[發明專利]一種基于GIS區域降雨型滑坡早期預警方法

有效

• 申請號: 202210439744.8
• 申請日: 2022-04-25
• 公開（公告）號: CN114863643B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 黃佳璇;杜偉超;金韶霞
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G01N33/24;G01B7/16;G01B7/02;G01W1/14
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 徐超

1.一種基于GIS區域降雨型滑坡早期預警方法，其特征在于：其包括以下步驟：1)基于時序InSAR技術對區域降雨型滑坡進行動態監測，劃分區域降雨型滑坡的危險性等級，具體步驟包括：

1.1)采用時序InSAR技術對區域降雨型滑坡進行地表持續形變監測，通過在SAR圖像中尋找高散射特性的點作為永久散射點或相干點，提取出研究區域的地表形變信息，獲得在長時間序列上的地表形變位移值，根據降雨型滑坡在遙感監測結果的時空連續性特征進行濾波分析，去除地表形變位移值中非巖土體移動產生的形變值，包括人類活動和植被生長，提取出區域內的巖土體移動位移值；

1.2)基于巖土體移動位移值計算區域降雨型滑坡的形變速率值，計算區域降雨型滑坡的形變速率值的步驟包括：

1.2.1)基于巖土體移動位移值獲取該地區地表視線向形變速率V_los、垂直速率值V_v和水平速率值V_h；

1.2.2)基于地表視線向形變速率V_los、垂直速率值V_v和水平速率值V_h計算形變速率值V_slope，計算公式為：

公式中，α表示沿坡面滑動位移速率方向與地面水平方向夾角；

1.3)對區域內已知降雨型滑坡清單和滑坡影響因素在GIS系統中進行遙感解譯，將遙感解譯結果作為滑坡影響因子，采用二元邏輯回歸模型研究各影響因素對區域降雨型滑坡影響比重以及發生滑坡的可能性大小，建立區域滑坡危險性評價模型，采用二元邏輯回歸模型研究各影響因素對區域降雨型滑坡影響比重以及發生滑坡的可能性大小的具體步驟為：

1.3.1)將清單的降雨型滑坡作為樣本，將樣本隨機均分為訓練樣本和驗證樣本，在訓練樣本時，設定滑坡發生的概率為P，不發生概率為1-P，P取值范圍為(0，1)；在二元邏輯回歸模型中，滑坡災害的發生區域因變量的取值為1，滑坡災害不發生區域因變量取值為0，采用Logit變換的方式對P值的取值形式進行變換使得變換后P值的取值范圍變化為(-∞，+∞)，變化形式為：

Logit?P＝ln(P/(1-P))＝β₀+β₁x₁+β₂x₂+…+β_ix_i?(2)

式中，P為滑坡發生的概率；β₀為常數項；β_i為邏輯回歸模型的回歸系數，是x_i的估計參數；x_i表示自變量，即滑坡的各影響因素，計算出滑坡發生的概率P：

1.3.2)通過多次迭代，得到各影響因子的回歸系數β_i；

1.3.3)將各影響因子的回歸系數β_i代入式(2)中，計算得到各樣本單元滑坡發生概率P值，訓練樣本中滑坡發生概率預測值大于0.5的表示發生滑坡區域，小于0.5的表示未發生滑坡區域；

1.3.4)將訓練樣本結果與驗證樣本進行對比，計算邏輯回歸模型的預測精度，若判對率在80％以上，則表示通過檢驗，該預測值則為滑坡發生概率值；

1.4)根據步驟1.2)中獲得的形變速率值劃分區域降雨型滑坡危險性等級，即劃分區域降雨型滑坡危險性等級后，通過現場調查的方式進行驗證，如若驗證不正確，則返回步驟1.3)，如若驗證成功，則進行下一步；

2)采用實驗方式分析不同時段累積降雨量對滑坡破壞機理的影響，建立區域降雨預警模型，確定以降雨量為閾值的降雨預警指標，具體步驟為：

2.1)采用室內實驗模型的方法建立不同勻質邊坡模型，將最易產生滑坡的坡度設定為邊坡模型的邊坡坡度，在邊坡模型中埋設位移計測定位移變形值，埋設孔隙水壓力傳感器測降雨入滲過程中坡體孔隙水壓力變化，采用降雨測噴裝置，在坡體下方預設海綿和透水石，通過控制降雨強度、降雨時間降雨間隔時間的方式對邊坡模型進行實驗，直至邊坡模型出現貫通滑動面為止，記錄總降雨量R和位移值s；

2.2)根據總降雨量R設定不同降雨強度下的總降雨量預警閾值R_m；

2.3)取失穩狀態土體土樣，采用直剪實驗，測定穩時的內摩擦角φ和黏聚力c在不同降雨強度條件下的變化，繪制曲線擬合函數，F＝f(c,φ)，將該擬合曲線設定為失穩破壞包線F_m，設定超過該范圍為失穩滑動區域；

2.4)通過位移計測土體的位移變化值，設定在不同降雨強度下的位移值s為位移預警閾值s_m；

2.5)基于兩種土質總降雨量R與不同降雨強度變化，土體內摩擦角和黏聚力c與不同降雨強度變化、和土體的位移變化值，設定基于總降雨量R、基內摩擦角和黏聚力c的擬合虛線F和位移值s三個預警閾值；

2.6)基于區域降雨型滑坡危險性劃分等級C，以降雨作為滑坡的觸發機制，按照統計指標建立的按曲線關系變化的閾值：P＝f(C,R,F,s)，進而確定以降雨量為閾值的降雨預警指標；

3)采用GIS技術將區域降雨型滑坡危險性等級和降雨預警指標相結合，建立區域降雨型滑坡預警預報系統，進而實現區域降雨型滑坡早期預警。