本发明涉及滑坡监测,尤其涉及一种滑坡预警方法及装置。
背景技术:
1、在地质灾害预警场景中,阶跃型滑坡受到降雨、库水位等外界因素的影响,其演化变形过程中累计位移-时间曲线表现出明显的“阶跃型”特征;这类滑坡在演化过程中往往经历多次加速过程,使用传统方法进行滑坡预警分析,其预警值可能在变形曲线陡增阶段高于实际预警级别,增加了虚警率,导致预警结果不准确。
技术实现思路
1、本发明提供一种滑坡预警方法及装置,用以解决现有技术对阶跃型滑坡进行预警分析时的虚警率高,导致预警结果不准确的缺陷,提高了预警准确率。
2、本发明提供一种滑坡预警方法,包括:
3、根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征;所述目标特征用于表示同类滑坡的累计位移与时间之间的关联信息;
4、对所述目标特征进行曲线拟合,得到拟合曲线,并对所述拟合曲线进行切角线分析,得到目标切线角;
5、根据预设切线角预警模型对所述目标切线角识别,得到滑坡预警结果;其中,所述预设切线角预警模型包括多个切线角和多个滑坡预警等级,不同的切线角对应不同的滑坡预警等级。
6、根据本发明提供的一种滑坡预警方法,在所述根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征之前,所述方法还包括:
7、采用dbscan和线性插值算法对所述地表位移监测数据进行清洗,得到新的地表位移监测数据。
8、根据本发明提供的一种滑坡预警方法,所述根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征包括:
9、根据斜率单变点分析算法构造所述地表位移监测数据对应的位移曲线斜率,并确定所述位移曲线的斜率加速度对应的变化值集合;所述变化值集合包括所述位移曲线的阶跃拐点和稳定拐点;
10、根据自动多尺度峰值查找ampd算法和所述变化值集合从所述地表位移监测数据中提取出所述目标特征。
11、根据本发明提供的一种滑坡预警方法,所述地表位移监测数据包括多个监测点和多个时间点,不同的监测点对应不同的时间点;
12、所述根据斜率单变点分析算法构造所述地表位移监测数据对应的位移曲线斜率,并确定所述位移曲线的斜率加速度对应的变化值集合包括:
13、计算相邻监测点分别对应的时间点的中点,得到多个时间中点;所述相邻监测点为所述多个监测点中的至少两个;
14、以各时间中点为中心构造滑动窗口,并根据所述滑动窗口计算所述多个监测点对应的线性回归系数;
15、根据所述线性回归系数计算各监测点对应的斜率加速度,并对所述斜率加速度进行二阶差分运算,根据运算结果确定所述变化值集。
16、根据本发明提供的一种滑坡预警方法,所述根据自动多尺度峰值查找ampd算法和所述变化值集合从所述地表位移监测数据中提取出所述目标特征包括:
17、根据地表位移监测数据计算地表位移速率;
18、对所述地表位移速率进行去趋势处理,得到处理后的地表位移速率,并采用移动窗口计算所述处理后的地表位移速率的局部极大尺度图lsm;
19、对所述lsm进行逐行求和,得到求和值,并根据所述求和值对应移动窗口尺度对lsm进行更新,得到更新后的lsm;
20、根据所述变化值集合和所述更新后的lsm的列标准差确定所述目标特征。
21、根据本发明提供的一种滑坡预警方法,所述对所述拟合曲线进行切角线分析,得到目标切线角包括:
22、通过下式对所述拟合曲线进行坐标和量纲转换,得到所述目标切线角:
23、
24、其中,ai为所述目标切线角,t(i)为第i个等时间间隔的监测数据的时间中点,ti为第i个时间点,△t为时间中点的变化量,△t为时间点的变化量;t(i)通过下式确定:
25、
26、v为等速变形速率,△s(i)为i点前后斜率的增量。
27、本发明还提供一种滑坡预警装置,包括:
28、特征提取模块,用于根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征;所述目标特征用于表示同类滑坡的累计位移与时间之间的关联信息;
29、切线角计算模块,用于对所述目标特征进行曲线拟合,得到拟合曲线,并对所述拟合曲线进行切角线分析,得到目标切线角;
30、预警模块,用于根据预设切线角预警模型对所述目标切线角识别,得到滑坡预警结果;其中,所述预设切线角预警模型包括多个切线角和多个滑坡预警等级,不同的切线角对应不同的滑坡预警等级。
31、本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述滑坡预警方法。
32、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述滑坡预警方法。
33、本发明还提供一种计算机程序产品,包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述滑坡预警方法。
34、本发明提供的滑坡预警方法及装置,通过斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征,再对目标特征进行曲线拟合,并对拟合曲线进行切角线分析,得到目标切线角,最后根据预设切线角预警模型对目标切线角识别,得到滑坡预警结果,实现了同类滑坡早期变形阶段的动态识别,能够有效消减滑坡累计位移-时间曲线的阶跃变形特征,有助于识别阶跃型滑坡所处变形阶段,提高预警准确性,降低虚警率。
1.一种滑坡预警方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的滑坡预警方法,其特征在于,在所述根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征之前,所述方法还包括:
3.根据权利要求1所述的滑坡预警方法,其特征在于,所述根据斜率单变点分析算法和自动多尺度峰值查找ampd算法从地表位移监测数据中提取出目标特征包括:
4.根据权利要求3所述的滑坡预警方法,其特征在于,所述地表位移监测数据包括多个监测点和多个时间点,不同的监测点对应不同的时间点;
5.根据权利要求3所述的滑坡预警方法,其特征在于,所述根据自动多尺度峰值查找ampd算法和所述变化值集合从所述地表位移监测数据所述变化值集合中提取出所述目标特征包括:
6.根据权利要求1所述的滑坡预警方法,其特征在于,所述对所述拟合曲线进行切角线分析,得到目标切线角包括:
7.一种滑坡预警装置,其特征在于,包括:
8.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述滑坡预警方法。
9.一种非暂态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如权利要求1至6任一项所述滑坡预警方法。
10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述滑坡预警方法。