一種巖土邊坡地質災害預警系統及方法與流程

本發明涉及地質災害預警，尤其涉及一種巖土邊坡地質災害預警系統及方法。

背景技術：

1、巖土邊坡是指在自然或人為因素作用下形成的具有一定高度和坡度的土體或巖體的斜坡。巖土邊坡的安全與穩定直接關系到工程的安全和經濟性，因此在工程實踐中，對巖土邊坡進行地質災害預警具有重要意義。

2、傳統的邊坡地質災害預警通常采用傳感器測量等監測方式，即通過在邊坡上布設傾角傳感器、應變計、位移傳感器等監測設備，實時監測邊坡的位移、應力、傾斜等變化情況進行預警。

3、然而，地質災害的出現多種多樣，不同的地質類型的巖土邊坡的主要致災因素各不相同，目前單一的監測和預警方式，僅能從宏觀上獲取巖土邊坡的整體監測數據以進行粗略分析，使得在面臨地質結構復雜的巖土邊坡時，難以實現對不同區域的巖土邊坡的針對性監測和精細化預警，從而影響巖土邊坡地質災害預警的準確性。

技術實現思路

1、本發明實施例提供一種巖土邊坡地質災害預警系統及方法，本發明采用如下技術方案：

2、第一方面，提供一種巖土邊坡地質災害預警系統，所述系統包括數據采集模塊、主控模塊和預警模塊；

3、所述數據采集模塊，用于獲取目標巖土邊坡的多源地質數據，并將所述多源地質數據發送至所述主控模塊；

4、所述主控模塊，用于基于所述多源地質數據，將所述目標巖土邊坡劃分為不同地質類型的地質單體，并基于每個所述地質單體的地質類型，確定針對每個所述地質單體的監測設備集群的設備部署策略，并將所述設備部署策略下發至所述數據采集模塊；其中，所述設備部署策略包括針對所述監測設備集群的控制參數以及所述監測設備集群在所述地質單體的部署位置；

5、所述數據采集模塊，用于獲取每個所述地質單體各自對應的監測設備集群基于所述設備部署策略采集的多維災害影響數據，并將每個所述地質單體的多維災害影響數據發送至所述主控模塊；

6、所述主控模塊，用于基于每個所述地質單體的地質類型，確定每個所述地質單體的多維災害影響數據的目標權重矩陣，并基于所述多維災害影響數據和所述目標權重矩陣，得到每個所述地質單體對應的加權風險特征數據；并將每個所述地質單體的加權風險特征數據發送至所述預警模塊；

7、所述預警模塊，用于針對任一所述地質單體，基于所述地質單體的地質類型，在預設的風險評估模型庫中，確定所述地質單體的目標風險評估模型，并將所述地質單體的加權風險特征數據輸入所述目標風險評估模型，輸出得到所述地質單體對應的風險評估結果；并基于每個所述地質單體各自對應的風險評估結果，生成所述目標巖土邊坡的預警信息。

8、在本發明一實施例中，所述多源地質數據包括地質探測數據和遙感數據；所述主控模塊包括特征提取子模塊、特征融合子模塊和地質分類子模塊；

9、所述特征提取子模塊，用于對所述地質探測數據和所述遙感數據進行特征提取，分別得到所述目標巖土邊坡的地質探測特征數據和遙感特征數據；

10、所述特征融合子模塊，用于對所述地質探測特征數據和所述遙感特征數據進行特征融合，得到融合特征數據；

11、所述地質分類子模塊，用于將所述融合特征數據輸入預設的地質分類模型，以將所述目標巖土邊坡劃分為不同地質類型的地質單體。

12、在本發明一實施例中，所述主控模塊包括監測設備確定子模塊和設備部署策略生成子模塊；

13、所述監測設備確定子模塊，用于基于每個所述地質單體的地質類型，確定每個所述地質單體各自對應的多種目標監測設備；并基于每個所述地質單體的地理分布以及預設的采樣距離間隔，確定多種所述目標監測設備各自對應的部署位置；

14、所述設備部署策略生成子模塊，用于針對任一所述地質單體，基于所述地質單體對應的多種所述目標監測設備，確定所述監測設備集群，并基于多種所述目標監測設備各自對應的部署位置和控制參數，生成針對所述地質單體的監測設備集群的設備部署策略。

15、在本發明一實施例中，所述地質類型包括硬質巖邊坡類型、軟土邊坡類型、土質邊坡類型和復合巖土邊坡類型；所述監測設備集群包括針對所述硬質巖邊坡類型的第一監測設備集群、針對所述軟土邊坡類型的第二監測設備集群、針對所述土質邊坡類型的第三監測設備集群、針對所述復合巖土邊坡類型的第四監測設備集群；

16、所述數據采集模塊包括第一數據采集子模塊、第二數據采集子模塊、第三數據采集子模塊、第四數據采集子模塊；

17、所述第一數據采集子模塊，用于獲取所述第一監測設備集群針對所述硬質巖邊坡類型的地質單體采集的第一多維災害影響數據；所述第一多維災害影響數據包括結構面特征數據、巖性數據和地下水運動數據和地震數據；

18、所述第二數據采集子模塊，用于獲取所述第二監測設備集群針對所述軟土邊坡類型的地質單體采集的第二多維災害影響數據；所述第二多維災害影響數據包括土體性質數據、地下水位數據、地震數據和氣候數據；

19、所述第三數據采集子模塊，用于獲取所述第三監測設備集群針對所述土質邊坡類型的地質單體采集的第三多維災害影響數據；所述第三多維災害影響數據包括土體性質數據、地下水位數據、地形坡度數據、植被覆蓋數據和地震數據；

20、所述第四數據采集子模塊，用于獲取所述第四監測設備集群針對所述復合巖土邊坡類型的地質單體采集的第四多維災害影響數據；所述第四多維災害影響數據包括巖土分布數據、地下水運動數據、植被覆蓋數據、地震數據和不同巖土材料的交界面特性數據。

21、在本發明一實施例中，所述預警模塊包括第一模型確定子模塊、第二模型確定子模塊、第三模型確定子模塊和第四模型確定子模塊；

22、所述第一模型確定子模塊，用于在所述地質單體的地質類型為所述硬質巖邊坡類型的情況下，確定所述地質單體的目標風險評估模型為第一風險評估模型；所述第一風險評估模型是基于所述硬質巖邊坡類型的第一樣本地質單體的樣本加權風險特征數據訓練得到的；

23、所述第二模型確定子模塊，用于在所述地質單體的地質類型為所述軟土邊坡類型的情況下，確定所述地質單體的目標風險評估模型為第二風險評估模型；所述第二風險評估模型是基于所述軟土邊坡類型的第二樣本地質單體的樣本加權風險特征數據訓練得到的；

24、所述第三模型確定子模塊，用于在所述地質單體的地質類型為所述土質邊坡類型的情況下，確定所述地質單體的目標風險評估模型為第三風險評估模型；所述第三風險評估模型是基于所述土質邊坡類型的第三樣本地質單體的樣本加權風險特征數據訓練得到的；

25、所述第四模型確定子模塊，用于在所述地質單體的地質類型為所述復合巖土邊坡類型的情況下，確定所述地質單體的目標風險評估模型為第四風險評估模型；所述第四風險評估模型是基于所述復合巖土邊坡類型的第四樣本地質單體的樣本加權風險特征數據訓練得到的。

26、在本發明一實施例中，所述預警模塊包括風險評估子模塊和預警子模塊；

27、所述風險評估子模塊，用于針對任一地質單體，獲取所述目標巖土邊坡中與所述地質單體相鄰的至少一個相鄰地質單體，基于至少一個所述相鄰地質單體的風險評估結果，確定至少一個所述相鄰地質單體針對所述地質單體的風險修正因子；并基于至少一個所述相鄰地質單體的風險修正因子，對所述地質單體的風險評估結果進行修正，得到所述地質單體的風險評估分數；

28、所述預警子模塊，用于基于每個所述地質單體各自對應的風險評估分數，生成所述目標巖土邊坡的預警信息。

29、在本發明一實施例中，所述風險評估結果包括風險類型和風險置信度；

30、所述風險評估子模塊包括風險修正因子確定單元和修正單元；

31、所述風險修正因子確定單元，用于針對任一地質單體，基于所述地質單體和至少一個所述相鄰地質單體的風險類型，確定至少一個所述相鄰地質單體與所述地質單體的災害關聯系數；并基于至少一個所述相鄰地質單體的風險置信度和災害關聯系數，確定至少一個所述相鄰地質單體對所述地質單體的風險修正因子；

32、所述修正單元，用于針對任一地質單體，基于所述地質單體的風險類型和風險置信度，確定初始風險評估分數，并基于至少一個所述相鄰地質單體的風險修正因子對所述初始風險評估分數進行修正，得到所述地質單體的風險評估分數。

33、在本發明一實施例中，所述預警子模塊包括第一預警單元和第二預警單元；

34、所述第一預警單元，用于在任一地質單體的風險評估分數大于第一風險閾值的情況下，生成針對所述地質單體的第一預警信息；

35、所述第二預警單元，用于在各個所述地質單體的風險評估分數之和大于第二風險閾值的情況下，生成針對所述目標巖土邊坡的第二預警信息。

36、在本發明一實施例中，所述預警模塊還包括預警等級確定子模塊和顯示子模塊；

37、所述預警等級確定子模塊，用于基于每個所述地質單體各自對應的風險評估分數，確定每個所述地質單體各自對應的預警等級；

38、所述顯示子模塊，用于對所述目標巖土邊坡進行三維顯示，并基于每個所述地質單體各自對應的預警等級，對每個所述地質單體在所述目標巖土邊坡中的顯示顏色進行調整；其中，不同的預警等級對應不同的顯示顏色。

39、第二方面，基于相同發明構思，提供了一種巖土邊坡地質災害預警方法，運用于如本發明第一方面提出的一種巖土邊坡地質災害預警系統，所述方法包括：

40、所述數據采集模塊獲取目標巖土邊坡的多源地質數據，并將所述多源地質數據發送至所述主控模塊；

41、所述主控模塊基于所述多源地質數據，將所述目標巖土邊坡劃分為不同地質類型的地質單體，并基于每個所述地質單體的地質類型，確定針對每個所述地質單體的監測設備集群的設備部署策略，并將所述設備部署策略下發至所述數據采集模塊；其中，所述設備部署策略包括針對所述監測設備集群的控制參數以及所述監測設備集群在所述地質單體的部署位置；

42、所述數據采集模塊獲取每個所述地質單體各自對應的監測設備集群基于所述設備部署策略采集的多維災害影響數據，并將每個所述地質單體的多維災害影響數據發送至所述主控模塊；

43、所述主控模塊基于每個所述地質單體的地質類型，確定每個所述地質單體的多維災害影響數據的目標權重矩陣，并基于所述多維災害影響數據和所述目標權重矩陣，得到每個所述地質單體對應的加權風險特征數據；并將每個所述地質單體的加權風險特征數據發送至所述預警模塊；

44、所述預警模塊針對任一所述地質單體，基于所述地質單體的地質類型，確定所述地質單體的目標風險評估模型，并將所述地質單體的加權風險特征數據輸入所述目標風險評估模型，輸出得到所述地質單體對應的風險評估結果；并基于每個所述地質單體各自對應的風險評估結果，生成所述目標巖土邊坡的預警信息。

45、綜上，上述巖土邊坡地質災害預警系統及方法具有如下技術效果：

46、本發明實施例提供的一種巖土邊坡地質災害預警系統，主控模塊能夠根據數據采集模塊發送的多源地質數據，將目標巖土邊坡劃分為不同地質類型的地質單體，進而并將每個地質單體的設備部署策略下發至數據采集模塊，使得數據采集模塊根據設備部署策略，能夠實現對各個地質單體的多維災害影響數據的針對性采集，進而有效提高各個地質單體的多維災害影響數據的準確性和全面性；同時，主控模塊通過充分考慮不同災害影響數據對不同地質類型的地質單體的災害影響程度，能夠根據每個地質單體的地質類型，為每個地質單體的多維災害影響數據匹配相應的目標權重矩陣，進而通過目標權重矩陣對多維災害影響數據進行加權，能夠得到更便于模型識別的加權風險特征數據；預警模塊則通過為不同地質類型的地質單體匹配對應的目標風險評估模型，使得目標風險評估模型能夠根據地質單體的加權風險特征數據，實現對地質單體的風險評估結果的準確預測。如此，在面臨地質結構復雜的巖土邊坡時，能夠實現對不同地質類型的地質單體的針對性監測和精細化預警，從而提高巖土邊坡地質災害預警的準確性。