一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法及系统与流程

本发明涉及地质灾害预警，具体为一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法及系统。

背景技术：

1、滑坡灾害是一种常见的自然灾害，对人类生活和财产安全构成严重威胁。随着全球气候变化和人类活动的影响，滑坡灾害的频发和严重性日益增加。传统的滑坡监测和预警方法主要依赖于地质学家的现场调查和简单的监测设备，这些方法往往无法提供实时、准确的滑坡预警信息。绝大多数崩滑灾害的形成都得经历从出现变形迹象到逐渐发展和最终失稳破坏的过程，在此过程中变形是最明显、容易观测到的现象。这种变形通常表现为地表的裂缝、地形的变化、地面的沉降或抬升等。随着时间的推移，这些变形迹象会逐渐加剧，表明滑坡体的稳定性正在持续下降。因此，对这些变形迹象的监测和分析对于早期识别和预防崩滑灾害至关重要。

2、现有的预测技术虽然可以在一定程度上在灾害发生前进行预测，但是现有技术任然存在一定缺点，传统的滑坡监测方法通常无法实时监测滑坡动态，导致预警信息反应时间慢，无法有效预防灾害发生。由于缺乏高精度的监测设备和先进的数据分析方法，传统方法在预测滑坡的具体时间和规模方面准确性不足。传统的滑坡监测方法往往只能覆盖有限的区域，难以实现大范围的滑坡监测。现有技术在数据处理和分析方面较为简单，缺乏深入的数据挖掘和模式识别能力，难以准确判断滑坡的发展趋势。传统的滑坡预警系统功能单一，缺乏多层次、综合性的预警机制，无法有效应对复杂多变的滑坡情况。

3、因此亟需一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：现有的崩滑灾害预警方法方法存在地形复杂难以预测，预测慢，以及如何实现多层次精确预警避免灾害造成损失的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，包括配置传感器采集环境数据和移位数据；根据滑坡移位历史数据构建多层次预警模型，确定第一级预警；根据滑移状态确定第二级预警，并进行自动预警。

4、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述配置传感器包括选择山坡上的崩滑关键位置配置传感器，崩滑关键位置包括裂缝、滑坡体边缘、滑坡体中心以及山脚，采取分布式传感器布局，传感器沿山坡的垂直和水平方向分布，构成直角坐标系型的分布形式，每个观测点配置7个传感器。

5、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述构建多层次预警模型包括构建斜坡阶段判定模型、位移计算模型以及切线角计算模型；所述斜坡阶段判定模型表示为：

6、

7、其中，ai表示在时间点i的切线角，通过以为数据计算得出，表示时间点i的切线角的季节性平均值，n表示时间序列的长度；所述位移计算模型表示为：

8、

9、其中，xphysical(t)表示在时间t的物理位移值，x0表示初始位移值，vmaterial(t′)表示基于斜坡材料属性和地质条件的速度函数；所述切线角计算模型表示为：

10、

11、其中，δx(i)表示在时间点i的位移变化量，δt(i)表示时间变化量，vavg表示平均速度，α表示调节参数，δv(i)表示在时间点i的速度变化量。

12、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述构建多层次预警模型还包括结合斜坡阶段判定模型、位移计算模型以及切线角计算模型构建风险评估模型，表示为：

13、

14、其中，g(xphysical(t))表示滑坡的位移风险，表示滑坡的动态变化风险，ω1,ω2,ω3表示权重系数。

15、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述确定第一级预警包括输入待预测数据进行预测，当c(t)＜20，则视为无崩滑风险，当20≤c(t)＜30，则视为可能存在崩滑风险，进行滑移状态判断，当c(t)≥30，则视为一定存在崩滑灾害。

16、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述滑移速度判断包括通过传感器连续采集三次数据，识别为可能存在崩滑风险则设定采集间隔为2小时，识别为一定存在崩滑风险则设定采集间隔为12小时，将数据输入时间序列滑移分析模型，识别第一阶段时间采集间隔内的变形速率，当变形速率＞0.00042m/s则视为一定会发生崩滑灾害，当变形速率＜0.00038m/s，则视为不会发生崩滑灾害，0.00038m/s＜当变形速率＜0.00042m/s，则根据第二阶段判断加速度，当加速度超过0.001m/s2，则视为一定会发生崩滑灾害。

17、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的一种优选方案，其中：所述自动预警包括当确认存在崩滑灾害则进行预警，预警内容包括预警级别、变形速率、滑移加速度以及滑移位置，当检测到可能存在崩滑风险时进行第一轮预警，进行人员撤离，确认存在崩滑灾害后根据滑移速度确定灾害范围。

18、本发明的另外一个目的是提供一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警系统，其能通过对滑坡变形演化过程的追踪与自动识别，构建基于演化过程的滑坡综合预警模型，提升预测精度，解决了目前的崩滑灾害预警方法含有预警精度不足造成经济损失的问题。

19、作为本发明所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警系统的一种优选方案，其中：包括数据采集模块，第一预警模块，第二预警模块；所述数据采集模块通过在崩滑关键分布式配置传感器获取环境数据和移位数据；所述第一预警模块根据滑坡移位历史数据构建多层次预警模型，初步确定是否存在崩滑灾害；所述第二预警模块通过对滑移速度和滑移加速度进行二次确定是否存在崩滑灾害，并进行预警。

20、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序是实现改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的步骤。

21、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的步骤。

22、本发明的有益效果：本发明提供的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法通过对滑坡变形演化过程的追踪与自动识别，构建基于演化过程的滑坡综合预警模型，准确预测崩滑灾害的发生以及位置。多层次模型可以根据滑坡的不同阶段和状态，提供不同级别的预警，从而使预警更加精准和及时。通过在山坡上的关键位置配置多个传感器，实现对滑坡体的高精度监测。本发明在预测精度和预测反应速度方面都取得更加良好的效果。

技术特征：

1.一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述配置传感器包括选择山坡上的崩滑关键位置配置传感器，崩滑关键位置包括裂缝、滑坡体边缘、滑坡体中心以及山脚，采取分布式传感器布局，传感器沿山坡的垂直和水平方向分布，构成直角坐标系型的分布形式，每个观测点配置7个传感器。

3.如权利要求2所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述构建多层次预警模型包括构建斜坡阶段判定模型、位移计算模型以及切线角计算模型；

4.如权利要求3所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述构建多层次预警模型还包括结合斜坡阶段判定模型、位移计算模型以及切线角计算模型构建风险评估模型，表示为：

5.如权利要求4所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述确定第一级预警包括输入待预测数据进行预测，当c(t)＜20，则视为无崩滑风险，当20≤c(t)＜30，则视为可能存在崩滑风险，进行滑移状态判断，当c(t)≥30，则视为一定存在崩滑灾害。

6.如权利要求5所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述滑移速度判断包括通过传感器连续采集三次数据，识别为可能存在崩滑风险则设定采集间隔为2小时，识别为一定存在崩滑风险则设定采集间隔为12小时，将数据输入时间序列滑移分析模型，识别第一阶段时间采集间隔内的变形速率，当变形速率＞0.00042m/s则视为一定会发生崩滑灾害，当变形速率＜0.00038m/s，则视为不会发生崩滑灾害，0.00038m/s＜当变形速率＜0.00042m/s，则根据第二阶段判断加速度，当加速度超过0.001m/s2，则视为一定会发生崩滑灾害。

7.如权利要求6所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法，其特征在于：所述自动预警包括当确认存在崩滑灾害则进行预警，预警内容包括预警级别、变形速率、滑移加速度以及滑移位置，当检测到可能存在崩滑风险时进行第一轮预警，进行人员撤离，确认存在崩滑灾害后根据滑移速度确定灾害范围。

8.一种采用如权利要求1～7任一所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的系统，其特征在于：包括数据采集模块，第一预警模块，第二预警模块；

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法及系统，涉及地质灾害预警技术领域技术领域，包括配置传感器采集环境数据和移位数据；根据滑坡移位历史数据构建多层次预警模型，确定第一级预警；根据滑移状态确定第二级预警，并进行自动预警。本发明提供的改进的滑坡切线角算法的崩滑灾害预警方法通过对滑坡变形演化过程的追踪与自动识别，构建基于演化过程的滑坡综合预警模型，准确预测崩滑灾害的发生以及位置。多层次模型可以根据滑坡的不同阶段和状态，提供不同级别的预警，从而使预警更加精准和及时。通过在山坡上的关键位置配置多个传感器，实现对滑坡体的高精度监测。本发明在预测精度和预测反应速度方面都取得更加良好的效果。

技术研发人员：杨文敬,杨松,冯啸,杨坤燚,梁琦,赵超,郭茂
受保护的技术使用者：云上贵州大数据产业发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17