一种基于天基与地基监测的综合预警方法及系统与流程

1.本发明涉及油气管道检测技术领域，尤其涉及一种基于天基与地基监测的综合预警方法及系统。


背景技术：

2.随着油气管道建设的高速发展，地质灾害对管道建设及运营的影响日益突出。例如一些油气管道穿越区处于欧亚板块与印度板块强烈碰撞、挤压的地槽区，地质活动强烈，分布有一系列深大断裂和次生断裂。辖区内山高谷深，河流与山脉相间排列，管道蜿蜒于大山大河之间，如六盘山、秦岭、无量山、乌蒙山、怒江、澜沧江、金沙江、嘉陵江等。管道沿线地质环境条件和自然地理条件复杂多样，部分地段山高谷深、地形陡峻、地震及活动断裂发育，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害密布且十分活跃，管道面临的地质灾害危害风险大，管道穿越众多河流、地表水与地下水水源保护区、以及邻近人群聚居区等地质环境高后果区。加之辖区内的管道站多、线长、面广，几乎穿越了所有地质灾害类型区，特别是在山区及丘陵区、黄土分布区等地质灾害易发区，管道的建设和运营受到地质灾害的威胁、危害情况比其他地区管线更为严峻。西南地区地质灾害的多发、频发，对油气管道建设及运营构成较大的制约和影响，同时可能会造成巨大的经济损失。因此，加强地质灾害防治，提高油气管道安全保障程度已成当务之急。


技术实现要素：

3.为了克服地质灾害阻碍油气管道建设及运营的问题，本发明提供了一种基于天基与地基监测的综合预警方法及系统。
4.第一方面，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于天基与地基监测的综合预警方法，包括以下步骤：
5.通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个地质图片，确定每个地质图片中的变形区域，变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域；
6.根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，变形速率危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质变形速度，地表裂缝危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质灾害破坏程度；
7.通过地基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及监测区域在预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；
8.根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级，地表位移危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地表位移程度；
9.根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，附加应力危险等级表征了监测区域在预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；
10.根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级
和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警。
11.本发明提供的一种基于天基与地基监测的综合预警方法的有益效果是：通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个地质图片得到变形区域，从而能够确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，另外，通过地基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地表位移数据和管道附加应力数据，从而能够确定预设时间段内的地表位移危险等级和附加应力危险等级，最后，通过天基平台和地基平台配合，对监测区域的地质情况进行危险预警，解决了地质灾害阻碍油气管道建设及运营的问题。
12.在上述技术方案的基础上，本发明的一种基于天基与地基监测的综合预警方法还可以做如下改进。
13.进一步，上述根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级，包括：
14.根据各个变形区域，确定预设时间段内监测区域的变形速率；
15.若变形速率小于第一预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈稳定状态；
16.若变形速率大于第一预设值，且变形速率小于第二预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈低危险状态；
17.若变形速率大于第二预设值，且变形速率小于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈中危险状态；
18.若变形速率大于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈高危险状态。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：通过将预设时间段内监测区域的变形速率与第一预设值至第三预设值进行比较，可得到不同的变形速率危险等级，从而得到预设预设时间段内地质变形对于油气管道的影响。
20.进一步，上述根据各个变形区域，确定预设时间段内的地表裂缝危险等级，包括：
21.根据各个变形区域，确定预设时间段内的监测区域的裂缝程度；
22.若裂缝程度为侧翼剪张裂缝开始产生并逐渐从坡体后缘向坡体前缘扩展和延伸，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈无危险阶段；
23.若裂缝程度为侧翼张扭性裂缝逐渐向坡体中前部扩展延伸，且坡体前缘开始出现隆起，并产生鼓胀裂缝，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈低危险性阶段；
24.若裂缝程度为坡体边界裂缝体系相互贯通，坡体圈闭边界已形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈中危险性阶段；
25.若裂缝程度为山裂缝体系构成的坡体圈闭边界和坡体底滑面完全形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈高危险性阶段。
26.采用上述进一步方案的有益效果是：通过监视预设时间段内监测区域的裂缝程度呈现的具体形态，从而得到预设预设时间段内地表裂缝对于油气管道的影响。
27.进一步，该方法方法还包括：
28.根据各个地表位移数据，确定地表的累计变形量和坡体的斜坡对应的变形速率；
29.根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级，包括：
30.根据累计变形量和斜坡对应的变形速率，确定变形曲线，变形曲线表征了预设时间段内地表发生位移的速率；
31.根据变形曲线，确定切线角，切线角表征了变形曲线上任意一点切线与横坐标的
夹角；
32.根据切线角，确定预设时间段内的地表位移危险等级。
33.采用上述进一步方案的有益效果是：根据累计变形量和斜坡对应的变形速率，确定变形曲线，能够得到预设时间段内地表发生位移的速率，再根据变形曲线，确定切线角，切线角的大小反应了地表发生位移的速率的快慢，从而得到预设预设时间段内地表位移对于油气管道的影响。
34.进一步，上述根据切线角，确定预设时间段内的地表位移危险等级，包括：
35.若切线角等于第四预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈匀速变形阶段；
36.若切线角大于第四预设值，且切线角小于第五预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速变形阶段；
37.若切线角大于第五预设值，且切线角小于第六预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速过快变形阶段；
38.若切线角大于第六预设值，则判断地表位移危险等级为呈滑坡阶段。
39.采用上述进一步方案的有益效果是：切线角的大小反应了地表发生位移的速率的快慢，因此，将切线角与第四预设值至第六预设值进行比较，从而得到预设预设时间段内地表位移对于油气管道的影响。
40.进一步，上述根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，包括：
41.若管道附加应力数据小于第七预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈无危险；
42.若管道附加应力数据大于第七预设值，且管道附加应力数据小于第八预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈低危险；
43.若管道附加应力数据大于第八预设值，且管道附加应力数据小于第九预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈中危险；
44.若管道附加应力数据大于第九预设值，且管道附加应力数据小于第十预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈高危险。
45.采用上述进一步方案的有益效果是：通过将预设时间段内监测区域的管道附加应力数据与第七预设值至第九预设值进行比较，从而得到预设预设时间段内管道附加应力数据对于油气管道的影响。
46.第二方面，本发明提供了一种基于天基与地基监测的综合预警系统，包括：
47.变形区域获取模块，用于通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个地质图片，确定每个地质图片中的变形区域，变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域；
48.第一危险等级模块，用于根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，变形速率危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质变形速度，地表裂缝危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质灾害破坏程度；
49.数据获取模块，用于通过地基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及监测区域在预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；
50.第二危险等级模块，用于根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移
危险等级，地表位移危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地表位移程度；
51.第三危险等级模块，用于根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，附加应力危险等级表征了监测区域在预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；
52.预警模块，用于根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警。
53.第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现如上述的一种基于天基与地基监测的综合预警方法的步骤。
54.第四方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当指令在终端设备上运行时，使得终端设备执行一种基于天基与地基监测的综合预警方法的步骤。
附图说明
55.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，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
56.图1为本发明实施例的一种基于天基与地基监测的综合预警方法的流程示意图；
57.图2为变形曲线示意图；
58.图3为山脚树煤矿行政区隶的卫星地图；
59.图4为山脚树煤矿采空区与中缅管道的位置关系图；
60.图5为山脚树采空监测区域的形变速率图；
61.图6为地表裂缝区域的现场图片；
62.图7为山脚树煤矿采空区中地表裂缝区域的裂缝监测示意图；
63.图8为山脚树煤矿采空区隧道裂缝监测示意图；
64.图9为山脚树煤矿采空区中地表裂缝区域的垂直方向上的累计形变量图；
65.图10为隧道中地表裂缝区域对应的变形曲线示意图；
66.图11为本发明实施例的一种基于天基与地基监测的综合预警系统的结构示意图。
具体实施方式
67.下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。
68.以下结合附图描述本发明实施例的一种基于天基与地基监测的综合预警方法及系统。
69.本发明实施例的一种基于天基与地基监测的综合预警方法，该方法应用于终端设备，本技术方案中以终端设备为执行主体，对本技术方案进行说明，终端设备可以为电脑、服务器等，用于执行一种基于天基与地基监测的综合预警方法的步骤，终端设备还与天基平台和地基平台连接，其中：
70.天基平台用于获取高分辨率的光学影像(地质图片)，并能通过insar分析技术识别地质图片中的变形区域，实现对重大地质灾害隐患区域的全面普查。
71.地基平台包括了各类监测设备，用于采集各项地质数据，下文会详细描述，故不作
赘述。
72.如图1所示，本发明提供的一种基于天基与地基监测的综合预警方法，包括如下步骤：
73.s1，通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个地质图片，确定每个地质图片中的变形区域，变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域，例如获取了3个时间点的地质图片，分别为时间a的地质图片a、时间b的地质图片b和时间c的地质图片d，根据各个地质图片，确定每个地质图片中的变形区域指分别得到地质图片a中的变形区域，地质图片b中的变形区域和地质图片c中的变形区域；
74.s2，根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，变形速率危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质变形速度，地表裂缝危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质灾害破坏程度；
75.s3，通过地基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及监测区域在预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；
76.s4，根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级，地表位移危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地表位移程度；
77.s5，根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，附加应力危险等级表征了监测区域在预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；
78.s6，根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警。
79.可选的，上述根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级，包括：
80.根据各个变形区域，确定预设时间段内监测区域的变形速率；
81.若变形速率小于第一预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈稳定状态；
82.若变形速率大于第一预设值，且变形速率小于第二预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈低危险状态；
83.若变形速率大于第二预设值，且变形速率小于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈中危险状态；
84.若变形速率大于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈高危险状态。
85.本实施例中，根据变形区域得到预设时间段内的变形速率是通过天基平台中的insar分析技术，insar分析技术为现有技术，故不作赘述。
86.本实施例中，第一预设值可设为10mm/y，第二预设值可设为20mm/y，第三预设值可设为40mm/y，即：
87.若变形速率小于10mm/y，则判断变形速率危险等级为变形呈稳定状态；
88.若变形速率大于10mm/y，且变形速率小于20mm/y，则判断变形速率危险等级为变形呈低危险状态，需设警报信息为警戒级；
89.若变形速率大于20mm/y，且变形速率小于40mm/y，则判断变形速率危险等级为变形呈中危险状态，需设警报信息为警戒级；
90.若变形速率大于40mm/y，则判断变形速率危险等级为变形呈高危险状态，需设警报信息为警戒级。
91.本实施例中，变形速率危险等级为低危险状态、中危险状态和高危险状态时，表明
预设时间段内地质变形速度过快，极大可能对油气管道造成威胁。
92.可选的，上述根据各个变形区域，确定预设时间段内的地表裂缝危险等级，包括：
93.根据各个变形区域，确定预设时间段内的监测区域的裂缝程度；
94.若裂缝程度为侧翼剪张裂缝开始产生并逐渐从坡体后缘向坡体前缘扩展和延伸，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈无危险阶段；
95.若裂缝程度为侧翼张扭性裂缝逐渐向坡体中前部扩展延伸，且坡体前缘开始出现隆起，并产生鼓胀裂缝，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈低危险性阶段；
96.若裂缝程度为坡体边界裂缝体系相互贯通，坡体圈闭边界已形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈中危险性阶段；
97.若裂缝程度为山裂缝体系构成的坡体圈闭边界和坡体底滑面完全形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈高危险性阶段。
98.本实施例中，根据变形区域得到预设时间段内的裂缝程度是通过天基平台中的lidar分析技术，lidar分析技术为现有技术，故不作赘述。
99.可选的，地表裂缝危险等级为裂缝呈低危险性阶段、裂缝呈中危险性阶段和裂缝呈高危险性阶段时，表明预设时间段内发生严重的地表裂缝，对油气管道存在威胁。
100.可选的，该方法方法还包括：
101.根据各个地表位移数据，确定地表的累计变形量和坡体的斜坡对应的变形速率；
102.根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级，包括：
103.根据累计变形量和斜坡对应的变形速率，确定变形曲线，变形曲线表征了预设时间段内地表发生位移的速率；
104.根据变形曲线，确定切线角，切线角表征了变形曲线上任意一点切线与横坐标的夹角；
105.根据切线角，确定预设时间段内的地表位移危险等级。
106.可选的，地表位移数据由基地平台连接的地表位移监测设备采集，具体包括预设时间段内的地表的累计变形量和预设时间段内的斜坡对应的变形速率。
107.可选的，根据累计变形量和斜坡对应的变形速率，通过第一公式，确定变形曲线，其中，第一公式为：
[0108][0109]
其中，t(i)表示变形曲线，s(i)表示预设时间段内的累计变形量，v表示预设时间段内的斜坡对应的变形速率。
[0110]
可选的，根据变形曲线，通过第二公式，确定切线角，其中，第二公式为：
[0111][0112]
其中，αi表示切线角，ti表示预设时间段内的第i个时间点，t
i-1
表示预设时间段内的第i-1个时间点，t(i)-t(i-1)表示i至i-1时间段内的变形曲线的变化量。
[0113]
可选的，如图2所示，为变形曲线，其中，横坐标预设时间段的各个时间点，纵坐标为累计变形量，图2中，a
→
b为变形初期，此阶段仅需关注坡体的斜坡对应的变形速率，只有当变形速率达到阈值，例如b
→
f阶段，表明地质变形开始加速，地表位移将会对油气管道造
成威胁。
[0114]
可选的，上述根据切线角，确定预设时间段内的地表位移危险等级，包括：
[0115]
若切线角等于第四预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈匀速变形阶段；
[0116]
若切线角大于第四预设值，且切线角小于第五预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速变形阶段；
[0117]
若切线角大于第五预设值，且切线角小于第六预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速过快变形阶段；
[0118]
若切线角大于第六预设值，则判断地表位移危险等级为呈滑坡阶段。
[0119]
本实施例中，第四预设值可设为45
°
，第五预设值可设为80
°
，第六预设值可设为85
°
。
[0120]
可选的，如图2所示，b
→
c阶段，切线角等于45
°
，则表明地表位移危险等级为位移呈匀速变形阶段，可设警报信息为关注级别；
[0121]c→
d阶段，切线角大于45
°
，且切线角小于80
°
，则判断地表位移危险等级为位移呈加速变形阶段，可设警报信息为警示级；
[0122]d→
e阶段，切线角大于80
°
，且切线角小于85
°
，则判断地表位移危险等级为位移呈加速过快变形阶段，可设警报信息为警戒级；
[0123]e→
f阶段，切线角大于85
°
，则判断地表位移危险等级为呈滑坡阶段，需设警报信息为警报级。
[0124]
可选的，上述根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，包括：
[0125]
若管道附加应力数据小于第七预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈无危险；
[0126]
若管道附加应力数据大于第七预设值，且管道附加应力数据小于第八预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈低危险；
[0127]
若管道附加应力数据大于第八预设值，且管道附加应力数据小于第九预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈中危险；
[0128]
若所述管道附加应力数据大于所述第九预设值，且所述管道附加应力数据小于第十预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈高危险。
[0129]
可选的，附加应力危险等级为管道本体呈低危险、管道本体呈中危险和管道本体呈高危险，则表明由于地质灾害，导致地质变动，使得外力对管道本体施加了巨大的压迫力，对油气管道造成威胁。
[0130]
本实施例中，第七预设值为允许对管道本体施加的最大附加应力的30％，第八预设值为允许对管道本体施加的最大附加应力的50％，第九预设值为允许对管道本体施加的最大附加应力的70％，第十预设值为允许对管道本体施加的最大附加应力的90％，即：
[0131]
若管道附加应力数据小于允许对管道本体施加的最大附加应力的30％，则判断附加应力危险等级为管道本体呈无危险；
[0132]
若管道附加应力数据大于允许对管道本体施加的最大附加应力的30％，且管道附加应力数据小于允许对管道本体施加的最大附加应力的50％，则判断附加应力危险等级为管道本体呈低危险，可设警报信息为警示级；
[0133]
若管道附加应力数据大于允许对管道本体施加的最大附加应力的50％，且管道附加应力数据小于允许对管道本体施加的最大附加应力的70％，则判断附加应力危险等级为管道本体呈中危险，可设警报信息为警戒级；
[0134]
若所述管道附加应力数据大于允许对管道本体施加的最大附加应力的70％，且所述管道附加应力数据小于允许对管道本体施加的最大附加应力的90％，则判断附加应力危险等级为管道本体呈高危险，可设警报信息为警报级。
[0135]
可选的，根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警，包括：
[0136]
根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，设置警报信息，根据警报信息对监测区域的地质情况进行危险预警，其中，警报信息包括关注级、警示级、警戒级和警报级，警报信息上文已详细阐述，不作赘述。
[0137]
可选的，本实施例的一个具体应用，具体如下：
[0138]
如图3所示，山脚树煤矿(老屋基片区)行政区隶属于贵州省六盘水市盘县特区管辖，位于盘县以北约30公里的断江镇境内，地理坐标：东经104
°
28'57.79"～104
°
30'50.14"，北纬25
°
50'44.00"～225
°
51'41.02"。辖区内铁路有盘西铁路支线(曲靖到小云尚)，并与小柏铁路(水城—柏果)在柏果相连接。公路有盘水公路通过，与320国道于两河贯通，距盘关火车站0.5～1.0公里，交通较为便利。
[0139]
中缅天然气管道(国内段)穿越山脚树煤矿(老屋基片区)管线长度约3km，其中穿越采空区段长度约2km，管道埋深约2～3m。山脚树煤矿(老屋基片区)采空区与中缅管道(从上至下贯穿的实线)的位置关系如图4所示。
[0140]
首先运用天基平台获取山脚树的地质图片，并采用insar技术分析山脚树采空区监测区域的变形速率；山脚树采空监测区域的形变速率图如图5所示，其中，velocity表示变形速率，从图5中可以看出，采空区周边范围(虚线)存在两处明显形变区域，中缅管道(实线)从变形区域中心位置横穿而过，受沉降形变影响较大。
[0141]
进一步，对变形区域进行时序形变分析，拟合出区域内的累计形变曲线，变形区域整体上呈现出逐渐下降的趋势，沉降区的变形速率为40＞v≥20，则判断为变形速率危险等级为变形呈中危险状态，可设警报信息为警戒级。
[0142]
再通过天基平台对地表裂缝危险等级进行判断，如图6所示，发现采空区地表发现较多地裂缝，大致呈平行状排列，裂缝宽0.1m～0.5m，可见深度约0.2m～3.0m，可见延伸长度约2m～30m，裂缝走向一般在70
°
～180
°
之间，接近山脊走向，部分裂缝两侧见基岩出露，岩石岩性为泥质粉砂岩，同时，采空区范围内地面塌陷现象也较频繁，许多农田由于地面塌陷已经无法种植，造成了较大的影响。
[0143]
针对上述地表裂缝区域，设置地表位移监测设备，并将地表位移监测设备与地基平台连接，如图7所示，同时，在采空区之外稳定区域设置地表位移监测基准站，用于与地表裂缝区域的地表位移监测设备采集的数据作对比，同时，在产生地表裂缝的隧道也同样设置地表位移监测设备，如图8所示，另外，在地表裂缝区域和隧道中还可配合人工设置的裂缝计，用于从垂直方向对产生的裂缝进行测量。
[0144]
如图9所示，为裂缝计得到的垂直方向上的累计形变量，横坐标表示预设时间段内
的各个时间点，纵坐标为累计变形量即监测值，从图9中可看出尽管形变呈现出明显的波动特征，但是总体趋势仍然表现出一定的规律，表现为缓慢持续的移动，形变速率从2018年1月至2018年5月处于明显处于位移呈加速过快变形阶段，即85
°
》切线角》80
°
，可设警报信息为警戒级。
[0145]
如图10所示，为隧道中地表位移监测设备采集的地表的累计变形量和斜坡对应的变形速率得到的变形曲线，横坐标表示预设时间段内的各个时间点，纵坐标为累计变形量即监测值，从图10中可看出局部有轻微波动变化，处于零点几毫米的数据变化，整体呈现平稳状态，处于呈匀速变形阶段，可设警报信息为关注级别。
[0146]
综上所述，本区域变形速率危险等级呈中危险状态，地表位移危险等级呈加速过快变形阶段，地表裂缝危险等级呈中危险阶段，但隧道中的地表裂缝危险等级整体处于平稳状态，属于呈无危险阶段，因此综合判别为该处灾害点处于中危险性，报警戒级报警，需要加强监测，持续关注。
[0147]
如图11所示，本发明实施例还提供了一种基于天基与地基监测的综合预警系统，包括：
[0148]
变形区域获取模块201，用于通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个地质图片，确定每个地质图片中的变形区域，变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域；
[0149]
第一危险等级模块202，用于根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，变形速率危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质变形速度，地表裂缝危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地质灾害破坏程度；
[0150]
数据获取模块203，用于通过地基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及监测区域在预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；
[0151]
第二危险等级模块204，用于根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级，地表位移危险等级表征了监测区域在预设时间段内的地表位移程度；
[0152]
第三危险等级模块205，用于根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级，附加应力危险等级表征了监测区域在预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；
[0153]
预警模块206，用于根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警。
[0154]
可选的，第一危险等级模块202，还包括：
[0155]
变形速率获取模块，用于根据各个变形区域，确定预设时间段内监测区域的变形速率；
[0156]
第一判断模块，用于若变形速率小于第一预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈稳定状态；
[0157]
第二判断模块，用于若变形速率大于第一预设值，且变形速率小于第二预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈低危险状态；
[0158]
第三判断模块，用于若变形速率大于第二预设值，且变形速率小于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变形呈中危险状态；
[0159]
第四判断模块，用于若变形速率大于第三预设值，则判断变形速率危险等级为变
形呈高危险状态。
[0160]
可选的，第一危险等级模块202，还包括：
[0161]
裂缝程度获取模块，用于根据各个变形区域，确定预设时间段内的监测区域的裂缝程度；
[0162]
第五判断模块，用于若裂缝程度为侧翼剪张裂缝开始产生并逐渐从坡体后缘向坡体前缘扩展和延伸，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈无危险阶段；
[0163]
第六判断模块，用于若裂缝程度为侧翼张扭性裂缝逐渐向坡体中前部扩展延伸，且坡体前缘开始出现隆起，并产生鼓胀裂缝，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈低危险性阶段；
[0164]
第七判断模块，用于若裂缝程度为坡体边界裂缝体系相互贯通，坡体圈闭边界已形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈中危险性阶段；
[0165]
第八判断模块，用于若裂缝程度为山裂缝体系构成的坡体圈闭边界和坡体底滑面完全形成，则判断地表裂缝危险等级为裂缝呈高危险性阶段。
[0166]
可选的，该系统还包括：
[0167]
地表位移数据模块，用于根据各个地表位移数据，确定地表的累计变形量和坡体的斜坡对应的变形速率；
[0168]
则第二危险等级模块204，还包括：
[0169]
变形曲线模块，用于根据累计变形量和斜坡对应的变形速率，确定变形曲线，变形曲线表征了预设时间段内地表发生位移的速率；
[0170]
切线角模块，用于根据变形曲线，确定切线角，切线角表征了变形曲线上任意一点切线与横坐标的夹角；
[0171]
第九判断模块，用于根据切线角，确定预设时间段内的地表位移危险等级。
[0172]
可选的，第九判断模块，还包括：
[0173]
第十判断模块，用于若切线角等于第四预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈匀速变形阶段；
[0174]
第十判断模块，用于若切线角大于第四预设值，且切线角小于第五预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速变形阶段；
[0175]
第十判断模块，用于若切线角大于第五预设值，且切线角小于第六预设值，则判断地表位移危险等级为位移呈加速过快变形阶段；
[0176]
第十判断模块，用于若切线角大于第六预设值，则判断地表位移危险等级为呈滑坡阶段。
[0177]
可选的，第三危险等级模块205，还包括：
[0178]
第十一判断模块，用于若管道附加应力数据小于第七预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈无危险；
[0179]
第十一判断模块，用于若管道附加应力数据大于第七预设值，且管道附加应力数据小于第八预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈低危险；
[0180]
第十一判断模块，用于若管道附加应力数据大于第八预设值，且管道附加应力数据小于第九预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈中危险；
[0181]
第十一判断模块，用于若管道附加应力数据大于第九预设值，且管道附加应力数
据小于第十预设值，则判断附加应力危险等级为管道本体呈高危险。
[0182]
本发明实施例的一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述一种基于天基与地基监测的综合预警方法的部分或全部步骤。
[0183]
其中，电子设备可以选用电脑，相对应地，其程序为电脑软件，且上述关于本发明的一种电子设备中的各参数和步骤，可参考上文中一种基于天基与地基监测的综合预警方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
[0184]
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。计算机可读存储介质例如可以是但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。
[0185]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0186]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种基于天基与地基监测的综合预警方法，其特征在于，包括以下步骤：通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个所述地质图片，确定每个所述地质图片中的变形区域，所述变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域；根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，所述变形速率危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地质变形速度，所述地表裂缝危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地质灾害破坏程度；通过地基平台获取所述监测区域在所述预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及所述监测区域在所述预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；根据各个所述地表位移数据，确定所述预设时间段内的地表位移危险等级，所述地表位移危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地表位移程度；根据各个所述管道附加应力数据，确定所述预设时间段内的附加应力危险等级，所述附加应力危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；根据所述预设时间段内的所述变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对所述监测区域的地质情况进行危险预警。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内的变形速率危险等级，包括：根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内所述监测区域的变形速率；若所述变形速率小于第一预设值，则判断所述变形速率危险等级为变形呈稳定状态；若所述变形速率大于所述第一预设值，且所述变形速率小于第二预设值，则判断所述变形速率危险等级为变形呈低危险状态；若所述变形速率大于所述第二预设值，且所述变形速率小于第三预设值，则判断所述变形速率危险等级为变形呈中危险状态；若所述变形速率大于所述第三预设值，则判断所述变形速率危险等级为变形呈高危险状态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内的地表裂缝危险等级，包括：根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内的所述监测区域的裂缝程度；若所述裂缝程度为侧翼剪张裂缝开始产生并逐渐从坡体后缘向坡体前缘扩展和延伸，则判断所述地表裂缝危险等级为裂缝呈无危险阶段；若所述裂缝程度为侧翼张扭性裂缝逐渐向坡体中前部扩展延伸，且坡体前缘开始出现隆起，并产生鼓胀裂缝，则判断所述地表裂缝危险等级为裂缝呈低危险性阶段；若所述裂缝程度为坡体边界裂缝体系相互贯通，坡体圈闭边界已形成，则判断所述地表裂缝危险等级为裂缝呈中危险性阶段；若所述裂缝程度为山裂缝体系构成的坡体圈闭边界和坡体底滑面完全形成，则判断所述地表裂缝危险等级为裂缝呈高危险性阶段。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据各个所述地表位移数据，确定地表的累计变形量和坡体的斜坡对应的变形速率；
所述根据各个所述地表位移数据，确定所述预设时间段内的地表位移危险等级，包括：根据所述累计变形量和所述斜坡对应的变形速率，确定变形曲线，所述变形曲线表征了所述预设时间段内所述地表发生位移的速率；根据所述变形曲线，确定切线角，所述切线角表征了所述变形曲线上任意一点切线与横坐标的夹角；根据所述切线角，确定所述预设时间段内的地表位移危险等级。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述切线角，确定所述预设时间段内的地表位移危险等级，包括：若所述切线角等于第四预设值，则判断所述地表位移危险等级为位移呈匀速变形阶段；若所述切线角大于所述第四预设值，且所述切线角小于第五预设值，则判断所述地表位移危险等级为位移呈加速变形阶段；若所述切线角大于所述第五预设值，且所述切线角小于第六预设值，则判断所述地表位移危险等级为位移呈加速过快变形阶段；若所述切线角大于所述第六预设值，则判断所述地表位移危险等级为呈滑坡阶段。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个所述管道附加应力数据，确定所述预设时间段内的附加应力危险等级，包括：若所述管道附加应力数据小于第七预设值，则判断所述附加应力危险等级为管道本体呈无危险；若所述管道附加应力数据大于所述第七预设值，且所述管道附加应力数据小于第八预设值，则判断所述附加应力危险等级为管道本体呈低危险；若所述管道附加应力数据大于所述第八预设值，且所述管道附加应力数据小于第九预设值，则判断所述附加应力危险等级为管道本体呈中危险；若所述管道附加应力数据大于所述第九预设值，且所述管道附加应力数据小于第十预设值，则判断所述附加应力危险等级为管道本体呈高危险。7.一种基于天基与地基监测的综合预警系统，其特征在于，包括：变形区域获取模块，用于通过天基平台获取监测区域在预设时间段内的各个时间点的地质图片，并根据各个所述地质图片，确定每个所述地质图片中的变形区域，所述变形区域为发生地质变形和/或地表裂缝的区域；第一危险等级模块，用于根据各个所述变形区域，确定所述预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级，所述变形速率危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地质变形速度，所述地表裂缝危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地质灾害破坏程度；数据获取模块，用于通过地基平台获取所述监测区域在所述预设时间段内的各个时间点的地表位移数据，以及所述监测区域在所述预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；第二危险等级模块，用于根据各个所述地表位移数据，确定所述预设时间段内的地表位移危险等级，所述地表位移危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的地表位移程度；
第三危险等级模块，用于根据各个所述管道附加应力数据，确定所述预设时间段内的附加应力危险等级，所述附加应力危险等级表征了所述监测区域在所述预设时间段内的管道本体承受地质压迫的抗压能力；预警模块，用于根据所述预设时间段内的所述变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对所述监测区域的地质情况进行危险预警。8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述的一种基于天基与地基监测的综合预警方法的步骤。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行如权利要求1至6任一项所述的一种基于天基与地基监测的综合预警方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种基于天基与地基监测的综合预警方法及系统，包括以下步骤：获取各个地质图片，并根据各个地质图片，确定变形区域；根据各个变形区域，确定预设时间段内的变形速率危险等级和地表裂缝危险等级；获取各个地表位移数据，以及监测区域在预设时间段内的各个时间点的管道附加应力数据；根据各个地表位移数据，确定预设时间段内的地表位移危险等级；根据各个管道附加应力数据，确定预设时间段内的附加应力危险等级；根据预设时间段内的变形速率危险等级、地表裂缝危险等级、地表位移危险等级和附加应力危险等级，对监测区域的地质情况进行危险预警。解决了现有铁路车流径路条文应用型不强，且无法根据条文推知车流径路的问题。题。题。


技术研发人员：高建章 马剑林 郑宇恒 李章青 刘涛 刘昊 吴志锋 陈莎
受保护的技术使用者：国家管网集团西南管道有限责任公司
技术研发日：2023.03.08
技术公布日：2023/6/28