一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其包括以下步骤：1)基于时序InSAR技术对区域降雨型滑坡进行动态监测，划分区域降雨型滑坡的危险性等级；2)采用实验和数值模拟的方式分析不同时段累积降雨量对滑坡破坏机理的影响，建立区域降雨预警模型，确定以降雨量为阈值的降雨预警指标；3)采用GIS技术将区域降雨型滑坡危险性等级和降雨预警指标相结合，建立区域降雨型滑坡预警预报系统，进而实现区域降雨型滑坡早期预警。本发明专利技术采用GIS技术将区域降雨型滑坡危险性评价等级与区域降雨预警模型结果相结合，建立区域降雨型滑坡预警预报系统，实现在时空上对区域降雨型滑坡的早期预警，进而保证了预警的可靠性和可行性。可行性。可行性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法


[0001]本专利技术属于滑坡监测预警
，尤其涉及一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法。

技术介绍

[0002]我国是一个多山的国家，山地面积占到国土总面积的69％，山区常见的地质灾害给道路施工和运营造成了极大的威胁。滑坡是指边坡上的岩土体在自然或人为因素的影响下失去稳定，沿贯通的破坏面整体下滑的现象，它作为一种常见的地质灾害，分布广、危害大。通过一系列滑坡灾害事件的经验与教训可以看出，对滑坡灾害的早期预警，进而进行有效的灾害分析是变“被动避灾救灾”为“主动防灾治灾”，降低灾害所带来损失的主要途径。
[0003]现有的降雨型滑坡预警方法可分为基于经验性降雨阈值的统计预警方法、考虑下垫面因素权重的成因预警方法和基于降雨型滑坡物理力学过程的机理预警方法。其中，基于经验性的“降雨强度
‑
降雨持时”(Intensity
‑
Duration，I
‑
D)阈值建立的统计预警方法应用最为广泛。I
‑
D阈值曲线以平均雨强I(mm/h)作为纵坐标、滑坡事件发生时所经历的降雨历时D(h)为横坐标，通过实测数据统计绘制而成。I
‑
D阈值曲线通常是下限曲线，当坡体实际承受的平均雨强I(mm/h)及降雨历时D(h)超过该曲线时，则发布滑坡预警信息。上述几种降雨型滑坡早期预警方法单一的通过降雨阈值、下垫面因素权重或物理力学过程的机理实现滑坡早期预警，上述方法存在以下问题：1)预测方法主要是建立在对已有滑坡区域静态影响因子分析，但滑坡是动态变化的，预测结果缺乏对滑坡动态变化结果的更新，预测结果与实际情况会产生较大偏差；2)对时间上的预测模型主要是以单个滑坡为对象，分析该滑坡位移(速率)随时间的变化曲线，以位移(速率)曲线拐点或某一位移值(速率值)作为滑坡失稳判据；3)目前对于区域滑坡时间失稳判据的研究还较少，以及对区域滑坡在时间和空间两个维度上的预测模型研究也较少：4)滑坡早期识别方法主要是根据InSAR监测结果对统计模型模拟结果进行精化，而忽视了对滑坡诱发因素、地质条件以及滑坡破坏机理差异性的分析，且数据的精度对评价结果的影响很大；5)对于区域滑坡定量分析方法研究还较少，主要是由于在区域范围内，地形条件、地层岩性、地貌格局等都会影响单个滑坡的发生和发展。综上所述，传统的预警方法存在较大误差，可靠性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，以解决传统降雨型滑坡预警方法可靠性差的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]本专利技术涉及一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其包括以下步骤：
[0007]1)基于时序InSAR技术对区域降雨型滑坡进行动态监测，划分区域降雨型滑坡的危险性等级；
[0008]2)采用实验和数值模拟的方式分析不同时段累积降雨量对滑坡破坏机理的影响，
建立区域降雨预警模型，确定以降雨量为阈值的降雨预警指标；
[0009]3)采用GIS技术将区域降雨型滑坡危险性等级和降雨预警指标相结合，建立区域降雨型滑坡预警预报系统，进而实现区域降雨型滑坡早期预警。
[0010]优选地，所述步骤1)的具体步骤包括：
[0011]1.1)采用时序InSAR技术对区域降雨型滑坡进行地表持续形变监测，获得在长时间序列上的地表形变位移值，根据降雨型滑坡在遥感监测结果的时空连续性特征进行滤波分析，去除地表形变位移值中非岩土体移动产生的形变值，提取出区域内的岩土体移动位移值；
[0012]1.2)基于岩土体移动位移值计算区域降雨型滑坡的形变速率值；
[0013]1.3)对区域内已知降雨型滑坡清单和滑坡影响因素在GIS系统中进行遥感解译，将遥感解译结果作为滑坡影响因子，采用二元逻辑回归模型研究各影响因素对区域降雨型滑坡影响比重以及发生滑坡的可能性大小，建立区域滑坡危险性评价模型；
[0014]1.4)根据步骤1.2)中获得的形变速率值划分区域降雨型滑坡危险性等级。
[0015]优选地，所述步骤1.1)是通过在SAR图像中寻找高散射特性的点作为永久散射点或相干点，从而提取出研究区域的地表形变信息的。
[0016]优选地，所述步骤1.2)中计算区域降雨型滑坡的形变速率值的步骤包括：
[0017]1.2.1)基于岩土体移动位移值获取该地区地表视线向形变速率V
los
、垂直速率值V
v
和水平速率值V
h
；
[0018]1.2.2)基于地表视线向形变速率V
los
、垂直速率值V
v
和水平速率值V
h
计算形变速率值V
slope
，计算公式为：
[0019][0020]公式中，α表示沿坡面滑动位移速率方向与地面水平方向夹角。
[0021]优选地，所述步骤1.3)采用二元逻辑回归模型研究各影响因素对区域降雨型滑坡影响比重以及发生滑坡的可能性大小的具体步骤为：
[0022]1.3.1)将清单的降雨型滑坡作为样本，将样本随机均分为训练样本和验证样本，在训练样本时，设定滑坡发生的概率为P，不发生概率为1
‑
P，P取值范围为(0，1)；在二元逻辑回归模型中，滑坡灾害的发生区域因变量的取值为1，滑坡灾害不发生区域因变量取值为0，采用Logit变换的方式对P值的取值形式进行变换使得变换后P值的取值范围变化为(
‑
∞，+∞)，变化形式为：
[0023]Logit P＝ln(P/(1
‑
P))＝β0+β1x1+β2x2+
…
+β
i
x
i
ꢀꢀ
(2)
[0024]式中，P为滑坡发生的概率；β0为常数项；β
i
为逻辑回归模型的回归系数，是x
i
的估计参数；x
i
表示自变量，即滑坡的各影响因素，计算出滑坡发生的概率P：
[0025][0026]1.3.2)通过多次迭代，得到各影响因子的回归系数β
i
；
[0027]1.3.3)将各影响因子的回归系数β
i
代入式(2)中，计算得到各样本单元滑坡发生概率P值，训练样本中滑坡发生概率预测值大于0.5的表示发生滑坡区域，小于0.5的表示未发生滑坡区域；
[0028]1.3.4)将训练样本结果与验证样本进行对比，计算逻辑回归模型的预测精度，若判对率在80％以上，则表示通过检验，该预测值则为滑坡发生概率值。
[0029]优选地，所述步骤1.1)中去除的非岩土体移动产生的形变值包括人类活动和植被生长。
[0030]优选地，所述步骤1.4)划分区域降雨型滑坡危险性等级后，通过现场调查的方式进行验证，如若验证不正确，则返回步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其特征在于：其包括以下步骤：1)基于时序InSAR技术对区域降雨型滑坡进行动态监测，划分区域降雨型滑坡的危险性等级；2)采用实验方式分析不同时段累积降雨量对滑坡破坏机理的影响，建立区域降雨预警模型，确定以降雨量为阈值的降雨预警指标；3)采用GIS技术将区域降雨型滑坡危险性等级和降雨预警指标相结合，建立区域降雨型滑坡预警预报系统，进而实现区域降雨型滑坡早期预警。2.根据权利要求1所述的基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其特征在于：所述步骤1)的具体步骤包括：1.1)采用时序InSAR技术对区域降雨型滑坡进行地表持续形变监测，获得在长时间序列上的地表形变位移值，根据降雨型滑坡在遥感监测结果的时空连续性特征进行滤波分析，去除地表形变位移值中非岩土体移动产生的形变值，提取出区域内的岩土体移动位移值；1.2)基于岩土体移动位移值计算区域降雨型滑坡的形变速率值；1.3)对区域内已知降雨型滑坡清单和滑坡影响因素在GIS系统中进行遥感解译，将遥感解译结果作为滑坡影响因子，采用二元逻辑回归模型研究各影响因素对区域降雨型滑坡影响比重以及发生滑坡的可能性大小，建立区域滑坡危险性评价模型；1.4)根据步骤1.2)中获得的形变速率值划分区域降雨型滑坡危险性等级。3.根据权利要求2所述的基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其特征在于：所述步骤1.1)是通过在SAR图像中寻找高散射特性的点作为永久散射点或相干点，从而提取出研究区域的地表形变信息的。4.根据权利要求2所述的基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其特征在于：所述步骤1.2)中计算区域降雨型滑坡的形变速率值的步骤包括：1.2.1)基于岩土体移动位移值获取该地区地表视线向形变速率V
los
、垂直速率值V
v
和水平速率值V
h
；1.2.2)基于地表视线向形变速率V
los
、垂直速率值V
v
和水平速率值V
h
计算形变速率值V
slope
，计算公式为：公式中，α表示沿坡面滑动位移速率方向与地面水平方向夹角。5.根据权利要求2所述的基于GIS区域降雨型滑坡早期预警方法，其特征在于：所述步骤1.3)采用二元逻辑回归模型研究各影响因素对区域降雨型滑坡影响比重以及发生滑坡的可能性大小的具体步骤为：1.3.1)将清单的降雨型滑坡作为样本，将样本随机均分为训练样本和验证样本，在训练样本时，设定滑坡发生的概率为P，不发生概率为1
‑
P，P取值范围为(0，1)；在二元逻辑回归模型中，滑坡灾害的发生区域因变量的取值为1，滑坡灾害不发生区域因变量取值为0，采用Logit变换的方式对P值的取值形式进行变换使得变换后P值的取值范围变化为(
‑
∞，+∞)，变化形式为：Logit P＝ln(P/(1
‑
P))＝β0+β1x1+β2x2+
…
+β
i
x<...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄佳璇，杜伟超，金韶霞，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：