一种地质灾害预警系统

1.本发明属于地质灾害预警技术领域，具体涉及一种地质灾害预警系统。


背景技术：

2.地质灾害是以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。在地球内动力、外动力或人为地质动力作用下,地球发生异常能量释放、物质运动、岩土体变形位移以及环境异常变化等,危害人类生命财产、生活与经济活动或破坏人类赖以生存与发展的资源、环境的现象或过程。地质灾害是指，在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化，以及地震、火山、地热害等。地质灾害具有分布范围广、突发性强、发生频度高、强度大、破坏性强等特点，会给公路、房屋等基础设施带来不可估量的损害，严重威胁人们生命和财产安全，制约国家社会经济的可持续发展。精准定位地质灾害区域，识别地质灾害类型，在地质灾害发生前进行预警，对于人民生命财产保护具有重要意义。
3.目前，地质灾害的预警，主要采用实地踏勘的方式。不仅耗时费力、成本高，且难以满足大面积地质灾害动态调查的需要，尤其是难以获取发生在交通落后的高山峡谷、高海拔、高寒等地质环境复杂地区的地质灾害信息。高分辨率遥感技术的崛起与发展，为大范围地质灾害的调查提供了有效解决途径，基于遥感技术的地质灾害调查已经从实验阶段走向全面推广的实践适用阶段。然而，当前基于遥感的地质灾害判识方法仍会存在误判的情况，导致准确性不高，因此如何提高地质灾害监测的准确性，并对地质灾害进行预警是现在急需解决的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种地质灾害预警系统，其目的在于：将地面高程数据和气象信息与遥感影像进行融合，以提高地质灾害预警的准确性。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种地质灾害预警系统，包括遥感影像采集模块、地面高程数据采集模块、气象数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、监测模块以及预警模块；
7.所述遥感影像采集模块用于获取目标区域的多时相高分遥感影像数据；
8.所述地面高程数据采集模块用于获取目标区域的地面高程信息；
9.所述数据处理模块用于将目标区域的多时相高分遥感影像数据和地面高程信息进行融合，得到三维地质模型；
10.所述数据分析模块对三维地质模型进行时序分析，获得目标区域的地质情况时间变化序列；
11.所述气象数据获取模块用于获取目标区域的气象信息；
12.所述监测模块用于根据地质情况时间变化序列对目标区域划分重点监测区域，并对重点监测区域的地质变化情况进行动态监测；
13.所述预警模块用于根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，若地质变化情况超过设定的阈值，则生成地质灾害预警信息。
14.进一步的，所述遥感影像采集模块为遥感卫星，所述多时相高分遥感影像数据包括目标区域的土壤湿度、土壤压力、地表植被覆盖状况、松散堆积物的厚度及分布。
15.进一步的，所述地面高程数据采集模块为合成孔径雷达。
16.进一步的，目标区域的地质情况时间变化序列，具体包括：土壤湿度时间变化序列、土壤压力时间变化序列、地表植被覆盖状况时间变化序列、松散堆积物的厚度及分布时间变化序列、地表形态时间变化序列。
17.进一步的，预警模块根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，具体如下：
18.(1)若土壤湿度、土壤压力变化值、地表植被覆盖率、松散堆积物的厚度、地表变形量中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
19.(2)若土壤湿度未超过设定的阈值，但是根据获取的气象信息预测未来一段时间内发生降雨后，土壤湿度的预测值将超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
20.(3)若土壤湿度变化速度、土壤压力变化速度、地表变形速度中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
21.(4)若不存在上述情况，则不生成预警信息。
22.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
23.1.本发明结合遥感影像和地面高程数据，通过将两者进行结合，建立三维地质模型，通过对三维地质模型进行时序分析，能够获得更加接近实际地质情况数据，进而提高地质灾害监测的准确性，并对地质灾害进行预警。
24.2.本发明可结合气象信息，对目标区域未来的地质情况进行预测，从而提前对地质灾害进行预警，保证人民的生命财产安全。
附图说明
25.本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
26.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
27.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.下面结合图1对本发明作详细说明。
29.一种地质灾害预警系统，包括遥感影像采集模块、地面高程数据采集模块、气象数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、监测模块以及预警模块；
30.所述遥感影像采集模块用于获取目标区域的多时相高分遥感影像数据；
31.所述地面高程数据采集模块用于获取目标区域的地面高程信息；
32.所述数据处理模块用于将目标区域的多时相高分遥感影像数据和地面高程信息进行融合，得到三维地质模型。在三维地质模型上可展示目标区域的地形地貌、坡度、土壤湿度、土壤压力、地表植被覆盖状况、松散堆积物的厚度和分布情况。
33.所述数据分析模块对三维地质模型进行时序分析，获得目标区域的地质情况时间变化序列；
34.所述气象数据获取模块用于获取目标区域的气象信息；
35.所述监测模块用于根据地质情况时间变化序列对目标区域划分重点监测区域，并对重点监测区域的地质变化情况进行动态监测；
36.所述预警模块用于根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，若地质变化情况超过设定的阈值，则生成地质灾害预警信息。
37.本实施例中，所述遥感影像采集模块为遥感卫星。遥感卫星能够有效的探测地下水、岩石和土壤的特性，通过遥感影像可获得目标区域的土壤湿度、土壤压力、地表植被覆盖状况、松散堆积物的厚度及分布。所述多时相高分遥感影像数据即对同一区域在不同时间拍摄多张遥感影像，通过多张遥感影像进行对比，可获得目标区域土壤湿度、土壤压力、地表植被覆盖状况、松散堆积物的厚度及分布的变化趋势和变化量。
38.本实施例中，所述地面高程数据采集模块为合成孔径雷达。合成孔径雷达具有全天候、全天时、覆盖范围广、空间分辨率高、非接触、综合成本低等优点，适宜于开展大范围地质灾害普查与长期持续观测。特别是insar具有的大范围连续跟踪微小形变的特性，使其对正在变形区具有独特的识别能力。
39.本实施例中，目标区域的地质情况时间变化序列，具体包括：土壤湿度时间变化序列、土壤压力时间变化序列、地表植被覆盖状况时间变化序列、松散堆积物的厚度及分布时间变化序列和地表形态时间变化序列。通过对多时相高分遥感影像数据进行分析，可计算出土壤湿度时间变化序列、土壤压力时间变化序列、地表植被覆盖状况时间变化序列、松散堆积物的厚度及分布时间变化序列。通过合成孔径雷达实时测量地面高程数据，可得到地表形态时间变化序列。
40.所述气象数据获取模块与气象卫星通讯，或者与当地气象部门通讯，从而获取目标区域未来一段时间(例如一周)的气象信息(主要包括降雨量信息)。数据处理模块根据以往的降雨量数据与土壤湿度的关系，预测未来一段时间降雨后的土壤湿度，并根据预测到的土壤湿度进行预警。
41.本实施例中，所述重点监测区域可通过以下方法进行确定：
42.(1)通过三维地质模型，可计算出坡度，对于坡度超过设定阈值的区域，作为重点监测区域；
43.(2)通过遥感影像，可识别出地质灾害的鉴别特征，如泥石流引起的沉积物堆积、地形地貌、冰川退缩、岩层断裂等，通过鉴别特征可确定出以前发生过地质灾害的区域，该区域作为重点监测区域。
44.(3)对于土壤湿度、土壤压力变化速度达到设定阈值的区域，作为重点监测区域。
45.(4)地表植被覆盖情况变化较大的区域作为重点监测区域。
46.(5)松散堆积物的厚度较厚的区域作为重点监测区域。
47.(6)地表形态时间变化速度达到设定阈值的区域作为重点监测区域。
48.本实施例中，预警模块根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，具体如下：
49.(1)若土壤湿度、土壤压力变化值、地表植被覆盖率、松散堆积物的厚度、地表变形量中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
50.(2)若土壤湿度未超过设定的阈值，但是根据获取的气象信息预测未来一段时间内发生降雨后，土壤湿度的预测值将超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
51.(3)若土壤湿度变化速度、土壤压力变化速度、地表变形速度中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；
52.(4)若不存在上述情况，则不生成预警信息。
53.进一步的，根据预警信息的分布划分预警等级。对某一监测区域，若只有一个指标达到了设定阈值，则该区域的预警级别为一级预警，若有两个指标达到了设定的阈值，则该区域的预警级别为二级预警，以此类推。预警级别越高，说明出现地质灾害的风险越大。
54.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种地质灾害预警系统，其特征在于，包括遥感影像采集模块、地面高程数据采集模块、气象数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、监测模块以及预警模块；所述遥感影像采集模块用于获取目标区域的多时相高分遥感影像数据；所述地面高程数据采集模块用于获取目标区域的地面高程信息；所述数据处理模块用于将目标区域的多时相高分遥感影像数据和地面高程信息进行融合，得到三维地质模型；所述数据分析模块对三维地质模型进行时序分析，获得目标区域的地质情况时间变化序列；所述气象数据获取模块用于获取目标区域的气象信息；所述监测模块用于根据地质情况时间变化序列对目标区域划分重点监测区域，并对重点监测区域的地质变化情况进行动态监测；所述预警模块用于根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，若地质变化情况超过设定的阈值，则生成地质灾害预警信息。2.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警系统，其特征在于，所述遥感影像采集模块为遥感卫星，所述多时相高分遥感影像数据包括目标区域的土壤湿度、土壤压力、地表植被覆盖状况、松散堆积物的厚度及分布。3.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警系统，其特征在于，所述地面高程数据采集模块为合成孔径雷达。4.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警系统，其特征在于，目标区域的地质情况时间变化序列，具体包括：土壤湿度时间变化序列、土壤压力时间变化序列、地表植被覆盖状况时间变化序列、松散堆积物的厚度及分布时间变化序列、地表形态时间变化序列。5.根据权利要求1所述的一种地质灾害预警系统，其特征在于，预警模块根据动态监测结果和目标区域的气象信息进行判断，具体如下：(1)若土壤湿度、土壤压力变化值、地表植被覆盖率、松散堆积物的厚度、地表变形量中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；(2)若土壤湿度未超过设定的阈值，但是根据获取的气象信息预测未来一段时间内发生降雨后，土壤湿度的预测值将超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；(3)若土壤湿度变化速度、土壤压力变化速度、地表变形速度中的一个或多个超过设定的阈值，则预警模块生成地质灾害预警信息；(4)若不存在上述情况，则不生成预警信息。

技术总结
本发明公开了一种地质灾害预警系统，属于地质灾害预警技术领域。包括遥感影像采集模块、地面高程数据采集模块、气象数据获取模块、数据处理模块、数据分析模块、监测模块以及预警模块。数据处理模块将目标区域的多时相高分遥感影像数据和地面高程信息进行融合，得到三维地质模型并进行时序分析，获得目标区域的地质情况时间变化序列；监测模块根据地质情况时间变化序列对目标区域划分重点监测区域，并进行动态监测；预警模块根据动态监测结果和气象信息进行判断，是否进行地质灾害预警。本发明结合遥感影像和地面高程数据，能够获得更加接近实际地质情况数据，进而提高地质灾害监测的准确性，并对地质灾害进行分级预警。并对地质灾害进行分级预警。并对地质灾害进行分级预警。


技术研发人员：吴华 冯佳佳 杨成业 张根 丁海涛 张金树 王鹰 陈宁生
受保护的技术使用者：西藏大学
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/6/12