[发明专利]一种河道滑坡形变识别实现灾害预警的方法与系统

说明书

本发明公开了一种河道滑坡形变识别实现灾害预警的方法与系统。包括：硬件设置部分，在监测点设置阵列传感器，传感器内部由模块组成，姿态监测模块采集坐标、位移和角度数据，数据采用DTU外部传输，使用太阳能供电方案；模型构建部分，利用采集的数据坐标变换后曲面拟合，结合角度数据搭建滑坡区域的三维模型，并划分滑坡区域和非滑坡区域；监测预警部分，采用灰色Verhulst模型预测滑坡区域监测点位移，结合三维模型，实现对滑坡区域的预警和监测。本发明实现低功耗和可靠性的同时降低设备运行成本，三维模型划分滑坡和非滑坡区域，直观把握滑坡体的实时情况，灰色Verhulst模型能够预测下一时刻的滑坡趋势，达到监测和预警相结合的效果。

技术领域

本发明涉及地质监测技术领域，具体涉及一种河道滑坡形变识别实现灾害预警的方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

河道滑坡是一种普遍的全球性的自然地质灾害，具有隐蔽性强、破坏性大的特点，滑坡灾害来临时往往只在分秒之间，预防困难，给人类生命财产安全带来了严重危害。因此，对边坡地质结构的监控成为预防河道滑坡地质灾害的重要课题。

目前，现有技术一比如采用GNSS高精度北斗卫星定位系统作为主要监测手段，以雨量计、测斜仪、温湿度计等仪器作为传感器进行综合辅助进行构建。但是，现有滑坡自动化监测系统存在如下缺陷：首先，对于蠕动型地质条件的土质边坡进行大面积监测，为保证监测系统实现安全预警，需要达到一定的监测密度；采用GNSS监测虽然能够保证监测精度，但大量布置GNSS监测设备，会加大监测系统成本，给监测系统的运行带来很大的成本压力。其次，GNSS监测设备功耗高，较难实现低功耗运行，在目前技术条件下，难于在一定区域内大规模密集布设GNSS监测设备。如果监测设备布设密度不足，对某些滑坡灾害可能无法及时发现。

现有技术二通过设置裂缝传感器，当滑坡裂缝产生时，识别形变，通过摄像机采集二维图片，基于计算机图像学将其转换成三维图，达到监测的目的。其缺点是：首先，监测精度较低，可监测参数单一；其次，只能识别裂缝形变达不到整体监测的效果，无法精确监测滑坡状态，无法建立精确的三维模型；最后，实时性较差，无法预测滑坡趋势。

发明内容

本发明的目的是克服现有方法的不足，提出了一种河道滑坡形变识别实现灾害预警的方法。本发明解决的主要问题：一是针对大面积滑坡监测，为了实现可靠性所需要的过高密度监测布置；二是为了保证监测进度而布置的设备运行成本过高；三是应对野外监测环境无法实现低功耗运行；四是解决精度较低，实时性较差，无法建立三维模型，无法预测滑坡趋势。

为了解决上述问题，本发明提出了一种河道滑坡形变识别实现灾害预警的方法，所述方法包括：

在监测点设置阵列传感器，阵列传感器内部由姿态监测模块、阻抗监测模块、通讯模块和供电模块组成，姿态监测模块采集坐标数据、位移数据和角度数据，阻抗监测模块采集电缆阻抗数据；

将所述姿态监测模块采集的坐标数据进行变换处理，获得所述阵列传感器离散点的坐标数据，并将数据进行DTU外部传输；

将所述阵列传感器离散点的坐标数据进行插值曲面拟合，结合所述角度数据，建立滑坡监测区域的三维模型；

输入所述阵列传感器离散点的坐标数据和所述位移数据，利用支持向量机原理将所述滑坡监测区域三维模型划分为滑坡区域和非滑坡区域，结合该三维模型整体判断滑坡位置；

输入所述阵列传感器离散点的坐标数据和所述位移数据，采用灰色Verhulst模型预测滑坡区域监测点位移，输出下一时刻滑坡位移量，结合所述滑坡监测区域三维模型，实现对整体滑坡监测和预警。

优选地，所述在监测点设置阵列传感器，阵列传感器内部由姿态监测模块、阻抗监测模块、通讯模块和供电模块组成，姿态监测模块采集坐标数据、位移数据和角度数据，阻抗监测模块采集电缆阻抗数据，具体为：