一种边坡监测模型的构建方法技术

技术编号：42219885 阅读：22 留言：0更新日期：2024-07-30 19:00

本发明专利技术提供一种边坡监测模型的构建方法，包括：S1、获取GNSS卫星、雷达以及地面监测模块采集的边坡监测数据；S2、对边坡监测数据进行数据预处理，获得边坡监测数据集；S3、基于边坡监测数据集，采用数字孪生方法构建虚拟边坡监测模型。本发明专利技术可以解决现有的边坡监测方法往往只关注单一数据源的分析，缺乏对多源数据的融合与综合利用，从而难以全面、准确地反映边坡的变形特征和演化规律的的技术问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及边坡监测，具体涉及一种边坡监测模型的构建方法。

技术介绍

1、边坡灾害是指边坡体在地质、气候、人为活动等多种因素影响下发生的失稳破坏现象。边坡作为地表具有侧向临空面的地质体，其稳定性直接关系到人类生命财产安全以及自然环境的稳定。常见的边坡灾害形式包括滑坡、崩塌和泥石流等，这些灾害具有突发性、破坏力大和难以预测的特点，对公路、铁路、建筑等基础设施构成严重威胁。

2、目前，边坡监测预警系统虽然采用了卫星、无人机以及地面传感器等多种技术手段，但仍存在明显的技术缺陷。卫星边坡监测虽然能够覆盖较大的范围，但由于其分辨率和刷新率的限制，往往难以提供高精度的边坡变形数据；无人机系统虽然能够在一定程度上提高监测精度，但其运行成本较高，且受到天气条件的限制，无法实现持续、稳定的监测；地面传感器虽然精度最高，但由于其布设的局限性和环境适应性较差，往往难以覆盖整个边坡区域。

3、因此，现有的边坡监测预警系统在实时性、精度和覆盖范围等方面难以达到理想的效果，导致边坡灾害的预警和防控工作面临巨大挑战。此外，现有的边坡监测方法往往只关注单一数据源的分析，缺乏对多源数据的融合与综合利用，从而难以全面、准确地反映边坡的变形特征和演化规律。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，第一方面，本专利技术提出一种边坡监测模型的构建方法，以解决现有的边坡监测方法往往只关注单一数据源的分析，缺乏对多源数据的融合与综合利用，从而难以全面、准确地反映边坡的变形特征和演化规律的技术问题。</p>

2、本专利技术采用的技术方案是，一种边坡监测模型的构建方法，包括：s1、获取gnss卫星、雷达以及地面监测模块采集的边坡监测数据；

3、s2、对边坡监测数据进行数据预处理，获得边坡监测数据集；

4、s3、基于边坡监测数据集，采用数字孪生方法构建虚拟边坡监测模型。

5、进一步的，所述地面监测模块包括：节段式位移计和雨量计。

6、进一步的，数据预处理包括：对边坡监测数据进行降噪、异常值剔除以及缺失数据补偿。

7、进一步的，步骤s3包括：

8、基于边坡监测数据集，利用统计分析方法生成边坡变形趋势图；

9、从边坡变形趋势图提取边坡变形特征；

10、基于边坡变形特征，采用数字孪生方法，构建虚拟边坡监测模型。

11、进一步的，基于边坡变形特征，采用数字孪生方法，构建虚拟边坡监测模型，包括：

12、根据边坡变形特征，构建虚拟边坡环境；

13、基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的虚拟边坡监测模型。

14、进一步的，基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的虚拟边坡监测模型中，包括：基于地面监测模块实时采集边坡的监测数据，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制。

15、进一步的，在基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的虚拟边坡监测模型中，所述遗传算法中，适应度函数的公式具体如下：

16、

17、其中，w1和w2是权重系数，di表示实际监测到的边坡位移值，表示模型预测的边坡位移值，rj表示实际监测到的降雨量，表示模型预测的降雨量。

18、进一步的，在基于边坡监测数据集，利用统计分析方法生成边坡变形趋势图中，所述统计分析方法包括：

19、基于边坡监测数据集，采用多项式模型构建趋势拟合模型；

20、基于趋势拟合模型，获得边坡变形趋势图。

21、进一步的，所述趋势拟合模型的公式具体如下：

22、d(t)＝a×t2+b×t+c，

23、其中，d(t)表示在时间t内的边坡位移值；a、b、c是多项式的系数；t表示时间序列数据中任意一点。

24、本专利技术还提供一种存储介质，存储有计算机程序，该计算机程序运行时，执行如第一方面所述的边坡监测模型的构建方法。

25、由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：

26、本专利技术提出了一种边坡监测模型的构建方法，首先通过获取gnss卫星、雷达以及地面监测模块采集的多源边坡监测数据，进行数据预处理，采用数字孪生技术构建边坡监测模型。由此方法构建的边坡监测模型，能够充分利用多源数据的优势，同时采用数字孪生技术，提高边坡监测的精度和实时性，以此实现对边坡变形趋势的准确预测和预警，以避免现有技术中的边坡监测方法往往只关注单一数据源的分析，缺乏对多源数据的融合与综合利用，从而难以全面、准确地反映边坡的变形特征和演化规律的技术问题。

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【技术保护点】

1.一种边坡监测模型的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，所述地面监测模块包括：节段式位移计和雨量计。

3.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，数据预处理包括：对边坡监测数据进行降噪、异常值剔除以及缺失数据补偿。

4.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，步骤S3包括：

5.根据权利要求4所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，基于边坡变形特征，采用数字孪生方法，构建虚拟边坡监测模型，包括：

6.根据权利要求5所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的虚拟边坡监测模型中，包括：基于地面监测模块实时采集边坡的监测数据，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制。

7.根据权利要求5所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，在基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的

8.根据权利要求4所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，在基于边坡监测数据集，利用统计分析方法生成边坡变形趋势图中，所述统计分析方法包括：

9.根据权利要求8所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，所述趋势拟合模型的公式具体如下：

10.一种存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序运行时，执行如权利要求1-9任一所述的边坡监测模型的构建方法。

...

【技术特征摘要】

1.一种边坡监测模型的构建方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，所述地面监测模块包括：节段式位移计和雨量计。

3.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，数据预处理包括：对边坡监测数据进行降噪、异常值剔除以及缺失数据补偿。

4.根据权利要求1所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，步骤s3包括：

5.根据权利要求4所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，基于边坡变形特征，采用数字孪生方法，构建虚拟边坡监测模型，包括：

6.根据权利要求5所述的边坡监测模型的构建方法，其特征在于，基于遗传算法，建立实际边坡环境与所述虚拟边坡环境的同步演化机制，获得与所述实际边坡环境响应一致的虚拟边坡监测模型中，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：单佳敏，张轻越，李灿，向籽霖，李聚珍，陈相，史哲，乐晨，康又方，王鹏斌，
申请(专利权)人：重庆电子工程职业学院，
类型：发明
国别省市：

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