一种滑坡变形程度的判别方法及其系统与流程

本发明涉及滑坡变形阶段判别领域，尤其涉及一种滑坡变形程度的判别方法及其系统。

背景技术：

目前在我国西部地区尤其是贵州省，其地质灾害的发生数量、造成死亡失踪人数及直接经济损失都位居全国前列。从地质灾害类型上看，滑坡又是最主要的灾害类型。因此，分析滑坡的变形程度，进而对滑坡灾害的发生做出预测预警，以避免或减小滑坡造成的不必要的损失，是很有必要的。而滑坡是一个极其复杂的过程，受到各种内在与外界因素的影响。要对某滑坡的变形阶段进行判别，也需要考虑多种随机因素的影响，需要在众多评价因子中选取具有代表性的某些因子来对滑坡变形阶段进行判别，筛选出的判别因子要能够很好地反映出滑坡的变化特性，并且具有互不重复性。

滑坡变形阶段的评判可被视为是一个模糊综合评价问题，而传统的专家评判的方法的准确度不高，适应性不强。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种滑坡变形程度的判别方法及其系统，以解决传统的专家评判的方法的准确度不高，适应性不强的现有技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种滑坡变形程度的判别方法，包括以下步骤：

将滑坡变形程度按大小划分成不同形变阶段，根据变形程度从小到大的顺序构造有序滑坡形变排列；

选取待判断滑坡变形程度的滑坡的评价指标并计算各个评价指标因子的单指标属性测度值，通过层次分析法得到各个评价指标因子的权重值，然后根据各个评价指标因子的权重值和各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值计算滑坡变形综合属性测度值；

根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的形变阶段。

进一步地，有序滑坡形变排列包括蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和临滑阶段。

进一步地，各个评价指标因子具有等级cj形变阶段的正态分布属性测度值为：

其中，ti，j、ui，j表示待估参数，i为滑坡x的第i个评价指标因子测量值。

进一步地，滑坡变形具有属于等级cj形变阶段的综合属性测度值为：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各评价指标的权重向量。

进一步地，根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的变形阶段的计算方法为：

其中，λ为置信度，且λ＝0.7。

依托上述方法，本发明还提出了一种滑坡变形程度的判别系统，包括以下模块：

序列构造模块：用于将滑坡变形程度按大小划分成不同形变阶段，根据变形程度从小到大的顺序构造有序滑坡形变排列；

属性测度值计算模块：用于选取待判断滑坡变形程度的滑坡的评价指标并计算各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值，通过层次分析法计算得到各个评价指标因子的权重值，然后根据各个评价指标因子的权重值和各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值计算滑坡变形综合属性测度值；

滑坡形变阶段确定模块：用于根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的形变阶段。

进一步地，序列构造模块构造的有序滑坡形变排列包括蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和临滑阶段。

进一步地，属性测度值计算模块中各个评价指标因子具有等级cj形变阶段的正态分布属性测度值为：

其中，ti，j、ui，j表示待估参数，i为滑坡x的第i个评价指标因子测量值；

滑坡变形具有属于等级cj形变阶段的综合属性测度值为：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各评价指标的权重向量。

进一步地，滑坡形变阶段确定模块根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的变形阶段的计算方法为：

其中，λ为置信度，且λ＝0.7。

本发明整个工艺步骤精简，通过将滑坡变形分段，再选择滑坡的评价指标并计算它们的属性测度值以及多指标的综合属性测度值，最后通过置信度准则来判断滑坡所属的变形阶段。与传统的专家评判方式相比，本发明结果更加直观、准确。且对于所有的滑坡都可以采用该方法及其系统去判别，适用性强。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的一种滑坡变形程度的判别方法流程图；

图2是本发明计算属性测度值的正态分布形式属性测度函数；

图3(a)(b)(c)(d)分别是本发明实施例中后缘裂缝贯通率、前缘变形程度、地下水动态以及监测或预测位移量的属性测度函数。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明实施例首先公开了一种滑坡变形程度的判别方法，如图1所示，包括以下步骤：

s1、将滑坡变形程度按大小划分成不同形变阶段，根据变形程度从小到大的顺序构造有序滑坡形变排列。

根据变形程度将滑坡形变阶段分为c1、c2、…、ck几个阶段，若cp∩cq＝φ，(p≠q)，则{c1，c2，…，ck}为滑坡形变阶段f的分割，当{c1，c2，…，ck}为滑坡形变阶段f的分割且满足c1＞c2＞…＞ck或者c1＜c2＜…＜ck时，则称{c1，c2，…，ck}为有序滑坡形变排列。本实施例将滑坡形变阶段分为蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段、临滑阶段四个不同阶段，分别以c1到c4构成有序滑坡形变排列。

s2、选取待判断滑坡变形程度的滑坡的评价指标并计算各个评价指标因子的单指标属性测度值，通过层次分析法计算得到各个评价指标因子的权重值，然后根据各个评价指标因子的权重值和各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值计算滑坡变形综合属性测度值。

根据评价指标原则选取能很好反应滑坡变形程度的指标，再采用层次分析法计算得到各个评价指标因子的权重值。能够反映滑坡变形的指标因子有很多，我们需要在众多评价因子当中选取具有代表性的某些因子来对滑坡变形阶段进行判别，筛选出的判别因子要能够很好地反映出滑坡的变化特性，并且具有互不重复性，我们可以根据经验判断来确定判别因子的选取。评价指标因子与形变阶段对应的标准取值范围已知即可得到滑坡变形程度的评价等级标准矩阵：

其中，ai，1，ai，2，…，ai，5表示待测滑坡关于第i个评价指标的阈值，且满足ai，1＜ai，2＜…＜ai，5或ai，1＞ai，2＞…＞ai，5。

由于滑坡变形过程中各评价指标的值变化复杂，因此无法通过线性函数反映出来。而状态分布函数能表达的评价指标值的精度要远高于线性函数，故选择正态分布函数作为滑坡变形阶段判别模型中的属性测试函数。考虑到当各评价指标因子的取值位于接近属性空间最小值的区域时，对应的蠕动阶段的属性测度接近于1；同时，当各评价指标因子的取值位于接近属性空间最大值区域时，对应的临滑阶段的属性测度也接近于1。建立如图2所示的正态分布属性测度函数，其中x轴为指标因子的取值，y轴为概率，四个波形表示不同的滑坡变形阶段。[ai，j，ai，j+1]表示任一滑坡变形中第i个评价指标因子在第j级形变等级的值域区间。根据求取滑坡第i个评价指标在第j级形变等级的姿态分布属性测度值。由图2可知，对于匀速变形阶段和加速变形阶段，ui，j＝(ai，j+ai，j+1)/2，将坐标点(ai，j，0.5)和(ai，j+1，0.5)上述公式可推导出ti，j＝4ln2/(ai，j-ai，j+1)²，其中j＝2，3；对于蠕动阶段，ui，j＝ai，1，将坐标点(ai，2，0.5)代入上述公式可推导出ti，j＝ln2/(ai，1-ai，2)²，其中j＝1；对于临滑阶段，ui，j＝ai，5，将坐标点(ai，4，0.5)代入表上述公式可推导出ti，j＝ln2/(ai，4-ai，5)²，其中j＝4。因为每一个评价指标因子对应该形变等级的属性测试度之和为1，而求取的属性测度值不一定满足该要求，因此需要对μ′i，j进行归一化处理

这样就得到了各个评价指标因子的属性测度值。

假设权重向量w＝{w1，w2，…，wm}，根据单个评价指标因子属性测度值可知，某滑坡变形具有属于等级cj的滑坡变形综合属性测度值为：

s3、根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的形变阶段。

根据置信度准则，即

判断滑坡变形属于哪个阶段，本实施例选择置信度为λ＝0.7。

综上，本发明方法整个工艺步骤精简，通过将滑坡变形分段，再选择滑坡的评价指标因子并计算它们的属性测度值，最后通过置信度准则来判断滑坡所属的变形阶段。得到的结果更加直观、准确。且对于所有的滑坡都可以采用该方法去判别，适用性强。

依托上述方法，本发明还提出了一种滑坡变形程度的判别系统，包括以下模块：

序列构造模块：用于将滑坡变形程度按大小划分成不同形变阶段，根据变形程度从小到大的顺序构造有序滑坡形变排列。

属性测度值计算模块：用于选取待判断滑坡变形程度的滑坡的评价指标并计算各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值，通过层次分析法计算得到各个评价指标因子的权重值，然后根据各个评价指标因子的权重值和各个评价指标因子对应各个形变阶段的属性测度值计算滑坡变形综合属性测度值。

滑坡形变阶段确定模块：用于根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的形变阶段。

本系统使用方便，能够快速准确得到滑坡变形程度所对应的形变阶段，且能够适用于各种滑坡，适用性强。

进一步地，序列构造模块构造的有序滑坡形变排列包括蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和临滑阶段。

进一步地，属性测度值计算模块中各个评价指标因子具有等级cj形变阶段的正态分布属性测度值为：

其中，ti，j、ui，j表示待估参数，i为滑坡x的第i个评价指标因子测量值；

滑坡变形具有属于等级cj形变阶段的综合属性测度值为：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各评价指标的权重向量。

进一步地，滑坡形变阶段确定模块根据置信度准则进行属性识别分析得出滑坡变形程度所对应的变形阶段的计算方法为：

其中，λ为置信度，且λ＝0.7。

综上所述，本系统判断滑坡所属的变形阶段。得到的结果直观、准确，且对于所有的滑坡都可以采用该方法去判别，适用性强。

本实施例以晴隆滑坡为例，将滑坡变形分为蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段、临滑阶段四个不同阶段，分别以c1到c4构成滑坡变形程度属性空间有序分割类。选取后缘裂缝贯通率、前缘变形程度、地下水动态和位移量4个指标作为滑坡变形阶段的评价指标因子，得到如表1所述的滑坡变形判别指标体系。

表1滑坡变形阶段判别指标体系

根据表1构建，各判别指标关于各变形阶段的正态分布形式的属性测度函数。如图3所示，图3(a)是后援裂缝通率，其x轴为通率百分比，y轴为概率，4个波形从左至右依次为蠕动阶段、均速阶段、加速阶段和临滑阶段；图3(b)是前缘变形程度，其x轴为打分分数，按0-10分排列，y轴为概率，4个波形从左至右依次为蠕动阶段、均速阶段、加速阶段和临滑阶段；图3(c)是地下水动态，其x轴为打分分数，按0-10分排列，y轴为概率，4个波形从左至右依次为蠕动阶段、均速阶段、加速阶段和临滑阶段；图3(d)为临滑阶段，其x轴为月位移量，以毫米为单位，y轴为概率，4个波形从左至右依次为蠕动阶段、均速阶段、加速阶段和临滑阶段。通过层次分析法决定评价指标因子的权重值，计算得到权重ωi＝[0.18，0.19，0.27，0.36]。通过计算得到晴隆滑坡对应各变形阶段的属性测试度。计算结果如表2所示。

表2晴隆滑坡判别指标及灾点综合属性测度

再根据置信度准则进行属性识别分析可得出结论，晴隆滑坡处于匀速变形阶段。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。