一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，包括如下步骤：步骤1)，数据收集包括两部分；第一部分：收集滑坡点数据；第二部分：收集Sentinel

【技术实现步骤摘要】
一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法


[0001]本专利技术属于危险性评判方法
，尤其是涉及一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法


技术介绍

[0002]地质灾害防治管理工作事关人民群众生命财产安全，关系经济社会发展和社会稳定，是一项涉及全局性和基础性的惠民工程，也是一项具有长期性和艰巨性的重大战略任务。近年来，随着计算机技术和地理信息技术的快速发展，滑坡灾害危险评价逐渐成为了研究热点。
[0003]众多学者开展了不同尺度单元的地质灾害危险性评价研究，目前地质灾害危险性评价方法众多，主要分为三类：经验模型、统计分析模型、机器学习模型。
[0004]①
经验模型：经验模型本质就是在大量的历史滑坡数据基础上，深度挖掘数据间的关系，根据影响滑坡各个因子对于滑坡发生的贡献程度，按照一定的标准进行赋值；
②
统计分析模型：统计分析模型就是统计各因子对滑坡危险性的影响程度，滑坡的发生机制很复杂，需要充分考虑多方面的因素，相关的影响因子与最终的评价指标或预测值之间可能存在某种特殊的关联，而这种关联往往以数学公式或计算模型的形式存在；
③
机器学习模型：机器学习是由概率论、统计学、复杂算法等多个学科交叉融合而形成的在人工智能领域，计算机通过大量样本自动改进算法或根据数据与以往经验，优化完善计算机的程序算法性能，并采用归纳和综合的方法来得到逼近客观物理量之间的联系。常见的有决策树模型、支持向量机模型与人工神经元网络模型等。
[0005]以上三类方法证明了其在地质灾害评价中的有效性。但是不同类型的滑坡在形成机理及破坏模式上存在较大的差异，滑坡孕灾机理复杂，受控于内、外多种因素的共同作用，危险性的评估涉及的因素众多，且各个因素对诱发滑坡的影响程度不一，贡献度的值很难准确确定，同时，滑坡灾害因子对滑坡内部结构变形破裂过程的影响作用随着地理环境的变化，呈现出非线性、不平稳的变化特征，如果将这些因子代入模型，可能会出现模型运行速度慢、模型复杂化、模型过拟合等问题，影响模型的评价结果，无法适用地貌复杂的区域滑坡危险性评价。因此，针对滑坡危险性评价体系中评估因子贡献度不确定的问题，需提出一种可行有效方法解决。

技术实现思路

[0006]本专利技术正是为了解决上述问题缺陷，提供一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法。
[0007]本专利技术采用如下技术方案实现。
[0008]一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，本专利技术所述的方法包括如下步骤：
[0009]步骤1)，数据收集包括两部分；第一部分：收集滑坡点数据；第二部分：收集
Sentinel
‑
1A雷达影像数据、精密定轨星历数据、谷歌卫星影像数据、DEM数据、坡度、坡向和曲率数据、断层数据、河流水系数据、地貌类型数据、道路网数据、地震烈度数据；
[0010]步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定；
[0011]步骤3)建立基于双极值模糊集的滑坡灾害危险性评价模型。
[0012]进一步为，本专利技术步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定，包括：
[0013]研究区滑坡危险性评价因子包括：海拔、坡度、到道路的距离、到河流的距离、到断层的距离、坡向和平面曲率、地震烈度指标；
[0014]利用频率比(Frequency Ratio，FR)分析滑坡分布与滑坡条件因子的相关关系，F
FR
为FR的值，F
FR
被定义为滑坡发生与研究区总面积的比；
[0015]如果F
FR
＝1，则认为滑坡与条件因子为一般相关；F
FR
＞1，则认为高相关；F
FR
＜1，则认为低相关，F
FR
的计算公式(1)如下：
[0016][0017]上式中，f
ij
是条件因子j的分类i中滑坡密度；f是整个研究区中滑坡密度；是条件因子j的分类i中滑坡数量；P
ij
是条件因子j的分类i中的面积；P是研究区总面积；P
*
是研究区滑坡发生总数量。
[0018]进一步为，本专利技术步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定，包括：形变速率因子，步骤为：基于SBAS
‑
InSAR技术，选用经配准和裁剪后的103景Sentinel
‑
1A升轨斜距单视复数影像，根据时间基线和垂直基线最优原则，设置时间基线阈值、空间基线；为抑制斑点噪声，采用Minimum Cost Flow解缠方法和Goldstein滤波方法进行干涉处理，得到配准后的组合干涉相位：
[0019][0020]式中：斜距向形变产生的相位，表示地形相位，大气延迟引起的相位，相干噪声造成的相位；将干涉相位表示为两个时相间平均相位速度v和时间t的乘积，并选取没有冗余地形条纹和相位跃变以及远离形变区域的GCP点，进行轨道精炼和重去平，得到第i幅干涉图的相位值
[0021]如式(3)和(4)所示：
[0022][0023][0024]将各时相速度在主、从影像间的积分改写为m
×
n的矩阵B，得到矩阵方程(5)
[0025][0026]由于小基线集差分干涉图采用多主影像策略，矩阵B容易产生秩亏，故利用最小二乘法和奇异值矩阵分解进行形变反演，然后估算和去除大气相位，得到研究区时间序列形变信息，对时序信息地理编码后获取研究区LOS方向的形变速率。
[0027]进一步为，本专利技术所述形变速率结果的数据处理过程包括：
[0028](1)连接线生成；
[0029](2)干涉工作流程；
[0030]该过程对所有配对的干涉像对进行干涉处理，包括相干性生成、去平、滤波和相位解缠等过程，最终所有的数据对都会被配准到超级主影像上，以便为后续第一次反演和第二次反演做准备；
[0031](3)第一次反演
[0032]第一次反演的目的在于使用第一个反演模型计算出剩余高度和位移速度，用来处理复杂的干涉图；第一次反演确定一定数量的永久散射点，然后处理其周围的像素；
[0033](4)第二次反演
[0034]第二次反演的目的是使用第一次反演的线性模型结果来估计大气相位分量，进而去除大气相位分量，拟合得到最终位移速度；
[0035](5)地理编码
[0036](6)InSAR数据处理分析
[0037]针对InSAR地表形变监测结果，采用数学统计理论等方法进行分析，分析监测区地表形变时空演变规律，获得监测区地质灾害形变速率结果。
[0038]进一步为，本专利技术所述步骤3)包括将模糊集的定义域由[0,1]x[0,1]扩展到了[0,1]x[1,0]；设X是有限论域，一个双极模糊集B如下形式(6)：
[0039]B＝{<X,(μ
B
(x),v
B
(x))>|x∈X}
ꢀꢀꢀ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：步骤1)，数据收集包括两部分；第一部分：收集滑坡点数据；第二部分：收集Sentinel
‑
1A雷达影像数据、精密定轨星历数据、谷歌卫星影像数据、DEM数据、坡度、坡向和曲率数据、断层数据、河流水系数据、地貌类型数据、道路网数据、地震烈度数据；步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定；步骤3)建立基于双极值模糊集的滑坡灾害危险性评价模型。2.根据权利要求1所述的一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，其特征在于，步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定，包括：研究区滑坡危险性评价因子包括：海拔、坡度、到道路的距离、到河流的距离、到断层的距离、坡向和平面曲率、地震烈度指标；利用频率比(Frequency Ratio，FR)分析滑坡分布与滑坡条件因子的相关关系，F
FR
为FR的值，F
FR
被定义为滑坡发生与研究区总面积的比；如果F
FR
＝1，则认为滑坡与条件因子为一般相关；F
FR
＞1，则认为高相关；F
FR
＜1，则认为低相关，F
FR
的计算公式(1)如下：上式中，f
ij
是条件因子j的分类i中滑坡密度；f是整个研究区中滑坡密度；是条件因子j的分类i中滑坡数量；P
ij
是条件因子j的分类i中的面积；P是研究区总面积；P
*
是研究区滑坡发生总数量。3.根据权利要求2所述的一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，其特征在于，步骤2)滑坡灾害危险评价因子的确定，包括：形变速率因子，步骤为：基于SBAS
‑
InSAR技术，选用经配准和裁剪后的103景Sentinel
‑
1A升轨斜距单视复数影像，根据时间基线和垂直基线最优原则，设置时间基线阈值、空间基线；为抑制斑点噪声，采用Minimum Cost Flow解缠方法和Goldstein滤波方法进行干涉处理，得到配准后的组合干涉相位：式中：斜距向形变产生的相位，表示地形相位，大气延迟引起的相位，相干噪声造成的相位；将干涉相位表示为两个时相间平均相位速度v和时间t的乘积，并选取没有冗余地形条纹和相位跃变以及远离形变区域的GCP点，进行轨道精炼和重去平，得到第i幅干涉图的相位值如式(3)和(4)所示：
将各时相速度在主、从影像间的积分改写为m
×
n的矩阵B，得到矩阵方程(5)由于小基线集差分干涉图采用多主影像策略，矩阵B容易产生秩亏，故利用最小二乘法和奇异值矩阵分解进行形变反演，然后估算和去除大气相位，得到研究区时间序列形变信息，对时序信息地理编码后获取研究区LOS方向的形变速率。4.根据权利要求3所述的一种利用双极值模糊集评判滑坡灾害危险性的方法，其特征在于，所述形变速率结果的数据处理过程包括：(1)连接线生成；(2)干涉工作流程；该过程对所有配对的干涉像对进行干涉处理，包括相干性生成、去平、滤波和相位解缠等过程，最终所有的数据对都会被配准到超级主影像上，以便为后续第一次反演和第二次反演做准备；(3)第一次反演第一次反演的目的在于使用第一个反演模型计算出剩余高度和位移速度，用来处理复杂的干涉图；第一次反演确定一定数量的永久散射点，然后处理其周围的像素；(4)第二次反演第二次反演的目的是使用第一次反演的线性模型结果来估计大气相位分量，进而去除大气相位分量，拟合得到最终位移速度；(5)地理编码(6)InSAR数据处理分析针对...

【专利技术属性】
技术研发人员：喜文飞，郭峻杞，杨志全，许汉华，钱堂慧，黄丹，张鸣宇，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：