一种基于GIS的灾害要素分析预警系统技术方案

本发明专利技术涉及地理信息分析系统技术领域，尤其涉及一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，包括GIS定位分析模块、力学反演分析模块、人工智能预测模块、安全评价计算模块、灾害预警决策模块和系统维护管理模块。本发明专利技术实现了全天候的数据实时反馈，利用GIS定位分析模块提高了系统的监测精度、空间分辨率和监测距离；设置深度学习的力学反演分析模块和人工智能预测模块，缩短数据采集间隔，提高针对不同灾害因素的地类编码能力。通过设置安全评价计算模块，通过高级环境干扰校正，对数据进行整体评价，不受环境因素影响。最终利用灾害预警决策模块实现预警决策，使本发明专利技术集系统管理、自动化管理、自动化控制和数据管理于一身。自动化控制和数据管理于一身。自动化控制和数据管理于一身。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GIS的灾害要素分析预警系统


[0001]本专利技术涉及地理信息分析系统
，尤其涉及一种基于GIS的灾害要素分析预警系统。

技术介绍

[0002]GIS即地理信息系统，有时又称为地学信息系统。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬软件系统支持下，对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。我国是一个自然灾害比较频繁的国家，洪水、地震、飓风、旱灾等自然灾害，以及直接威胁人类生命安全的人为灾害，如危险品扩散、流行疾病等，给人类的生命财产造成极大威胁或损失。地理信息系统在灾害预测、评估、应急响应和日常维护等方面，地理信息的获取和制图分析至关重要。
[0003]公开号为CN105069100B的专利技术公开了一种基于电网GIS的移动端协同标绘方法，包括以下步骤：采集突发事件信息，在国网GIS地图上确定突发事件的位置；根据需要进行归类，判断事件类型、等级和对突发事件影响的范围和电网的设备设施进行分析研判，选择最优路径；根据电力设备及气象监测站的定位信息在电网GIS地图中分别建立设备图层和气象图层，将气象图层及设备图层进行叠加，在GIS地图上把态势图直观的绘制出来，将标绘信息同步到中心数据端；中心数据端将标绘信息集合汇总后同步下发到协同标绘的移动端；设置播放的时间比例尺、播放预案数据和查看任意时刻态势，进行动态地图推演。本专利技术用图形化、符号化等丰富的标绘语言完整、全面、准确、及时的展示出应急资源态势。
[0004]但是上述技术方案存在以下缺陷：该方法基于国网GIS平台对突发事件信息进行采集定位，随后结合电力设备以及气象监测站的信息对灾害进行推演预警。整体演算过程结束于地图标绘，并没有对后期的灾害发生概率进行研判，并进行实时预警。
[0005]公开号为CN108133578B的专利技术公开了山洪灾害险情动态预警方法、精细化分级监测预警方法，在流域调查与监测系统实时数据的基础上，采用二维潜水波方程对山洪沿程运动进行数值模拟，在DEM栅格水平上预测山洪淹没范围与淹没深度，通过叠加承灾体数据分析出承灾体遭受危害的程度、安全疏散线路等信息，及时向流域内人群发布。该方法还公开了一种山洪灾害精细化分级监测预警方法，是通过全方位获取分析影响山洪灾害要素的监测信息，将整个山洪形成、发生、演进过程视为高度动态过程加以预测监测，通过山洪灾前预测、临灾预警、发灾预警、险情动态预警四级逐步完成山洪灾害的精细预警。与现有的一步、一指标监测预警技术相比，该方法充分结合山洪灾害的动态性特征与规律，更为科学，减灾实务性更高。
[0006]但是上述技术方案存在以下缺陷：上述方法采用二维潜水波方程对山洪沿程运动进行数值模拟，并且给利用四级预警系统完成了山洪灾害的精细预警。但是该方法局限于山洪灾害研判，没有结合GIS地图信息系统进行全种类的自然灾害预警分析，适用范围较窄。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对
技术介绍
中存在的技术问题，提出一种基于GIS的灾害要素分析预警系统。
[0008]本专利技术的技术方案：一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，包括GIS定位分析模块、力学反演分析模块、人工智能预测模块、安全评价计算模块、灾害预警决策模块和系统维护管理模块。
[0009]GIS定位分析模块基于GIS系统，对特定地图范围内的位置和地理信息进行查询，并且进行统计分析。力学反演分析模块根据岩土体在实际工程荷载作用下监测到的性状变化，采用数值分析方法对GIS定位分析模块监测到的数据，从岩土体的力学特性和初始应力条件进行分析。人工智能预测模块基于深度学习模型，对力学反演分析模块建构的数据采用有限元、离散元数值计算软件，建立数值仿真模型。安全评价计算模块针对人工智能以及机器学习所监测到的模型数据进行预设基础模型的对比分析，并且针对相应的灾害要素进行安全评价。灾害预警决策模块基于安全评价计算模块所得出的实时评价和预警，根据工程力学模型，结合动态监测数据进行安全状态决策。系统维护管理模块设置有定制化安全风险源监测解决方案，并且对系统数据进行可视化输出，对系统的日常运行进行日志记录。
[0010]优选的，GIS定位分析模块包括地理数据信息化子模块、智能网联子模块和 GIS数据统计子模块。
[0011]优选的，力学反演分析模块包括监测参数建立子模块、机器学习子模块和 MARS算法子模块。
[0012]优选的，人工智能预测模块包括数据采集子模块、网络测量子模块和交互式数据汇总子模块。
[0013]优选的，安全评价计算模块包括预设基础数据子模块、数据对比分析子模块和数值模拟子模块。
[0014]优选的，系统维护管理模块包括数据信息管理子模块、数值归纳子模块和系统自检子模块。
[0015]优选的，灾害预警决策模块包括安全状态诊断子模块、预警决策子模块和监测方案设置子模块。
[0016]一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，该系统的运行方法，包括以下步骤：
[0017]S1、GIS分析模块在线采集地图信息，结合气象实时数据，将灾害要素相关的地质数据分析统计并且发送至无线网络数据端。
[0018]S2、力学反演分析模块采用“多变量自适应回归样条方法”的机器学习回归算法，与BPNN神经网络模型有效配合，根据现场实时监测参数的输入，演算输出即时的地理位置安全状况。
[0019]S3、人工智能预测模块结合力学反演分析出的数据模型以及GIS分析模块的历史参数，进行关键数据要素采集，并且结合网络实时数据进行测量分析，实现交互式数据汇总。
[0020]S4、安全评价计算模块根据预设的灾害要素基础数据进行分析对比，并且进行数值模拟，结合具体环境进行安全评价。
[0021]S5、灾害预警决策模块进行数据归纳，最终进行预警决策，在数据库中记性灾害监
测方案选择。
[0022]S6、系统维护管理模块生成日志数据，对各个模块产生的数据信息进行储存并且进行归纳汇总，在预设周期内进行数次系统自检。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：通过设置GIS定位分析模块、力学反演分析模块、人工智能预测模块、安全评价计算模块、灾害预警决策模块和系统维护管理模块，实现了全天候的数据实时反馈，利用GIS定位分析模块提高了系统的监测精度、空间分辨率和监测距离；设置深度学习的力学反演分析模块和人工智能预测模块，缩短数据采集间隔，提高针对不同灾害因素的地类编码能力。通过设置安全评价计算模块，通过高级环境干扰校正，对数据进行整体评价，不受环境因素影响。最终利用灾害预警决策模块实现预警决策，使本专利技术集系统管理、自动化管理、自动化控制和数据管理于一身，运用多种网络通信方式为地质环境灾害的监测预警提供有利支持。解决了现有的预警系统整体演算过程结束于地图标绘，并没有对后期的灾害发生概率进行研判和实时预警的技术问题，并且通过扩大预设数据库，解决了现有技术局限于山洪灾害研判，没有结合GIS地图信息系统进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，其特征在于，包括GIS定位分析模块、力学反演分析模块、人工智能预测模块、安全评价计算模块、灾害预警决策模块和系统维护管理模块；GIS定位分析模块基于GIS系统，对特定地图范围内的位置和地理信息进行查询，并且进行统计分析；力学反演分析模块根据岩土体在实际工程荷载作用下监测到的性状变化，采用数值分析方法对GIS定位分析模块监测到的数据，从岩土体的力学特性和初始应力条件进行分析；人工智能预测模块基于深度学习模型，对力学反演分析模块建构的数据采用有限元、离散元数值计算软件，建立数值仿真模型；安全评价计算模块针对人工智能以及机器学习所监测到的模型数据进行预设基础模型的对比分析，并且针对相应的灾害要素进行安全评价；灾害预警决策模块基于安全评价计算模块所得出的实时评价和预警，根据工程力学模型，结合动态监测数据进行安全状态决策；系统维护管理模块设置有定制化安全风险源监测解决方案，并且对系统数据进行可视化输出，对系统的日常运行进行日志记录。2.根据权利要求1所述的一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，其特征在于，GIS定位分析模块包括地理数据信息化子模块、智能网联子模块和GIS数据统计子模块。3.根据权利要求1所述的一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，其特征在于，力学反演分析模块包括监测参数建立子模块、机器学习子模块和MARS算法子模块。4.根据权利要求1所述的一种基于GIS的灾害要素分析预警系统，其特征在于，人工智能预测模块包括数据采集子模块、网络测量子模块和交互式数据汇总子模块。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦沣，李斌，熊志杰，张大伟，
申请(专利权)人：四川蓉电科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：