CN116386281A - 一种滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法，应用于地质灾害监测技术领域。包括：遥感监测模块、数据监测模块、数据分析模块、滑坡预警模块；遥感监测模块通过遥感图像对坡体进行实时监测，数据监测模块对坡体的预警数据进行实时监测，数据分析模块基于实时监测的预警数据判断是否存在异常，对异常数据进行判断是否发生滑坡，滑坡预警模块基于数据分析结果进行预警。本发明同时对遥感图像和降水量、地下水位、地震波、坡体位移进行监测，综合考虑多方面的因素对滑坡隐患进行预警，提高了滑坡灾害预测地判断准确度。
Description
技术领域
本发明涉及地质灾害监测技术领域，更具体的说是涉及一种滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法。
背景技术
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。在众多的地质灾害中，滑坡的危害较大，滑坡经常会给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、甚至是毁灭性的灾难，例如摧毁农田、房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施等，而位于城镇的滑坡常常砸埋房屋，伤亡人畜，毁坏田地，摧毁工厂、学校、机关单位等，并毁坏各种设施，造成停电、停水、停工，常常造成重大损失。滑坡预警系统能够帮助人们提前做好防范措施，减轻滑坡地质灾害的造成的伤害，使人民的生命和财产安全得到保障。因此，对于滑坡灾害的准确预测十分重要。
遥感监测作为先进的环境信息获取技术，在获取大面积同步和动态环境信息方面“快”而“全”，是其他检测手段无法比拟和完成的。遥感监测已经应用于大气、水质监测，海洋油污染事故调查，城市热环境及水域热污染调查，城市绿地、景观和环境背景调查，生态环境调查监测等领域，并且在地质灾害监测种也已经得到了广泛应用。中国专利CN115691057A公开了一种滑坡灾害实时监测预警系统及装置，根据遥感影像生成三维展示的地貌信息，生成对应的栅格后，进行栅格交叉点的坐标记录从而实现滑坡灾害的监测，但是遥感影响的识别难度高，预警准确率偏低，需要人工辅助识别。因此，如何提供一种预警准确率高的滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法，同时对遥感图像和降水量、地下水位、地震波、坡体位移进行监测，综合考虑多方面的因素，设置影响因子对滑坡隐患进行预警，提高预警准确度。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，包括：遥感监测模块、数据监测模块、数据分析模块、滑坡预警模块；遥感监测模块通过遥感图像对坡体进行实时监测，数据监测模块对坡体的预警数据进行实时监测，数据分析模块基于实时监测的预警数据判断是否存在异常，对异常数据进行判断是否发生滑坡，滑坡预警模块基于数据分析结果进行预警。
可选的，遥感监测模块包括：预处理单元、特征提取单元、边界识别单元；预处理单元接收遥感图像并对遥感图像进行预处理，特征提取单元基于预处理后的遥感图像识别坡体特征，边界识别单元基于预处理后的遥感图像识别坡体边界并记录坐标。
可选的，对遥感图像进行预处理具体为对遥感影像进行影像校正、影像拼接、影像融合、地理剪裁。
可选的，数据监测模块包括：降水量数据监测单元、地下水位监测单元、地震波监测单元、坡体位移监测单元；降水量数据监测单元将坡体的降水量数据传输至数据分析模块进行分析，地下水位监测单元将坡体的地下水流量数据传输至数据分析模块进行分析，地震波监测单元将坡体的地震波数据传输至数据分析模块进行分析，坡体位移监测单元将坡体表面的位移数据传输至数据分析模块进行分析。
可选的，坡体位移监测单元为拉尺伸缩报警仪、螺杆式伸缩报警仪、四路位移报警仪、裂缝报警器中的一种或多种，坡体位移监测单元对坡体裂缝的位移进行监测。
可选的，数据分析模块包括数据整合单元和滑坡判断单元，数据整合单元对遥感监测模块和数据监测模块的监测数据进行分析，根据预设的影响权重对不同的数据进行整合，得到滑坡影响因子；滑坡判断单元将监测数据与预设数据阈值对比，滑坡影响因子与预设因子阈值对比，判断是否存在滑坡隐患以及发生滑坡灾害。
可选的，滑坡预警模块包括声光预警单元和远程预警终端，声光预警单元通过声音和提示灯、屏幕对滑坡灾害进行预警，远程预警终端通过无线网络与数据分析模块连接，数据分析模块将预警信息发送至远程预警终端对滑坡灾害进行预警。
一种滑坡灾害隐患遥感预警方法，应用上述任一项所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，包括以下步骤：
S1、采集坡体的遥感图像和监测数据；
S2、基于遥感图像识别坡体边界并进行实时监控；
S3、基于监测数据和坡体边界实时判断是否存在滑坡隐患；
S4、如果存在滑坡隐患进行预警。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种滑坡灾害隐患遥感预警系统及方法，具有以下有益效果：同时对遥感图像和降水量、地下水位、地震波、坡体位移进行监测，综合考虑多方面的因素对滑坡隐患进行预警，能够有效降低监测结果的误判率，提高了滑坡灾害预测地判断准确度；监测系统不依靠人力现场观测以及排查，自动化程度高，具有较高的监测效率和广泛的适用范围，不受区域限制，有效提高了滑坡灾害监测的范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明的滑坡灾害隐患遥感预警系统原理图；
图2为本发明的滑坡灾害隐患遥感预警方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，如图1所示，包括：遥感监测模块、数据监测模块、数据分析模块、滑坡预警模块；遥感监测模块通过遥感图像对坡体进行实时监测，数据监测模块对坡体的预警数据进行实时监测，数据分析模块基于实时监测的预警数据判断是否存在异常，对异常数据进行判断是否发生滑坡，滑坡预警模块基于数据分析结果进行预警。
进一步的，遥感监测模块包括：预处理单元、特征提取单元、边界识别单元；预处理单元接收遥感图像并对遥感图像进行预处理，特征提取单元基于预处理后的遥感图像识别坡体特征，边界识别单元基于预处理后的遥感图像识别坡体边界并记录坐标。
进一步的，对遥感图像进行预处理具体为对遥感影像进行影像校正、影像拼接、影像融合、地理剪裁。
进一步的，数据监测模块包括：降水量数据监测单元、地下水位监测单元、地震波监测单元、坡体位移监测单元；降水量数据监测单元将坡体的降水量数据传输至数据分析模块进行分析，地下水位监测单元将坡体的地下水流量数据传输至数据分析模块进行分析，地震波监测单元将坡体的地震波数据传输至数据分析模块进行分析，坡体位移监测单元将坡体表面的位移数据传输至数据分析模块进行分析。
具体的，降水量数据监测单元实时监测当日坡体所属地区的降水量数据，同时降水量数据监测单元内存储有坡体所属地区的历史降水量数据以及降水量阈值数据。其中，降水量阈值数据通过历史上滑坡灾害前三天的降水量数据得出，将实时有效降水量与降水量阈值数据进行对比，如果实时有效降水量大于降水量阈值数据，则判断滑坡灾害风险为极高，如果实时有效降水量大于降水量阈值数据的80％，则判断滑坡灾害风险为高，如果实时有效降水量低于降水量阈值数据的50％，则判断滑坡灾害风险为低，其他情况则判断为一般，其中，实时有效降水量数据的计算方法为：
式中，W为实时有效降水量数据，W3为三天前降水量数据，W2为两天前降水量数据，W1为一天前降水量数据，W0为当天降水量数据，WT为一天后预计降水量数据。
进一步的，坡体位移监测单元为拉尺伸缩报警仪、螺杆式伸缩报警仪、四路位移报警仪、裂缝报警器中的一种或多种，坡体位移监测单元对坡体裂缝的位移进行监测。
进一步的，数据分析模块包括数据整合单元和滑坡判断单元，数据整合单元对遥感监测模块和数据监测模块的监测数据进行分析，根据预设的影响权重对不同的数据进行整合，得到滑坡影响因子；滑坡判断单元将监测数据与预设数据阈值对比，滑坡影响因子与预设因子阈值对比，判断是否存在滑坡隐患以及发生滑坡灾害。
具体的，遥感监测模块将遥感图像坡体边界坐标发送至数据分析模块，数据分析模块中的滑坡判断单元将实时坐标与原坐标进行对比，得到坐标偏移程度，数据监测单元分别监测降水量、地震波、地下水位、坡体位移数据，滑坡判断单元将实时数据与预设的阈值进行对比，分别监测各项数据是否存在发生滑坡灾害的隐患。同时，数据分析模块中的数据整合单元综合坐标偏移程度、降水量、地震波、地下水位、坡体位移数据，根据历史数据计算出不同数据对滑坡灾害的影响权重，根据影响权重计算得到实时滑坡影响因子，将实时滑坡影响因子与预设因子阈值进行对比，根据对比结果判断滑坡灾害隐患。
进一步的，滑坡预警模块包括声光预警单元和远程预警终端，声光预警单元通过声音和提示灯、屏幕对滑坡灾害进行预警，远程预警终端通过无线网络与数据分析模块连接，数据分析模块将预警信息发送至远程预警终端对滑坡灾害进行预警。远程预警终端可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等无线联网设备。
如图2所示，与图1所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统对应，本发明还公开了一种滑坡灾害隐患遥感预警方法，包括以下步骤：
S1、采集坡体的遥感图像和监测数据；
S2、基于遥感图像识别坡体边界并进行实时监控；
S3、基于监测数据和坡体边界实时判断是否存在滑坡隐患；
S4、如果存在滑坡隐患进行预警。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，包括：遥感监测模块、数据监测模块、数据分析模块、滑坡预警模块；遥感监测模块通过遥感图像对坡体进行实时监测，数据监测模块对坡体的预警数据进行实时监测，数据分析模块基于实时监测的预警数据判断是否存在异常，对异常数据进行判断是否发生滑坡，滑坡预警模块基于数据分析结果进行预警。
2.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，遥感监测模块包括：预处理单元、特征提取单元、边界识别单元；预处理单元接收遥感图像并对遥感图像进行预处理，特征提取单元基于预处理后的遥感图像识别坡体特征，边界识别单元基于预处理后的遥感图像识别坡体边界并记录坐标。
3.根据权利要求2所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，对遥感图像进行预处理具体为对遥感影像进行影像校正、影像拼接、影像融合、地理剪裁。
4.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，数据监测模块包括：降水量数据监测单元、地下水位监测单元、地震波监测单元、坡体位移监测单元；降水量数据监测单元将坡体的降水量数据传输至数据分析模块进行分析，地下水位监测单元将坡体的地下水流量数据传输至数据分析模块进行分析，地震波监测单元将坡体的地震波数据传输至数据分析模块进行分析，坡体位移监测单元将坡体表面的位移数据传输至数据分析模块进行分析。
5.根据权利要求4所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，坡体位移监测单元为拉尺伸缩报警仪、螺杆式伸缩报警仪、四路位移报警仪、裂缝报警器中的一种或多种，坡体位移监测单元对坡体裂缝的位移进行监测。
6.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，数据分析模块包括数据整合单元和滑坡判断单元，数据整合单元对遥感监测模块和数据监测模块的监测数据进行分析，根据预设的影响权重对不同的数据进行整合，得到滑坡影响因子；滑坡判断单元将监测数据与预设数据阈值对比，滑坡影响因子与预设因子阈值对比，判断是否存在滑坡隐患以及发生滑坡灾害。
7.根据权利要求1所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，其特征在于，滑坡预警模块包括声光预警单元和远程预警终端，声光预警单元通过声音和提示灯、屏幕对滑坡灾害进行预警，远程预警终端通过无线网络与数据分析模块连接，数据分析模块将预警信息发送至远程预警终端对滑坡灾害进行预警。
8.一种滑坡灾害隐患遥感预警方法，其特征在于，应用权利要求1-7任一项所述的一种滑坡灾害隐患遥感预警系统，包括以下步骤：
S1、采集坡体的遥感图像和监测数据；
S2、基于遥感图像识别坡体边界并进行实时监控；
S3、基于监测数据和坡体边界实时判断是否存在滑坡隐患；
S4、如果存在滑坡隐患进行预警。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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