析单元获取符合条件的裂缝数据，进一步确定任一裂缝的第一几何中心点，所述第一几何中心点为裂缝于坡面上的边缘轮廓所围成的不规则图形的中心点，将任一裂缝的第一几何中心点与该裂缝向下延伸的最底点进行直线连接，所述直线为第三直线，获取第一几何中心点至坡面中心点方向的坡面平面，计算第三直线与所述坡面平面所呈的第一夹角θi，其中，i为符合条件的裂缝数量，所述裂缝倾角分析单元连接所述坡体滑面预测分析模块。


4.根据权利要求1或3所述的一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述坡体滑面预测分析模块获取所述裂缝倾角分析单元中所有裂缝的第一夹角θi，进一步根据第一夹角θi计算夹角评估值其中，θ0为预先设置的夹角角度阈值，当夹角评估值Qi≥Qmin且Qi≤Qmax时，则将对应的第一夹角θi存放入待处理集合，其中，Qmin、Qmax分别为预先设置的夹角评估值区间的最小值和最大值，所述坡体滑面预测分析模块对所有的夹角评估值进行计算，并对所有的夹角评估值进行比较分析，判断是否存放入待处理集合。


5.根据权利要求4所述的一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述坡体滑面预测分析模块连接三维可视化模块，所述三维可视化模块获取待处理集合中的对应裂缝的裂缝数据，在三维可视化模块的监测区域中显示所述对应裂缝的第一几何中心点与最底点，连接所述第一几何中心点与所述最底点为第三直线，所述第三直线以第一几何中心点至最底点的方向为延伸方向继续向下延伸，将坡体内任一与坡面平面平行的面作为第一点汇集平面，所述第一点汇集平面至坡面平面的垂直距离为h，所述第三直线向下延伸与第一点汇集平面相交，获取第一点汇集平面上所有第三直线与所述点汇集平面的相交点，将所有的相交点依次进行连接，并进一步计算所有相交点围成的图形的面积S1，当所述面积S1小于面积阈值时，所述坡体滑面预测分析模块将该点汇集平面作为滑面，并进一步获取所有相交点围成的图形的第二几何中心点，当所述面积S1大于等于面积阈值时，所述坡体滑面预测分析模块将该点汇集平面向下平移，平移之后的第二点汇集平面仍与坡面平面平行，所述第二点汇集平面至坡面平面的垂直距离为h1，其中，h1＞h，再次计算第三直线与所述第二点汇集平面的相交点所围成的图形的面积S2，并判断面积S2与面积阈值的大小，所述坡体滑面预测分析模块连接裂缝扩展速度分析模块、滑面倾角分析模块以及滑坡体积预测分析模块。


6.根据权利要求5所述的一种基于数据分析的灾害监测系统，其特征在于：所述裂缝扩展速度分析模块获取待处理集合中的对应裂缝的裂缝数据，获取任一裂缝当前向下延伸的最底点为第一底点，相隔一定时间段t之后，再次获取所述任一裂缝向下延伸的最底点为第二底点，通过第一底点与第二底点之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉阳，
申请(专利权)人：江苏霆善科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32