一种峡谷区落石危险性评价方法技术

本发明专利技术公开了一种峡谷区落石危险性评价方法，涉及地质灾害预警技术领域，包括以下步骤：将待评价区域划分为若干个均质形态区，并确定各个均质形态区的坡度角频率分布；将均质形态区的坡度角频率分布与根据其所分解的各个高斯分布曲线拟合，得到各个形态单元的坡度角范围，并确定均质形态区中潜在的落石源区；根据待评价区域内的微小形变信息及各个潜在的落石源区，确定重点隐患区及其三维影像模型，并创建重点隐患区的落石频率、弹跳高度和能量三个空间分布栅格模型；根据重点隐患区的三维影像模型中的各个栅格单元的危险度，评价待评价区域的危险度。本发明专利技术实现了落石灾害的区域尺度识别到单体危险性评价，为落石灾害的风险防控提供参考。风险防控提供参考。风险防控提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种峡谷区落石危险性评价方法


[0001]本专利技术涉及地质灾害预警
，具体为一种峡谷区落石危险性评价方法。

技术介绍

[0002]落石，是指在重力作用下，陡崖、陡坡表层局部岩块的崩落，其体积从几立方厘米到数千立方米，崩落后以大小不一的块体和碎屑堆积于坡脚附近。
[0003]落石灾害具有突发性、隐蔽性、致灾严重性等特点，是一种全球性泛生型地质灾害，是我国矿山生产、山区公路、水运交通、山地城镇的重大地质安全隐患。由于落石灾害较强的突发性，使得受灾群众在灾害发生前很难有充足的时间开展风险防范与应急疏散，因此人类对于落石灾害仍处于被动预防态势。为了有效减少落石灾害带来的人员伤亡，通常先行对可能发生落石危险的研究区域进行分析评价，从而达到提前进行规避与重点防范的目的。
[0004]落石灾害危险性评价是对潜在落石灾害的鉴定和表征，并估算其相应的发生频率和破坏程度。目前落石危险性评估流程根据研究范围分为区域落石危险性评价和单体落石危险性评价。其中区域落石危险性评价方法应用较多的为：
[0005](1)专家评判法，由专家结合自己的经验知识对研究区的落石灾害危险性直接做出评价；
[0006](2)因子迭加法，对各个致灾因子的作用程度进行分析，通过叠加绘图实现危险性分区；
[0007](3)指标综合法，根据致灾因子对落石灾害的影响程度，为因子赋予权值，通过数学方法对各个权值进行处理获取综合指标，经过类比分析完成危险性评价。
[0008]上述这些评价方法的局限性在于只能粗略圈定落石灾害的重点区，无法解决落石防治的决策问题。单体落石灾害目前主要以基于物理力学模型获取落石运动过程的物理力学参数实现危险性评价，聚焦了落石灾害的运动方式与过程，但是计算结果受模型精度及输入参数影响较大。
[0009]由此可见，目前落石危险性评价常局限为粗略的区域性评价或针对单体落石的评价，缺乏从区域尺度识别到单体评价的一体化解决方案，因此亟待构建一种融合区域尺度落石源区识别的落石危险性评价方法。
[0010]近年来，光学遥感、InSAR、无人机摄影测量等现代遥感技术逐步发展，极大提升了地质灾害的早期识别效率及准确性。如何发挥多种遥感技术的优势，将多源数据融入落石灾害危险性评价体系中，是由面及点多层次、高精准定位落石隐患区，实现落石灾害危险性由区域到单体精细化评价的关键。
[0011]高陡的地形地貌条件是落石灾害发育的首要内在条件。峡谷地区地貌形态以陡崖陡坡为主，落石隐患点多面广，且多被植被覆盖，给落石灾害防治工作的开展带来极大挑战。
[0012]对于峡谷内的区域大尺度落石灾害识别，传统的人工调查手段和光学遥感解译手
段识别精度高，但严重受限于此类高陡的地形条件。InSAR技术具有大范围连续追踪观测微小地表形变的能力，但受高山峡谷区高植被覆盖率和坡度过陡的影响，特别是峡谷段信号微弱，导致识别结果精度降低。无人机摄影测量技术可以获取高分辨率、高精度数字高程模型，但续航能力差，一次性覆盖面少，不适合大范围的航摄。由此可见，不能靠单一的技术手段来解决落石灾害隐患识别问题。目前落石危险性评价常局限为粗略的区域性评价或针对单体落石的评价，缺乏针对于峡谷地区的从区域尺度识别到单体评价的一体化解决方案。

技术实现思路

[0013]本专利技术提出了一种峡谷区落石危险性评价方法，用于实现峡谷区区域大尺度潜在落石源区识别。
[0014]本专利技术提供一种峡谷区落石危险性评价方法，包括以下步骤：
[0015]将待评价区域划分为若干个均质形态区，提取各个均质形态区的坡度角，并确定各个均质形态区的坡度角频率分布；
[0016]将各个均质形态区的坡度角频率分布均分解为若干个高斯分布曲线，每个高斯分布曲线表征特定的形态单元；将均质形态区的坡度角频率分布与根据其所分解的各个高斯分布曲线拟合，得到各个形态单元的坡度角范围；
[0017]根据均质形态区中的各个形态单元的坡度角范围，确定均质形态区中潜在的落石源区；
[0018]根据待评价区域内的微小形变信息以及所确定的各个潜在的落石源区，提取落石源区中的重点隐患区，并构建重点隐患区的三维影像模型；
[0019]根据重点隐患区的三维影像模型，模拟重点隐患区的三维落石运动轨迹，并创建重点隐患区的落石频率、弹跳高度和能量三个空间分布栅格模型；
[0020]在三个空间分布栅格模型中的每个栅格单元中分别提取落石频率、弹跳高度和能量，对其分别赋予权重后将其加权叠加得到每个栅格单元的危险度；
[0021]根据重点隐患区的各个栅格单元的危险度，评价待评价区域的危险度。
[0022]进一步地，所述将待评价区域划分为若干个均质形态区，提取各个均质形态区的坡度角，并确定各个均质形态区的坡度角频率分布，包括：
[0023]根据所述待评价区域的地质环境条件以及岩土体特征，将待评价区域划分为若干个均质形态区；
[0024]采用数字高程模型DEM提取各个均质形态区的坡度角，并以1
°
为间隔进行重分类；
[0025]各个所述均质形态区的坡度角频率的计算公式如下：
[0026][0027]上式中，A
HMA
为所述均质形态区的总面积；
[0028]A
hβ
为坡度角为β的数字高程模型DEM的总面积之和；根据坡度角β对数字高程模型DEM中的各栅格单元进行加权确定高程模型DEM中的各栅格单元所代表的数字高程模型DEM的总面积。
[0029]进一步地，每个所述高斯分布曲线所表征的特定的形态单元，包括平原形态单元、
缓坡形态单元、陡坡形态单元、悬崖形态单元。
[0030]进一步地，所述根据均质形态区中的各个形态单元的坡度角范围，确定均质形态区中潜在的落石源区，包括：
[0031]当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元、悬崖形态单元，则将悬崖形态单元的坡度角频率分布曲线与陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区；
[0032]当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元，则将陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线与缓坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区；
[0033]当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元，以及两个悬崖形态单元时，则将高度较低的悬崖形态单元的坡度角频率分布曲线与陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区。
[0034]进一步地，所述潜在的落石源区，包括坡度角高于陡坡形态单元的坡度角均值且表面裸露的区域。
[0035]进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于，包括以下步骤：将待评价区域划分为若干个均质形态区，提取各个均质形态区的坡度角，并确定各个均质形态区的坡度角频率分布；将各个均质形态区的坡度角频率分布均分解为若干个高斯分布曲线，每个高斯分布曲线表征特定的形态单元；将均质形态区的坡度角频率分布与根据其所分解的各个高斯分布曲线拟合，得到各个形态单元的坡度角范围；根据均质形态区中的各个形态单元的坡度角范围，确定均质形态区中潜在的落石源区；根据待评价区域内的微小形变信息以及所确定的各个潜在的落石源区，提取落石源区中的重点隐患区，并构建重点隐患区的三维影像模型；根据重点隐患区的三维影像模型，模拟重点隐患区的三维落石运动轨迹，并创建重点隐患区的落石频率、弹跳高度和能量三个空间分布栅格模型；在三个空间分布栅格模型中的每个栅格单元中分别提取落石频率、弹跳高度和能量，对其分别赋予权重后将其加权叠加得到每个栅格单元的危险度；根据重点隐患区的各个栅格单元的危险度，评价待评价区域的危险度。2.根据权利要求1所述的一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于：所述将待评价区域划分为若干个均质形态区，提取各个均质形态区的坡度角，并确定各个均质形态区的坡度角频率分布，包括：根据所述待评价区域的地质环境条件以及岩土体特征，将待评价区域划分为若干个均质形态区；采用数字高程模型DEM提取各个均质形态区的坡度角，并以1
°
为间隔进行重分类；各个所述均质形态区的坡度角频率的计算公式如下：上式中，A
HMA
为所述均质形态区的总面积；A
hβ
为坡度角为β的数字高程模型DEM的总面积之和；根据坡度角β对数字高程模型DEM中的各栅格单元进行加权确定高程模型DEM中的各栅格单元所代表的数字高程模型DEM的总面积。3.根据权利要求1所述的一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于：每个所述高斯分布曲线所表征的特定的形态单元，包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元、悬崖形态单元。4.根据权利要求3所述的一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于：所述根据均质形态区中的各个形态单元的坡度角范围，确定均质形态区中潜在的落石源区，包括：当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元、悬崖形态单元，则将悬崖形态单元的坡度角频率分布曲线与陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区；当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单
元，则将陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线与缓坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区；当均质形态区中的各个形态单元分别包括平原形态单元、缓坡形态单元、陡坡形态单元，以及两个悬崖形态单元时，则将高度较低的悬崖形态单元的坡度角频率分布曲线与陡坡形态单元的坡度角频率分布曲线的交点定义为阈值坡度角，当均质形态区中的某个地区的坡度角大于该阈值坡度角，则该地区为潜在的落石源区。5.根据权利要求4所述的一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于：所述潜在的落石源区，包括坡度角高于陡坡形态单元的坡度角均值且表面裸露的区域。6.根据权利要求1所述的一种峡谷区落石危险性评价方法，其特征在于：应用SBAS
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【专利技术属性】
技术研发人员：占洁伟，俞朝悦，孙月敏，冯彪，杨月乔，蒲长乐，杜彤，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：