本發(fā)明涉及災(zāi)害預(yù)警，具體涉及一種基于雨量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)系統(tǒng)往往依賴于歷史數(shù)據(jù)和靜態(tài)預(yù)警模型，缺少實(shí)時(shí)降雨和實(shí)時(shí)災(zāi)害數(shù)據(jù)的集成；缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新使得傳統(tǒng)預(yù)警系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)反映突發(fā)的降雨事件或新的滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)警反應(yīng)滯后，難以及時(shí)采取有效的預(yù)防措施；且傳統(tǒng)滑坡預(yù)警系統(tǒng)通常使用固定的降雨閾值作為預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，但不同地區(qū)的地質(zhì)條件、降水強(qiáng)度及滑坡歷史等因素可能存在較大差異；固定閾值可能導(dǎo)致預(yù)警系統(tǒng)在某些情況下過(guò)于保守，錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵預(yù)警時(shí)間，或在其他情況下，過(guò)早發(fā)出預(yù)警，導(dǎo)致資源浪費(fèi)；并且傳統(tǒng)系統(tǒng)可能只依賴于降水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)滑坡風(fēng)險(xiǎn)，忽略了地質(zhì)特征（如土壤類型、坡度、植被覆蓋等）對(duì)滑坡易發(fā)性的影響；地質(zhì)環(huán)境的變化對(duì)滑坡災(zāi)害的發(fā)生具有重要影響，單一依賴降水?dāng)?shù)據(jù)可能導(dǎo)致預(yù)測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確，尤其是在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中；以及傳統(tǒng)系統(tǒng)常常采用全局性的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，缺乏針對(duì)不同子區(qū)域的精細(xì)化劃分；由于地理?xiàng)l件和降水差異，不同區(qū)域的滑坡風(fēng)險(xiǎn)差異可能非常大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種基于雨量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)及方法。

2、解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于雨量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，包括：

3、雨量監(jiān)測(cè)單元，所述雨量監(jiān)測(cè)單元用于基于歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)和歷史降水?dāng)?shù)據(jù)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)布設(shè)若干個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)；基于歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)選取若干個(gè)歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)；每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)地理坐標(biāo)和地質(zhì)參數(shù)；

4、雨量采集單元，所述雨量采集單元用于基于所述雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)；基于動(dòng)態(tài)閾值模型通過(guò)所述實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)和每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地質(zhì)參數(shù)確定每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)雨量預(yù)警閾值；

5、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警單元，所述風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警單元用于基于空間插值法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量預(yù)警閾值確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖；基于聚類算法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖和所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地理坐標(biāo)確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群；

6、滑坡分析單元，所述滑坡分析單元用于將所述實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群和所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖進(jìn)行疊加分析，以得到所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡易發(fā)性指數(shù)；基于所述實(shí)時(shí)滑坡易發(fā)性指數(shù)對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域進(jìn)行滑坡易發(fā)性劃分，以得到所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域所對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽；

7、區(qū)域劃分單元，所述區(qū)域劃分單元用于基于所述目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域所對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽進(jìn)行修正，以得到滑坡易發(fā)性地圖；基于所述滑坡易發(fā)性地圖確定滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息。

8、優(yōu)選的，所述雨量預(yù)警閾值包括小時(shí)雨強(qiáng)閾值、累計(jì)24小時(shí)雨量閾值和累計(jì)72小時(shí)雨量閾值；所述易發(fā)性標(biāo)簽包括極低易發(fā)區(qū)域、低易發(fā)區(qū)域、中等易發(fā)區(qū)域、高易發(fā)區(qū)域和極高易發(fā)區(qū)域；所述地質(zhì)參數(shù)包括地形坡度、土壤類型和土地利用類型。

9、優(yōu)選的，基于歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)和歷史降水?dāng)?shù)據(jù)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)布設(shè)若干個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，包括：

10、獲取目標(biāo)區(qū)域的數(shù)字高程模型；基于所述數(shù)字高程模型和所述歷史降水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行地形濕度指數(shù)計(jì)算，以得到所述目標(biāo)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的歷史區(qū)域濕潤(rùn)度分布圖；

11、對(duì)所述歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度估計(jì)，以得到所述目標(biāo)區(qū)域所對(duì)應(yīng)的歷史滑坡災(zāi)害密度云圖；

12、將所述歷史區(qū)域濕潤(rùn)度分布圖和所述歷史滑坡災(zāi)害密度云圖進(jìn)行加權(quán)疊加，以得到歷史滑坡敏感性綜合指數(shù)圖；

13、基于所述歷史滑坡敏感性綜合指數(shù)圖對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域進(jìn)行滑坡敏感性劃分，以得到各子區(qū)域的敏感性標(biāo)簽；其中，所述敏感性標(biāo)簽包括高敏感區(qū)域、中敏感區(qū)域和低敏感區(qū)域；

14、基于所述各子區(qū)域的敏感性標(biāo)簽進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度梯度規(guī)劃，在所述高敏感區(qū)域按第一間距布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在所述中敏感區(qū)域按第二間距布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在所述低敏感區(qū)域按第三間距布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以得到雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布圖；其中，第一間距<第二間距<第三間距。

15、優(yōu)選的，所述動(dòng)態(tài)閾值模型的構(gòu)建過(guò)程，包括：

16、收集歷史滑坡事件發(fā)生前的降雨數(shù)據(jù)，提取每個(gè)滑坡事件對(duì)應(yīng)的小時(shí)雨量、累計(jì)24小時(shí)雨量和累計(jì)72小時(shí)雨量；

17、基于每個(gè)滑坡事件的地質(zhì)數(shù)據(jù)，將所述降雨數(shù)據(jù)劃分為若干個(gè)地質(zhì)條件組；其中所述地質(zhì)數(shù)據(jù)包括巖土體滲透系數(shù)、坡度和植被覆蓋率；

18、對(duì)每個(gè)所述地質(zhì)條件組內(nèi)的降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定每個(gè)地質(zhì)條件組對(duì)應(yīng)的小時(shí)雨量閾值、累計(jì)24小時(shí)雨量閾值和累計(jì)72小時(shí)雨量閾值；

19、基于支持向量機(jī)算法建立所述地質(zhì)數(shù)據(jù)和所述雨量閾值之間的非線性映射關(guān)系，以得到所述動(dòng)態(tài)閾值模型。

20、優(yōu)選的，基于空間插值法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量預(yù)警閾值確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖，包括：

21、對(duì)所述雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集的實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，其中，所述預(yù)處理包括異常值剔除和數(shù)據(jù)平滑處理；

22、基于克里金插值算法，結(jié)合地形高程數(shù)據(jù)和土地利用類型數(shù)據(jù)，對(duì)預(yù)處理后的降雨數(shù)據(jù)進(jìn)行空間插值，以得到所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖。

23、優(yōu)選的，基于聚類算法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖和所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地理坐標(biāo)確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群，包括：

24、提取所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地理坐標(biāo)和所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖中對(duì)應(yīng)位置的雨量風(fēng)險(xiǎn)值；

25、基于密度峰值聚類算法，以所述雨量風(fēng)險(xiǎn)值為權(quán)重，對(duì)所述滑坡災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行聚類分析，以得到若干個(gè)初始簇群；

26、對(duì)每個(gè)所述初始簇群進(jìn)行邊界優(yōu)化，以得到所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群；其中，所述邊界優(yōu)化包括基于地形斷層數(shù)據(jù)的簇群分割和合并。

27、優(yōu)選的，所述滑坡易發(fā)性指數(shù)的計(jì)算公式如下：

28、；

29、其中，表示滑坡易發(fā)性指數(shù)，表示第個(gè)雨量預(yù)警閾值對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，表示第個(gè)雨量預(yù)警閾值的超限倍數(shù)，表示地形坡度修正系數(shù)，表示土壤類型對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)。

30、優(yōu)選的，基于所述目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域所對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽進(jìn)行修正，以得到滑坡易發(fā)性地圖，包括：

31、獲取所述目標(biāo)區(qū)域的地理信息，對(duì)所述地理信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理；其中，所述地理信息包括地形坡度、土壤類型和土地利用類型；

32、基于層次分析法，確定所述地理信息對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽；

33、基于加權(quán)疊加法，將標(biāo)準(zhǔn)化后的所述地理信息和所述滑坡易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行融合，以得到滑坡易發(fā)性地圖。

34、優(yōu)選的，基于所述滑坡易發(fā)性地圖確定滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息，包括：

35、基于所述實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)更新所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖，提取更新后的雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖中各子區(qū)域的雨量風(fēng)險(xiǎn)值；

36、將所述雨量風(fēng)險(xiǎn)值與所述滑坡易發(fā)性地圖中對(duì)應(yīng)子區(qū)域的滑坡易發(fā)性指數(shù)進(jìn)行耦合分析，以得到滑坡風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)；

37、基于所述滑坡風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)，通過(guò)自然間斷法將所述目標(biāo)區(qū)域劃分為五個(gè)預(yù)警等級(jí)，以得到滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息。

38、解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種基于雨量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其適用于所述的一種基于雨量的滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，包括：

39、基于歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)和歷史降水?dāng)?shù)據(jù)在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)布設(shè)若干個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)；基于歷史滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)選取若干個(gè)歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)；每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)地理坐標(biāo)和地質(zhì)參數(shù)；

40、基于所述雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)；基于動(dòng)態(tài)閾值模型通過(guò)所述實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)和每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地質(zhì)參數(shù)確定每個(gè)所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)雨量預(yù)警閾值；

41、基于空間插值法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量預(yù)警閾值確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖；基于聚類算法通過(guò)所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖和所述歷史滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地理坐標(biāo)確定所述目標(biāo)區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群；

42、將所述實(shí)時(shí)滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群和所述實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖進(jìn)行疊加分析，以得到所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域的實(shí)時(shí)滑坡易發(fā)性指數(shù)；基于所述實(shí)時(shí)滑坡易發(fā)性指數(shù)對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域進(jìn)行滑坡易發(fā)性劃分，以得到所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域所對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽；

43、基于所述目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中各子區(qū)域所對(duì)應(yīng)的易發(fā)性標(biāo)簽進(jìn)行修正，以得到滑坡易發(fā)性地圖；基于所述滑坡易發(fā)性地圖確定滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息。

44、本發(fā)明的有益效果如下：

45、（1）本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)基于實(shí)時(shí)降雨數(shù)據(jù)、歷史降水?dāng)?shù)據(jù)和滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)生成實(shí)時(shí)雨量風(fēng)險(xiǎn)分布圖與滑坡易發(fā)性地圖，這種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新可以為災(zāi)害管理人員提供即時(shí)的滑坡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，從而在發(fā)生滑坡災(zāi)害之前采取預(yù)防性措施，提高了預(yù)警的時(shí)效性和準(zhǔn)確性；且通過(guò)布設(shè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)并結(jié)合動(dòng)態(tài)閾值模型和聚類算法，能夠準(zhǔn)確確定目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的滑坡高風(fēng)險(xiǎn)簇群，這樣可以將重點(diǎn)資源集中在滑坡易發(fā)區(qū)域，優(yōu)化災(zāi)害防控的資源配置；

46、（2）本發(fā)明通過(guò)動(dòng)態(tài)閾值模型，結(jié)合歷史降雨數(shù)據(jù)和滑坡災(zāi)害點(diǎn)的地質(zhì)參數(shù)，可以更精確地設(shè)定每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警閾值，避免固定閾值可能導(dǎo)致的預(yù)警失誤或滯后，提升了系統(tǒng)的敏感度和準(zhǔn)確度；且通過(guò)實(shí)時(shí)滑坡易發(fā)性指數(shù)對(duì)各子區(qū)域進(jìn)行滑坡易發(fā)性劃分，生成易發(fā)性標(biāo)簽，能夠幫助政府或管理機(jī)構(gòu)對(duì)每個(gè)子區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行科學(xué)管理，并制定針對(duì)性預(yù)防措施；

47、（3）本發(fā)明通過(guò)目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)參數(shù)對(duì)滑坡易發(fā)性標(biāo)簽進(jìn)行修正，可以進(jìn)一步提升預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，特別是在地質(zhì)特征復(fù)雜的區(qū)域，避免過(guò)度依賴降水?dāng)?shù)據(jù)而忽視地質(zhì)環(huán)境的影響；以及系統(tǒng)生成的滑坡易發(fā)性地圖和預(yù)警信息能夠?yàn)橄嚓P(guān)部門提供科學(xué)依據(jù)，幫助決策者做出更加有效的災(zāi)害預(yù)防、應(yīng)急響應(yīng)和資源調(diào)度決策，從而減少滑坡災(zāi)害對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的威脅。