跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法和装置。所述方法包括获取古滑坡区域历史观测数据，计算时空概率，划分长时间尺度易发性等级；计算出沿雷达视线方向的地表形变速率；进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，划分地表形变速率等级，更新易发性等级，得到风险性等级；分析动力学触发因素，根据短时间尺度古滑坡复活的动力学方程更新风险性等级，得到古滑坡复活风险分级评估模型；将待分析数据输入古滑坡复活风险分级评估模型，输出古滑坡复活风险分级评估结果。以此方式，可以加强古滑坡发育演化机理与动力学触发因素在时域上的动态关联，实现跨时间尺度内外因素耦合关联约束的古滑坡复活风险分级评估。风险分级评估。风险分级评估。

【技术实现步骤摘要】
跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法和装置


[0001]本专利技术一般涉及地理空间数据处理领域，并且更具体地，涉及一种跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法和装置。

技术介绍

[0002]古滑坡是斜坡长期复杂演化过程的产物，物质组成复杂、岩土力学性质特殊，具有极强的隐蔽性和扰动敏感性。古滑坡泛指曾历经一次或多次滑动，在受到外界因素(强降雨、库水位变化)扰动时会再次滑动或具有滑动趋势，不稳定的古滑坡是人类工程活动的潜灾体。我国西南地区因其特殊的地理位置、地形地貌特征和极端气候条件等因素，致使区域内古滑坡失稳及复活所造成的地质灾害日益频发。西南地区地理地质环境(即长时间尺度的因素)与库水、降雨等内外因素耦合诱发的古滑坡失稳复活，其发育、变形影响因素众多、形变破坏机理复杂，随着大量基础设施的建设和外界极端因素(如强降雨、库水位变化等)的影响，滑坡地质灾害呈现日趋严重的趋势。
[0003]由于古滑坡复活灾害带来的广泛性、威胁性、损失性等恶劣影响，其失稳复活风险精准定量评估如今已成为灾前科学预警和主动防灾减灾的必要手段和迫切需求。野外勘测已无法满足对古滑坡复活灾害隐患风险定量评估的需求，利用数据驱动模型进行滑坡易发性分析成为主流。其中，基于机器学习方法的滑坡易发性分析非线性关系数据处理能力强，结合SBAS
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InSAR技术得到的地表形变速率数据，能够跟踪古滑坡失稳复活全生命周期的形变破坏细部信息，寻找二次灾害与灾害链的临界触发点，再进行短时间尺度的动力学模型局部微观分析，提高古滑坡失稳复活隐患风险评估的精准性与可靠性及科学的监测预警能力。
[0004]使用传统的机器学习方法依赖于大量有代表性的数据样本，处理小样本数据易导致风险评估分析结果的欠拟合和过度拟合的问题，同时容易忽略古滑坡复活受外界极端因素(如强降雨、地震等)的影响，评估未与短期动力学触发过程建立动态关联，无法应对诱灾动力学触发因素突发性强、短期触发过程动态随机等情况，且古滑坡复活灾害时空演变信息量较为片面滞后、时效性不足，导致评估结果的随机性、偏移性和盲目性难以避免。
[0005]在长时间尺度古滑坡发育演化过程中对潜在失稳复活特征机理信息进行深入挖掘的同时，古滑坡复活灾害还面临着诱灾动力学触发因素突发性强、短期触发过程动态随机等问题。目前，对于古滑坡滑坡的复活触发过程，尤其是动力学过程研究关注较少。风险评估难以与短期动力学触发过程建立动态关联，以至于机器学习无法准确评估复活风险等级，面向海量待预测潜灾体无法事先精准评估滑坡灾害隐患并实施科学的监测预警措施，最终造成防灾减灾预警和应急时效性不足，损失惨重等痛点问题。

技术实现思路

[0006]根据本专利技术的实施例，提供了一种跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方案。本方案能够加强古滑坡发育演化机理与动力学触发因素在时域上的动态关联，解决单
一尺度评估精准性与可靠性不足的问题，实现孕灾场景复杂以及跨时间尺度内外因素耦合关联约束的古滑坡复活风险分级评估。
[0007]在本专利技术的第一方面，提供了一种跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法。该方法包括：
[0008]获取古滑坡区域历史观测数据，构建古滑坡复活灾害特征评价因子体系，计算古滑坡长期发育演进过程复活灾害发生的时空概率，根据所述时空概率划分长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级；
[0009]获取Sentinel
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1影像数据集，通过SBAS
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InSAR方法计算出沿雷达视线方向的地表形变速率；对所述沿雷达视线方向的地表形变速率进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，并划分地表形变速率等级；以所述地表形变速率等级对应更新所述长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级，得到长时间尺度古滑坡复活风险性等级；所述长时间尺度古滑坡复活风险性等级包括高风险等级；
[0010]将所述高风险等级对应的区域作为古滑坡发育演化的关键节点，在所述关键节点上分析诱发古滑坡复活的动力学触发因素，构建短时间尺度古滑坡复活的动力学方程，并根据短时间尺度古滑坡复活的动力学方程计算出二次灾害下的滑带土残余抗剪强度，更新所述长时间尺度古滑坡复活风险性等级，得到古滑坡复活风险分级评估模型；
[0011]将待分析的古滑坡区域历史观测数据和Sentinel
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1影像数据集输入所述古滑坡复活风险分级评估模型，输出古滑坡复活风险分级评估结果。
[0012]进一步地，所述构建古滑坡复活灾害特征评价因子体系，包括：
[0013]从所述古滑坡区域历史观测数据中提取深部地质条件特征因子与地形地貌条件特征因子；
[0014]对所述深部地质条件特征因子与地形地貌条件特征因子进行归一化；
[0015]计算归一化后的特征因子的滑坡频率比和信息熵权值。
[0016]进一步地，所述通过SBAS
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InSAR方法计算出沿雷达视线方向的地表形变速率，包括：
[0017]对所述Sentinel
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1影像数据集进行干涉像对的配对，得到若干对配对后的干涉像对；
[0018]利用所述若干对配对后的干涉像对生成干涉图，对所述干涉图进行去平处理，对去平后的干涉图进行自适应滤波，并生成相干系数，得到优化后的干涉图；
[0019]将所述优化后的干涉图进行SBAS第一次反演，得到第一次估算的形变速率和残余地形；再对第一次估算的形变速率和残余地形进行SBAS第二次反演，得到时间序列上的位移；再对所述时间序列上的位移进行地理编码，得到沿雷达视线方向的地表形变速率。
[0020]进一步地，所述对所述雷达视线方向的地表形变速率进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，包括：
[0021][0022][0022]其中，V
Slope
为沿坡度方向的地表形变速率；V
Los
为沿雷达视线方向的地表形变速
率；α
s
为方位向和正北方向的夹角；α为斜坡坡向；β为视线与斜坡的夹角；θ为入射角；为斜坡坡度。
[0023]其中，V
Slope
为沿坡度方向的地表形变速率；V
Los
为沿雷达视线方向的地表形变速率；α
s
为方位向和正北方向的夹角；α为斜坡坡向；β为视线与斜坡的夹角；θ为入射角；为斜坡坡度。
[0024]进一步地，所述以所述地表形变速率等级对应更新所述长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级，包括：
[0025]若目标古滑坡区域对应地表形变速率等级的级别高于所述目标古滑坡区域对应古滑坡复活灾害的易发性等级的级别，则将所述目标古滑坡区域对应古滑坡复活灾害的易发性等级的级别更新为所述目标古滑坡区域对应地表形变速率等级的级别；将更新后的古滑坡复活灾害的易发性等级作为长时间尺度古滑坡复活风险性等级；
[0026]所述地表形变速率等级与古滑坡复活灾害的易发性等级的级别数相同。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨时间尺度联合的古滑坡复活风险分级评估方法，其特征在于，包括：获取古滑坡区域历史观测数据，构建古滑坡复活灾害特征评价因子体系，计算古滑坡长期发育演进过程复活灾害发生的时空概率，根据所述时空概率划分长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级；获取Sentinel
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1影像数据集，通过SBAS
‑
InSAR方法计算出沿雷达视线方向的地表形变速率；对所述沿雷达视线方向的地表形变速率进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，并划分地表形变速率等级；以所述地表形变速率等级对应更新所述长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级，得到长时间尺度古滑坡复活风险性等级；所述长时间尺度古滑坡复活风险性等级包括高风险等级；将所述高风险等级对应的区域作为古滑坡发育演化的关键节点，在所述关键节点上分析诱发古滑坡复活的动力学触发因素，构建短时间尺度古滑坡复活的动力学方程，并根据短时间尺度古滑坡复活的动力学方程计算出二次灾害下的滑带土残余抗剪强度，更新所述长时间尺度古滑坡复活风险性等级，得到古滑坡复活风险分级评估模型；将待分析的古滑坡区域历史观测数据和Sentinel
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1影像数据集输入所述古滑坡复活风险分级评估模型，输出古滑坡复活风险分级评估结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建古滑坡复活灾害特征评价因子体系，包括：从所述古滑坡区域历史观测数据中提取深部地质条件特征因子与地形地貌条件特征因子；对所述深部地质条件特征因子与地形地貌条件特征因子进行归一化；计算归一化后的特征因子的滑坡频率比和信息熵权值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过SBAS
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InSAR方法计算出沿雷达视线方向的地表形变速率，包括：对所述Sentinel
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1影像数据集进行干涉像对的配对，得到若干对配对后的干涉像对；利用所述若干对配对后的干涉像对生成干涉图，对所述干涉图进行去平处理，对去平后的干涉图进行自适应滤波，并生成相干系数，得到优化后的干涉图；将所述优化后的干涉图进行SBAS第一次反演，得到第一次估算的形变速率和残余地形；再对第一次估算的形变速率和残余地形进行SBAS第二次反演，得到时间序列上的位移；再对所述时间序列上的位移进行地理编码，得到沿雷达视线方向的地表形变速率。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述雷达视线方向的地表形变速率进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，包括：进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，包括：进行二维形变转换，得到沿坡度方向的地表形变速率，包括：其中，V
Slope
为沿坡度方向的地表形变速率；V
Los
为沿雷达视线方向的地表形变速率；α
s
为方位向和正北方向的夹角；α为斜坡坡向；β为视线与斜坡的夹角；θ为入射角；为斜坡坡度。其中，V
Slope
为沿坡度方向的地表形变速率；V
Los
为沿雷达视线方向的地表形变速率；α
s
为方位向和正北方向的夹角；α为斜坡坡向；β为视线与斜坡的夹角；θ为入射角；为斜坡坡度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以所述地表形变速率等级对应更新所述长时间尺度古滑坡复活灾害的易发性等级，包括：若目标古滑坡区域对应地表形变速率等级的级别高于所述目标古滑坡区域对应古滑坡复活灾害的易发性等级的级别，则将所述目标古滑坡区域对应古滑坡复活灾害的易发性等级的级别更新为所述目标古滑坡区域对应地表形变速率等级的级别；将更新后的古滑坡复活灾害的易发性等级作为长时间尺度古滑坡复活风险性等级；所述地表形变速率等级与古滑坡复活灾害的易发性等级的级别数相同。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据短时间尺度古滑坡复活的动力学方程计算出二次灾害下的滑带土残余抗剪强度，包括：在古滑坡失稳过程中，当滑体处于间歇期和滑动期的临界触发状态时，计算滑带土的抗剪强度：τ
f
＝c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢潇，杨梓溪，薛冰，鄂超，李京忠，刘涛，任婉侠，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：