[发明专利]一种基于地面沉降监测的决策与预警方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于地面沉降监测的决策与预警方法及其系统，属于地质测绘的技术领域。

背景技术

地面沉降是一种普遍而又日趋明显的地质现象，行为复杂、由多因素综合作用，与地壳新构造运动、海平面相对上升、火山运动、地下水开采、地表施加荷载、地下工程的施工等因素密切相关。地面沉降会对沉降区域的生态环境、基础设施产生严重的影响，因此必须对地面沉降进行长期监测，并对监测资料进行科学分析，及时发现可能存在的隐患，从而制定合理的防治措施，为城市的现代化进程提供保障。

目前，沉降监控成果多以图纸、报表的形式展示给决策部门，内容单调、可视化不强。沉降灾害的预防不能仅仅是知识层面的应用，还需是管理层次及决策系统的有效运营。因此，亟需建成一个共享开放的地面沉降监控与评判辅助决策系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于地面沉降监测的决策与预警方法及其系统，解决现有技术中地面沉降监控不具备智能化和高速处理的问题，实现高精度对地面沉降监控决策和预警。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种基于地面沉降监测的决策与预警方法，包括以下步骤：

步骤1、设置若干监测点及将监测点定位于监控地图，并对监测点所在地面的沉降进行监测获得监测数据，所述监测数据包括地下水位、地面荷载、沉降量和沉降速率；

步骤2、对监测数据进行统计分析，获得监测数据的特征值；

步骤3、当监测点为一个时，将监测数据结合时效因子建立单测点统计模型；当监测点大于一个时，将监测数据结合时效因子建立多测点统计模型；并将监测数据结合时效因子建立时间序列模型；

步骤4、将监测数据及其特征值代入步骤3所述的单测点统计模型、多测点统计模型和时间序列模型获得各模型参数，由模型参数确定后获得单测点预测模型、多测点预测模型和时间序列预测模型；

步骤5、将沉降量或沉降速率分成若干范围段并在各范围段下配置危害等级数，以生成沉降危害级别评判原则；

步骤6、获得待监测数据及将其结合所述单测点预测模型、多测点预测模型和时间序列预测模型，计算得到各模型下的沉降量或沉降速率；将各模型下的沉降量或沉降速率对照沉降危害级别评判原则，确定监测点所在地面的沉降危害等级数，并进行预警。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3建立时间序列模型具体为：

步骤3-1、对监测数据进行平稳化处理，得到监测数据的平稳序列；

步骤3-2、建立自回归模型，确定自回归模型的阶数；

步骤3-3、对自回归模型进行参数估计得到模型的参数，代入求得的参数值得到时间序列模型。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤3-1平稳化处理是利用差分方法对监测数据进行处理，剔除监测数据中的趋势项获得平稳序列。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤2对监测数据进行统计分析还包括对监测数据的异常值和误差进行检验。

一种基于上述基于地面沉降监测的决策与预警方法的系统，包括：

监测点定位模块，用于将监测点定位于监控地图；

数据获取模块，用于对监测点所在地面沉降进行监控得到监控数据，所述监测数据包括地下水位、地面荷载、沉降量和沉降速率；

数据分析模块，包括数据统计单元、模型建立单元、模型分析单元及预警分析单元，其中所述数据统计单元用于对监测数据统计分析获得监测数据的特征值；所述模型建立单元用于将所述监测数据结合时效因子建立单测点统计模型，及多测点统计模型和时间序列模型；模型分析单元用于将监测数据及其特征值代入单测点统计模型、多测点统计模型和时间序列模型获得各模型参数，由模型参数确定后获得单测点预测模型、多测点预测模型和时间序列预测模型；所述预警分析单元用于生成沉降危害级别评判原则，并将待监测数据分别结合预测模型计算得到各模型下的沉降量或沉降速率；将各模型下的沉降量或沉降速率对照沉降危害级别评判原则，确定监测点所在地面的沉降危害等级数；

显示模块，用于显示监控地图、监测数据及监测点所在地面的沉降危害等级数。

进一步地，作为本发明的一种优选技术方案：所述显示模块将监控数据生产报表或图形进行显示。

本发明采用上述技术方案，能产生如下技术效果：