[发明专利]一种城市岩溶致陷因子定量识别和灾害风险评估方法

说明书

本发明提供一种城市岩溶致陷因子定量识别和灾害风险评估方法。该方法包括：根据研究区的长时序TerraSAR‑X高分辨SAR影像，提取所述研究区的地表形变速率和地表位移时序；建立地表位移时序与地下水位时序、长江水位时序之间的交叉小波变换模型，从特殊点位尺度定量提取时滞效应；建立地表形变速率和所有潜在影响因子各分级的确定性系数之间的空间地理探测模型，计算得到的空间分异程度从空间尺度上确定所有潜在影响因子对岩溶地表塌陷的影响程度；联合逐点多时序分析结果和空间分异因子探测结果选取重要影响因子；建立岩溶地表塌陷事件与地表形变速率、重要影响因子的确定性系数之间的二元逻辑回归模型，实现对研究区的岩溶地表塌陷进行风险分区。

技术领域

本发明涉及地质灾害监测、机理分析和灾害评估技术领域，尤其涉及一种城市岩溶致陷因子定量识别和灾害风险评估方法。

背景技术

岩溶地表塌陷是指覆盖在溶蚀洞穴之上的松散土体，在自然因素或人为因素作用下突发性下沉而形成圆锥形塌陷坑的一种地质灾害。岩溶地表塌陷事件不仅会直接造成经济损失，还会严重危害居民区、交通、工程建设和供水的安全。

目前的岩溶地表监测技术方法主要是围绕岩溶发育程度(溶洞、裂隙、溶槽的发育和分布)、上覆土结构和厚度、水文动力(地下水水位、水/气压力、流速/向、坡降、PH值等)以及地表位移来开展岩溶塌陷调查和监测的。监测技术方法主要包括接触式原位监测传感器、地质雷达、光纤技术、时域反射技术、综合物探法、GPS观测等。这些方法直接面向对象监测，监测精度高，但由于密集的城市建设和自然侵蚀过程导致频繁的地貌变化，使得上述物原位接触性(甚至破坏性)的现场监测或调查方法在广域岩溶地表监测上存在工作效率低下、密度不足的问题。鉴于岩溶地表塌陷影响因子层的结构和层次非常明晰，目前我国对岩溶地表塌陷灾害的风险评估主要是基于层次分析法(AHP)法进行的。然而这种定性方法过于依赖专家对各因子层的打分，且没有顾及与塌陷坑相伴相生的地表形变因素的影响，对缺少先验信息的地区，这类方法的盲目性较大。

发明内容

针对传统方法难以对广域岩溶地表塌陷的潜在影响因子进行定量识别以及灾害风险等级分区的问题，本发明提供一种城市岩溶致陷因子定量识别和灾害风险评估方法，充分利用高时空分辨率、长时序的地表形变结果，实现了不同水系对岩溶地表塌陷的影响程度的定量识别，以及所有潜在影响因子对岩溶地表塌陷的影响程度的定量识别，在此基础上，通过建立二元逻辑回归模型和基于加权角值变形法(Weighted AngularDistortion，WAD)分别实现了对研究区的岩溶地表塌陷的风险分区。

本发明提供一种城市岩溶致陷因子定量识别和灾害风险评估方法，包括以下步骤：

步骤1：根据研究区的长时序TerraSAR-X高分辨SAR影像，利用StaMPS-SBAS方法提取所述研究区的地表形变速率和地表位移时序；

步骤2：建立所述地表形变速率与逐点的地表位移时序、地下水位时序和长江水位时序之间的交叉小波变换模型，从特殊点位尺度定量提取时滞效应，进而识别出不同水系对岩溶地表塌陷的影响程度；

步骤3：对研究区的岩溶地表塌陷的潜在影响因子进行分级，并基于历史记录的岩溶地表塌陷事故确定所有潜在影响因子各分级的确定性系数；

步骤4：建立所述地表形变速率和所有潜在影响因子各分级的确定性系数之间的空间地理探测模型，根据所述空间地理探测模型计算得到的空间分异程度从空间尺度上确定所有潜在影响因子对岩溶地表塌陷的影响程度；

步骤5：联合步骤2的逐点多时序分析结果和步骤4的空间分异因子探测结果选取影响程度较大的前n个潜在影响因子作为岩溶地表塌陷的重要影响因子；

步骤6：建立岩溶地表塌陷事件与地表形变速率、各个重要影响因子的确定性系数之间的二元逻辑回归模型，实现对研究区的岩溶地表塌陷进行风险分区。

进一步地，所述方法还包括：