一种利用地应力进行地质灾害易发性分区的综合遥感方法与流程

本发明涉及地质灾害综合遥感研究领域，具体涉及一种利用地应力进行地质灾害易发性分区的综合遥感方法。

背景技术：

1、地质灾害与人类的发展一直相伴而行，是人类发展这一矛盾中的一个主要因素，其影响范围早已涵盖了农业、工业等诸多领域。不仅山区会有崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害周期性地对生态环境造成不良影响，平原区也会有地面沉降、地面塌陷等地质灾害也会对人类生命财产造成严重危害。

2、目前对地质灾害易发性分区主要采用定性描述分区和统计分区。定性描述性分区是通过野外地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件和危害对象等致灾和承灾对象的分布规律进行调查，然后采用定性描述对致灾条件和承灾对象之间的关系进行定级分区。统计分区是对历史地质灾害资料进行统计整理，通过空间域统计发现地质灾害空间聚集特征，通过时间频谱分析确定地质灾害发生频率。这两种分区法分别关注的是地质灾害的外部表现形式和发生历史。一是野外调查获取相关数据难度大，特别是山区，现场调查工作难以全面展开。二是地质灾害历史数据主要代表过去，当地质灾害发生以后，它所代表的地质灾害形成相关条件其实已经发生了改变，对于预测而言主要体现成一种经验。

3、随着传感器技术的不断发展，遥感影像数据的空间分辨率不断提升，结合30m精度或无人机航测dem数据,为基于高分辨率光学遥感影像数据进行基础地质综合研究特别是为大面积快速自动识别和提取地质作用形变痕迹准备了必要的数据基础，通过构造形迹与地应力作用之间的关系，反演研究区地应力分布规律，寻找地应力与地质灾害的成因关系，进而利用地应力进行地质灾害易发性分区能较好反应地质灾害的本质。

4、现有的遥感、全球导航卫星系统、地面观测等技术，已经为地质灾害预测和预警提供了更加准确和实时的数据支持。例如，通过利用卫星遥感影像数据和地面观测数据，可以实时监测地质灾害发生的情况，及时进行预警和应急响应。此外，人工智能技术的发展也为地质灾害预测和预警提供了新的思路和方法，可以通过对大量的地质数据进行分析和处理，从中提取出有效信息，帮助识别和预测地质灾害的可能性和危险程度。总之，地球观测技术和人工智能技术的发展，将为地质灾害风险评估和管理提供更加准确和全面的支持。但仍存在如下问题：1、目前数据获取和处理成本高昂：高分辨率的遥感影像数据需要大量的成本投入，而对这些数据进行处理和分析也需要耗费大量的时间和人力物力。2、数据不完整：地质灾害的预测和预警需要大量的数据支持，现有方法不能结合不同数据源的信息，使得数据不够全面与准确；3、预测结果可靠性差：现有的方法仍存在一定的不足之处，缺少不同因素之间的相互作用关系的考虑与计算，预测结果不够可靠和准确。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种利用地应力进行地质灾害易发性分区的综合遥感方法，能根据沟谷交角反演水平地应力相对分布规律，并将地应力的计算分解为水平地应力与单位重力单独计算然后再综合分级，便于计算。将地应力综合分级数据与台账数据进行空间统计易于发现地质灾害发育与地应力内在关系，获取的基于地应力的地质灾害易发性分区结果具有较高的可靠性，也便于以图形或表格形式输出，利于进一步分析利用。

2、为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

3、一种利用地应力进行地质灾害易发性分区的综合遥感方法，包括以下步骤：

4、s1：利用dem数据提取沟谷数据，计算沟谷夹角；

5、s2：反演水平地应力，并对其进行标准化；

6、s3：利用dem数据提取斜坡单元，计算坡高，并利用岩性分区数据估算单位重力，对其进行标准化；

7、s4：将地质灾害隐患台账数据进行空间聚类分析，确定斜坡单元标准化数据和水平地应力标准化数据的权重数据；

8、s5：利用权重数据将斜坡单元标准化数据和水平地应力标准化数据加权求和，获得地应力综合分级数据；

9、s6：基于地应力综合分级数据完成地质灾害易发性分区，并在研究区地图上标注易发性等级，输出地质灾害易发性图或表格。

10、进一步的，所述步骤s1具体包括：根据研究区的dem数据利用计算机自动提取沟谷数据；根据研究区的30m精度dem数据或者无人机航拍空间分辨率为0.43米的高程数据，利用计算机自动提取相应精度的水系沟谷线。具体包括dem数据网格化，然后将各网点数据利用水文分析算法获取水系沟谷线状数据；

11、所述沟谷夹角计算具体包括：根据提取的水系沟谷线数据，提取沟谷的两两相交沟谷线段，交计算两线段夹角，取锐角得沟谷夹角。

12、进一步的，所述步骤s2具体包括：利用沟谷夹角反演水平地应力，通过假设地表沟谷与地应力作用有关，于是利用材料破坏的应力准则反演形成现状沟谷分布的应力分布，并初步计算沟谷交点处的水平应力相对大小，作为沟谷交点属性数据。

13、进一步的，所述步骤s2中对水平地应力进行标准化具体包括：利用提取的交点数据中水平地应力数据，采用最大值标准化将地应力数据化至0至1区间内，并作为交点水平地应力分级属性数据。

14、进一步的，所述步骤s3具体包括以下子步骤：

15、s3.1：利用dem数据提取研究区斜坡单元，具体包括提取研究区山脊线，与水系沟谷线进行联合造区提取斜坡单元；

16、s3.2：计算并存储各斜坡单元坡高，具体计算时，将斜坡单元面与dem进行空间叠加分析，提取区内高差极差值作为坡高h属性数据；

17、s3.3：根据研究区高分辨率光学遥感数据自动提取岩层分界线并进行人工修正，具体采用bj-20.8m空间分辨率的光学遥感卫星影像数据，或者利用无人机航拍空间分辨率为0.03米的影像数据。通过空间滤波和边缘线状检测提取研究区线状要素，并通过人工修正后提取区内岩层分区数据；

18、s3.4：进行岩土体密度相对分级获取岩土体相对密度等级数据；通过综合遥感解译，确定各分区岩石类型，由岩石类型解译各区大致土体类型，并根据不同岩石类型主要矿物组成进行相对密度等级划分，将相对密度等级作为各岩层分区属性；

19、s3.5：利用相对密度等级数据与斜坡单元坡高数据估算斜坡单元单位重力；通过公式f＝ρgh，其中f代表斜坡单元单位重力，ρ代表斜坡单元岩土体相对密度，g为重力加速度，h为坡高，计算结果f作为斜坡单元属性数据存储；

20、s3.6：对斜坡单元单位重力进行标准化。具体包括利用步骤s3.5提取的交点数据中斜坡单元单位重力数据，采用最大值标准化将斜坡单元单位重力数据化至0至1区间内，并作为交点斜坡单元单位重力分级属性数据。

21、进一步的，所述步骤s4中具体包括：

22、s4.1：将地质灾害隐患台账数据进行空间聚类分析，将地质灾害分布区域划分为地质灾害隐患高聚集区、中等聚集区和低聚集区；

23、s4.2：根据聚类数据确定将斜坡单元标准化数据和水平地应力标准化数据权重数据，将地质灾害隐患高聚集区、中等聚集区和低聚集区各区中斜坡单元标准化数据和水平地应力标准化数据进行权重拟合，并确定不同应力的权重。

24、进一步的，所述步骤s4.2中包括利用权重数据将斜坡单元标准化数据和水平地应力标准化数据加权求和，获取地应力综合分级数据。

25、进一步的，所述步骤s6中分区操作具体包括：对地应力综合分级数据重新标定至0至1区间，将0至0.35划分为低易发区、0.35至0.7划分为中易发区、将0.7至1.0划分为高易发区。

26、进一步的，所述步骤s6还包括利用计算机图形、属形数据库的综合管理能力，对分区计算结果按相应行业标准进行图形标注成图输出，或者根据后期应用需要以表格的形式进行输出，以满足应用需求。

27、本发明的有益效果：

28、本发明提出来一种利用地应力进行地质灾害易发性分区的综合遥感方法，通过对dem和光学遥感影像数据的综合遥感分析，获取研究区水系沟谷、山脊线、斜坡单元、岩性分区及相关属性数据，从而对水平地应力进行反演，对斜坡单元单位重力进行计算，结合地质灾害历史数据的空间聚类定权方法，将重力和水平重应力进行加权求和，并对加权求和综合地应力数据进行分级，并利用其实现地质灾害易发性分区方法，与定性描述和历史数据统计分区法相比，具有将地质灾害与地应力相联系，从地质灾害的力学成因进行易发性分区的优势，对地质灾害预测预报有一定的参考意义。

29、1、更加准确的地质灾害易发性预测，本发明基于地应力进行地质灾害易发性分区，将水平地应力和斜坡单元单位重力等综合考虑，可以提供更加准确和全面的地质灾害易发性预测结果。具体地，通过根据研究区的dem数据计算沟谷夹角、通过高分辨率光学遥感数据进行岩性分区、计算斜坡单元单位重力等步骤，得到综合地应力分级数据，进而完成基于地应力的地质灾害易发性分区。由于该方案综合分析了不同因素之间的相互作用关系，可以提供更加准确的地质灾害易发性预测结果，为地质灾害风险评估和管理提供科学依据。

30、2、数据获取和处理成本低，本发明可以自动提取沟谷数据、岩层分界线等，大大降低了数据获取和处理的成本。同时，该方案可以自动计算相交沟谷夹角和反演水平地应力等，大大提高了数据处理的效率和自动化程度。具体地，通过自动提取dem数据中的沟谷数据和光学遥感数据中的岩层分界线，可以对这些数据进行自动处理和分析，大大降低了数据获取和处理的成本。此外，通过自动计算相交沟谷夹角、反演水平地应力等，也大大提高了数据处理的效率和自动化程度，减少了人力物力的投入。

31、3、预测结果可视化本发明可以将研究区地质灾害易发性分区进行标注，并以图或表格输出，预测结果更加直观和易于理解。具体地，通过将研究区地质灾害易发性分区进行标注，并以图或表格输出，可以将预测结果呈现在二维或三维空间中，提高了预测结果的可视化程度，使其更加直观和易于理解，方便决策者和使用者进行地质灾害风险评估和管理。

32、4、自动化程度高，本发明可以自动提取数据、计算相交沟谷夹角、反演水平地应力等，大大提高了数据处理的效率和自动化程度。具体地，通过自动提取dem数据中的沟谷数据和光学遥感数据中的岩层分界线，以及自动计算相交沟谷夹角、反演水平地应力等步骤，可以大大提高数据处理的效率和自动化程度，降低了人力物力的投入。

33、5、综合分析多源数据，本发明结合了dem数据、高分辨率光学遥感数据等不同数据源的信息，可以提供更加全面和准确的数据支持。具体地，通过结合dem数据、高分辨率光学遥感数据等不同数据源的信息，包括地形、地质构造、岩性等因素，可以提供更加全面和准确的数据支持，为地质灾害易发性分区提供更加科学的依据。

34、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。