一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，该方法通过中高分辨率遥感判释和实地调绘获取评价区域滑坡地质现象分布情况，综合分析影响因素，选取评估模型影响因子，构建各因子图层栅格；接着应用概率统计模型计算各个影响因子对滑坡作用发生的条件概率；最后，基于各因子图层栅格地理空间叠置把各个指标因子的条件概率进行综合，利用预测准确率曲线对滑坡危险性评估结果进行预测准确率检验。本发明专利技术通过地理空间信息技术和概率统计模型结合把各方面影响因素的指标因子进行综合，计算出滑坡地质作用发生的概率，可直观反映复杂艰险山区发生滑坡地质灾害的危险性程度，为绕避滑坡灾害隐患或优化工程建设方案提供科学依据。

【技术实现步骤摘要】
一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法
本专利技术涉及地质灾害防治领域，具体地说，是涉及一种基于地理空间信息技术和概率统计模型的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法。
技术介绍
滑坡是指山体斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)作用下，沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象。山体滑坡不仅会对附近人类工程活动带来威胁，甚至可能造成一定范围内的人员伤亡和财产损失。因此，如何能够及时有效的提前发现和掌握潜在山体滑坡状况，预测和评价滑坡危险性，防治滑坡地质灾害，对于山区工程建设活动和基础设施运维的格外重要。滑坡灾害的危险性评价就是对区域域内滑坡灾害发生的可能性、危险程度所做出的综合性分析。目前，已有的国内外对区域滑坡危险性评估方法或评估模型主要有：(1)专家系统分析方法，通常根据专家的判断评估滑坡的易发性和危险性。(2)统计或概率分析方法，基于对各种影响因素与滑坡分布的统计分析。这种对影响因素与滑坡相互关系进行统计分析的评价方式，在很大程度上保证了易发性或危险性分区的客观性。方法的局限性主要在于受数据质量的制约，例如数据编录不完整、数据精度不够等。(3)基于经典斜坡稳定性理论的方法，例如无限斜坡分析法、极限平衡法、有限元技术等。但这些已有模型或者改进模型的适用性都有限，相对都具有不足，欠缺通用性。近年来，地理空间信息技术及地理信息模型已成为地质灾害研究分析重要的支撑技术。如何结合已发展模型的优点，并充分发挥地理空间信息技术综合集成技术优势，能综合考虑多种因素，既考虑地形地貌、地质、土壤、植被、水文及气候等多种因素的共同作用，又能解决各类参数在较大区域内不确定(概率)的方法，使得提出的方法在较大相似区域范围内的快速评估具有可行性，在不同的地理地质环境下皆可应用，具有一定的通用性成为滑坡危险性评估应用需求。本专利技术方法提供一种基于地理空间信息技术和概率统计模型的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法来解决此类问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于地理空间信息技术和概率统计模型的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下所述，主要包括以下步骤：A通过遥感目视判释和实地调绘获取调查区域滑坡地质现象分布情况，结合山区实景三维数字真实环境，地质调查局“地质云3.0”资源以及地理国情监测数据建立调查区域滑坡危险性评估空间数据库。遥感影像可提供大范围区域的地表信息，是进行艰险复杂山区调查的重要数据来源，在地质灾害调查中起着巨大作用。遥感影像可以通过目视解译确定研究区域内的多种不良地质现象(如断裂带、崩塌、滑坡、泥石流)和空间范围分布。一般情况下，对于不良地质现象的解译通常需要空间分辨率优于5m的遥感影像数据。滑坡现象在影像上呈现出特殊的形态、色调、纹理等特征，具有明显的解译标志。此外，在三维可视化环境下，与仅利用二维遥感影像图相比，地表地物更加清晰易辨。因此，对滑坡地质灾害的孕育特征和规模形态，均可以在高分辨率遥感影像上解译圈定。应用遥感图像处理软件的AOI(areaofinterest)功能模块实现对遥感影像滑坡地质现象空间位置的数字化勾绘解译，保存输出矢量分布范围、面积、周长等属性数据。将解译识别的滑坡矢量数据叠加于三维地形模型中，构建矢栅一体化的调查区域三维地理环境模型。调查区域内，其它获取的文字、图形、表格等形式的非遥感地质信息未经数字化，不能在地理信息系统中直接使用，需要对这些数据进行数字化规整化，并将其作为数字化遥感地质信息的补充，共同构成数字化地质信息。通过工程钻探钻孔采样可直接获取钻孔点岩层详细的分布情况(如地质年代、地质岩性、断层特征、岩层厚度等)，是进行岩层模拟分析和三维地层建模的重要数据来源。由中国地质调查局研发的国家地质大数据共享服务平台“地质云3.0”，云上数据资源和系统构建了12类存档数据库及8大类地质信息产品数据，为地质灾害预警评估、地灾信息快速获取、三维精细建模及高效模拟、多参数自适应预警提供了数据支撑。B综合分析复杂艰险山区滑坡形成条件及孕灾因素，确定评估模型因子(如岩性、坡度、坡向、降雨、沟谷分布等)，构建评估模型各因子图层栅格。地质灾害的孕育受到多种因素不同程度的影响，因此在走廊带地质危险性评价模型中，必须结合研究区域的具体情况，合理把握影响地质灾害发生的关键因素，同时考虑评价因子应具有空间分布特性且能够数字图形化的特征。一般来说，地质灾害的发生主要受地形地貌、地质状况、土地类型、地震影响、大气降水和工程活动等因素的影响。C应用概率统计模型计算各个评估模型因子对滑坡作用发生的条件概率。概率统计模型，广泛应用于地质环境的空间预测，是根据已存在的或已知的灾害发育条件估算滑坡危险性的贡献程度，并在此基础上建立的数学预测模型。概率统计模型预测的准确率与地质灾害的发育现状和指标评价因子的选取密切相关。针对研究区内的地质条件和孕灾因素进行综合分析，将对孕灾影响较大的因素列为该区域地质危险性评价的指标因子，应用概率统计模型计算单指标因子影响下地质灾害发生的概率，把单指标因子概率进行组合叠加以衡量地质灾害危险性的程度，并根据类比原则拓展到周边区域，实现对整个区域地质灾害危险性评价与地灾预测，即用影响程度大小来评价地质灾因素与不良地质灾害发生的关系。模型构建过程为：假设不良地质Y受n类因素的影响，即Y＝f(x1,x2,x3,L,xn)，不良地质灾害是否发生与不良地质评价中信息的数量和质量有关。概率统计模型是条件概率运算，实际运算时采用样本频率代替条件概率计算单因子对地质灾害发生的贡献率，具体模型建立过程如下：单独计算各因子xi提供给不良地质灾害Y的贡献值I(Y，xi)，有式中：I(Y,x1,x1,L,xn)——组合因素x1,x2,x3,L,xn对不良地质提供的贡献值；P(Y,x1,x1,L,xn)——x1,x2,x3,L,xn组合因素条件下不良地质发生概率；P(Y)——不良地质灾害发生概率。由条件概率(1)式可写为：式中：Ix1(Y,x2)——因素x1存在时，因素x2对不良地质提供的贡献值。设因素xi对不良地质灾害发生事件(L)的贡献值为I(L,Xi)，计算采样本频率计算：式中：Ni——分布在因素xi类别的不良地质单元数；N——山区滑坡不良地质单元总数；Si——山区滑坡含xi评价因素的单元数；S——山区滑坡评价单元总数。计算评价单元各指标因素贡献值式中：I——评价单元贡献值之和；n——影响因子数。D基于地理空间叠置把各个单指标因子的条件概率进行综合，总体上衡量滑坡危险性的程度，并根据类比原则拓展到整个待测区域，实现对整个研究区域滑坡地质灾害危险性评价。在利用地理空间信息技术的地理空间叠置操作过程中，合理选取研究尺度，即评价单元栅格大小，对地理空间数据的精度和地质危险性评价结果的精确程度有重要影响。栅格单元大小选取的公式为：式中：Gs——适宜的单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA通过遥感目视判释和实地调绘获取调查区域滑坡地质现象分布情况，结合山区实景三维数字真实环境，地质调查局“地质云3.0”资源以及地理国情监测数据建立调查区域滑坡危险性评估空间数据库；/nB综合分析复杂艰险山区滑坡形成条件及孕灾因素，确定评估模型因子(如岩性、坡度、坡向、降雨、沟谷分布等)，构建评估模型各因子图层栅格；/nC应用概率统计模型计算各个评估模型因子对滑坡作用发生的条件概率；/nD基于地理空间叠置逐栅格把各个评估模型因子的条件概率进行综合，总体上衡量每个栅格单元区域的滑坡危险性程度，并根据类比原则，实现对整个调查区域滑坡地质灾害危险性评价；/nE将已知滑坡灾害分布与危险性预测结果图进行叠置分析，对危险性等级分区和对应的地质灾害单元及评价结果进行统计分析，同时，利用预测准确率曲线对滑坡危险性评价结果进行检验。/n

【技术特征摘要】
1.一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
A通过遥感目视判释和实地调绘获取调查区域滑坡地质现象分布情况，结合山区实景三维数字真实环境，地质调查局“地质云3.0”资源以及地理国情监测数据建立调查区域滑坡危险性评估空间数据库；
B综合分析复杂艰险山区滑坡形成条件及孕灾因素，确定评估模型因子(如岩性、坡度、坡向、降雨、沟谷分布等)，构建评估模型各因子图层栅格；
C应用概率统计模型计算各个评估模型因子对滑坡作用发生的条件概率；
D基于地理空间叠置逐栅格把各个评估模型因子的条件概率进行综合，总体上衡量每个栅格单元区域的滑坡危险性程度，并根据类比原则，实现对整个调查区域滑坡地质灾害危险性评价；
E将已知滑坡灾害分布与危险性预测结果图进行叠置分析，对危险性等级分区和对应的地质灾害单元及评价结果进行统计分析，同时，利用预测准确率曲线对滑坡危险性评价结果进行检验。


2.根据权利要求1所述的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，针对研究区内的地质条件和孕灾因素进行综合分析，将对孕灾影响较大或明显的因素列为该区域滑坡危险性评价的模型因子。


3.根据权利要求1所述的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，所述概率统计模型是根据已存在的或已知的灾害发育条件估算对滑坡危险性的影响程度，并在此基础上建立的数学预测模型。


4.根据权利要求1所述的复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，所述类比原则是指用影响程度的大小来评价地质影响因素与不良地质灾害发生的关系，用同样的关系拓展到周边区域，实现对整个调查区域地质灾害危险性评价。


5.根据权利要求1所述的一种复杂艰险山区滑坡危险性评估方法，其特征在于，分析不良地质灾害区域范围与评估因子之间的空间拓扑关系，研究其分布规律，根据概率统计模型计算得到各因子对滑坡地质灾害发生的条件概率，将各因子叠加组合分析预测区域内滑坡灾害发生概率。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谭衢霖，夏宇，杨敬，周嘉琦，廖骜杰，白明洲，胡俊，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11