基于地球多傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的潛在滑坡判識(shí)模型

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1、基于地球多傳感器網(wǎng)絡(luò)信息的潛在滑坡判識(shí)模型摘要：潛在滑坡的判識(shí)是滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的關(guān)鍵問題，潛在滑坡早期判識(shí)能夠有效減少災(zāi)害的發(fā)生?；诨聻?zāi)害誘發(fā)的各種影響因素，利用地球多源時(shí)空信息和多傳感器網(wǎng)絡(luò)，遙感監(jiān)測(cè)潛在滑坡體，利用監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取滑坡巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)、活動(dòng)跡象等關(guān)鍵控制信息，從中選取滑坡災(zāi)害誘發(fā)的主要控制要素作為判識(shí)指標(biāo)，建立基于多源信息的潛在滑坡多因素判識(shí)模型；特別是根據(jù)滑坡的成災(zāi)規(guī)律，分析潛在滑坡孕育過程中地貌形態(tài)改變、成災(zāi)條件變化與滑坡發(fā)生的臨滑誘發(fā)條件，建立基于不同信息源的滑坡控制因素判識(shí)模型。最后，通過墳川地震災(zāi)區(qū)垮梁子滑坡體實(shí)例分析，驗(yàn)證潛在滑坡綜合判識(shí)模型并進(jìn)行優(yōu)

2、化，從而為滑坡災(zāi)害的早期判識(shí)預(yù)測(cè)提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：潛在滑坡；多傳感器網(wǎng)絡(luò)；判識(shí)指標(biāo)；綜合判識(shí)模型；誘發(fā)因素；地震災(zāi)區(qū)0引言中國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，尤其是在中國(guó)的西南山區(qū)，汶川地震導(dǎo)致大量山體破壞，成為潛在的滑坡體。汶川地震后，在各種自然因素和工程因素的誘發(fā)下，山體滑坡災(zāi)害事故頻發(fā)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全。由于中國(guó)財(cái)政經(jīng)費(fèi)有限，不可能對(duì)所有的潛在危險(xiǎn)滑坡進(jìn)行治理，如果能夠提前準(zhǔn)確預(yù)報(bào)滑坡的發(fā)生時(shí)間，就可以盡早采取相應(yīng)的減災(zāi)防災(zāi)措施，使這類災(zāi)害造成的損失減少到最低限度。因此，開展?jié)撛诨卤O(jiān)測(cè)和判識(shí)，進(jìn)行滑坡的早期預(yù)測(cè)，將成為應(yīng)對(duì)滑坡災(zāi)害的最有效、最經(jīng)濟(jì)的方法［13］?；卤O(jiān)測(cè)是預(yù)

3、報(bào)滑坡的最常用和有效的方法［45］。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的滑坡監(jiān)測(cè)方法和手段很多，監(jiān)測(cè)工具從傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀或三角測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量、全站儀導(dǎo)線和電磁波測(cè)距三角高程，進(jìn)而發(fā)展到GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)［6］。但在實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)效果并不理想，存在監(jiān)測(cè)內(nèi)容單一、精度低和勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)，而精密監(jiān)測(cè)方法都需要使用精密設(shè)備，雖具有精度高、簡(jiǎn)單、實(shí)用、勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，但費(fèi)用較高，而且還受諸多外界條件的限制［78］。潛在滑坡的早期判識(shí)是減災(zāi)防災(zāi)的一個(gè)經(jīng)濟(jì)且有效的手段，也是中國(guó)山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)的基礎(chǔ)性工作。目前，國(guó)內(nèi)外專家雖已對(duì)潛在滑坡判識(shí)開展了多方面的研究，如滑坡防治、滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、滑坡穩(wěn)定性、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等，但對(duì)潛在滑坡的早

4、期判識(shí)模型方法的研究成果相對(duì)較少，己有的早期判識(shí)方法主要以定性判識(shí)方法為主，判識(shí)理論和方法總體比較零散，尚未形成一定的理論體系。針對(duì)上述監(jiān)測(cè)過程中存在的問題，基于無線網(wǎng)絡(luò)信息傳輸技術(shù)，利用地球多源時(shí)空的信息和多傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)并分別獲取滑坡巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)、活動(dòng)跡象、降雨和地下水作用等滑坡啟動(dòng)關(guān)鍵控制信息，分析指標(biāo)對(duì)滑坡的影響程度，選取關(guān)鍵控制要素作為判識(shí)指標(biāo)，建立基于多源信息的潛在滑坡多層次綜合判識(shí)模型，并通過汶川地震災(zāi)區(qū)中江縣垮梁子滑坡監(jiān)測(cè)實(shí)例分析和驗(yàn)證該模型，從而為災(zāi)區(qū)滑坡判識(shí)和預(yù)報(bào)提供理論和技術(shù)支持。1多傳感器多層次網(wǎng)絡(luò)信息獲取由于滑坡地質(zhì)災(zāi)害的成因機(jī)理、形成條件、誘發(fā)因素

5、等的復(fù)雜性與非線性，從而導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害所表現(xiàn)的動(dòng)態(tài)信息極難捕捉。在實(shí)際的滑坡數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)過程中，不可能對(duì)所有的影響因素都進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因此潛在滑坡判識(shí)的影響因素選取就十分重要［9］。判識(shí)因素選取的好壞將直接影響監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為此要選取滑坡發(fā)生的關(guān)鍵控制性因子，通過監(jiān)測(cè)并分析這些因子即可以準(zhǔn)確判識(shí)滑坡是否發(fā)生［10］。根據(jù)西南地區(qū)滑坡特點(diǎn)和各因子對(duì)滑坡影響的不同等級(jí)，結(jié)合前人研究滑坡的成果和室內(nèi)物理模型試驗(yàn)分析，本文滑坡判識(shí)模型主要選取滑坡巖性、坡體結(jié)構(gòu)、地貌形態(tài)、活動(dòng)跡象、降雨和地下水作用這幾個(gè)滑坡發(fā)生的關(guān)鍵控制因子，利用多傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)因子的變化情況，從而找出影響潛在滑坡滑動(dòng)的主要

6、控制因子，為潛在滑坡多層次綜合判識(shí)模型提供理論支持?，F(xiàn)有的山體滑坡有線監(jiān)測(cè)技術(shù)方法的設(shè)備成本高、性能差、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性低，這些因素嚴(yán)重影響監(jiān)測(cè)設(shè)備的大范布置以及監(jiān)測(cè)效果。為了彌補(bǔ)單一傳感器在空間覆蓋、時(shí)間覆蓋和觀測(cè)精度等方面的不足，為此設(shè)計(jì)和組建滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)，使傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)同觀測(cè)，數(shù)據(jù)無縫多點(diǎn)傳輸。基于上述要求，在滑坡潛在區(qū)域，建立基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，綜合利用GNSS、激光掃描、光學(xué)遙感影像、衛(wèi)星雷迖像、傾斜儀、孔隙水壓力計(jì)、溫度濕度計(jì)、雨量計(jì)、土壓力計(jì)、滲壓儀、鉆孔壓力計(jì)、氣象站和測(cè)量機(jī)器人等星載、機(jī)載和地面平臺(tái)的區(qū)域和單點(diǎn)監(jiān)測(cè)傳感器，在典型滑坡災(zāi)害易發(fā)生區(qū)域，集成對(duì)地觀測(cè)遙感

7、系統(tǒng)和多種地面?zhèn)鞲衅?，?gòu)建滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)智能多傳感器網(wǎng)絡(luò)。利用這些傳感器分別動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)潛在滑坡的各項(xiàng)關(guān)鍵控制因子，獲取數(shù)據(jù)后利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸回來進(jìn)行分析，從而能夠及時(shí)有效地掌握潛在滑坡的滑動(dòng)跡象，為潛在滑坡的判識(shí)、預(yù)報(bào)提供數(shù)據(jù)支持。2潛在滑坡判識(shí)指標(biāo)建立潛在滑坡判識(shí)指標(biāo)體系研究是一項(xiàng)十分復(fù)雜、系統(tǒng)的工作。目前，雖然針對(duì)潛在滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)建立了一些評(píng)價(jià)指標(biāo)，但總體上，已建的評(píng)價(jià)指標(biāo)較為寬泛、籠統(tǒng)，層次性、適用性