基于3S技术的河北省泥石流灾害预测模型研究
关于GIS技术的泥石流活跃度预测研究

西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要泥石流是一种十分严重的、给人类带来极大损失的自然灾害。
对泥石流灾害进行信息管理与预测预报是防灾减灾的重要措施之一。
在泥石流话跃度预测模型研究与实现中需要进行空间范围的数据获取、处理和分析,而Rs在空间数据的快速准确获取以及GIS在海量空间数据存储、管理、分析、计算及成图显示中具有得天独厚的优势,应用Rs与GIS集成技术对泥石流灾害信息数据进行获取、管理、分析和处理,并进一步进行活跃度预测是一个有意义的探索方向。
论文对泥石流灾害信息获取、分析与活跃度预测在以下方面重点进行了研究:利用不同时相的航空相片,建立了研究区不同时期的数字高程模型(DEM);探讨了利用DEM进行地形因子提取和体积估算方法的研究与精度分析;在借鉴现有的泥石流预测模型的基础上,对参数因子的选取和权重的确定进行了改进,重新构建了泥石流灾害活跃度预测模型;在DEM空间分析的基础上研究了参数因子的定量计算和模型的实现。
探讨了基于TIN模型的泥石流流域体积估算方法,通过精度对比,证实其精度高于截面法和格网法。
在对泥石流发生的影响因素分析以及目前泥石流灾害发生的预测预报模型的总结分析基础上,探讨了泥石流活跃度的预测模型,根据泥石流灾害的活跃程度可以对泥石流灾害发生的可能性进行判断。
根据不同时相的DEM,计算了泥石流流域范围的土石方流失量,据此探讨了泥石流活跃度因子——固体物质年平均集聚量的估算方法,并对该方法进行了算法设计。
利用DEM的坡度提取功能,提取了泥石流的主沟坡度并进行了加权平均,计算出泥石流的另一个活跃度因子——主沟平均坡度,并对该方法进行了算法设计。
论文在前述内容基础上探讨了泥石流灾害信息管理及预测系统的总体结构、功能设置以及研发技术路线。
最后利用ArcView软件开发并实现了此系统的部分功能,并用工程实例进行了验证。
关键词:泥石流、RS、GIS、数字高程模型(DEN)、活跃度预测西南交通大学硕士研究生学位论文第lI页AbstractDebrisflowiSakindofnaturaldisasterwhichcausesextremelosstohurnanbeingsOneofthemostimportantmeasurestodefendthedebrisflowiStomaketheadministrationoftherelatedcalamityinformationandmakeforecastforitsactivedegree.Insuchresearch,weneedcapture,processandanalyzethespatialdata.Aswellknownas,RScarlcapturespatialdatacorrectlyandrapidly,andGISisgoodatandmappingthevastspatialdata.Sostoring,administrating,analyzing,calculatingithasgreatmeaningtoapplytheintegrationofRSandGIStechnologyincapturing,managing,analyzingandhandlingthedataofDebrisflow.BasedontheRSandGIgtechnology,thispapermakesalotofstudyinthefollowingaspectsforcapturing,analyzingandforecastingtheDebrisflow.(1)EstablishtheDEMindifferentphasesfortheDebrisflowdrainagearea,andtheoriginaldataisobtainedfromaerialphotographtakenindifferentperiodoftime,(2)BasedontheDebrisflowDEM,someresearchismadeinthespatialanalysisofterrainfactors(slop,aspect)fortheDebrisflowdrainageareaandthevolumeevaluationmethod;(3)BuildtheactivedegreeforecastmodelfortheDebrisfow;(4)DeducethemethodtoobtainandcalculatetheannualaverageaccumulationofsolidandtherelativesedimentationofthebedofthemaindrainagebasinbasedonDEMspatialanalysis.Thevolume(usingcertainlevelasdatum)oftheDebrisflowdrainageareaCanalsobecalculatedbasedontheTIN.Andbycomparingwimpreviousresult.itisprovedthattheaccuracyofthismethodisbetterthanthosemethodsusingsectionorgrid.DebrisflowactivedegreeforecastmodelisdesignedherebasedontheresearchofDebrisflowfactorsandthecurrentDebrisflowforecastmodelThoughsuchmodel,wecanforecasttheeruptionofDebrisflowtocertainextent.amountofearthworkAccordingtothedifferenceDEMofdifferentphases,thelossCallbecalculated.onwhichDebrisflowactivedegreefacto卜—“eevaluationmethodfortheannualaccumulationofsolidmattercanalsobeobtained.Inthispaper,algorithmsaredesignedforthismethod,西南交通大学硕士研究生学位论文第1Ⅱ页WiththegradientextractingfunctionofDEM,gradientdrawingofthebedofthemaindrainagebasinisobtained.Accordingtoaweigdatedaverageofthegradientaccordingtothelengthindifferentgradientrange,anotheractivedegreefactor_therelativesedimentationofthebedofthemaindrainagebasin…一wasgot,thenmakethecalculatingdesignforthismethod.Basedontheforegoingcontents,thispaperdesignthegeneralstructureofthesystemforDebrisflowinformationadministrationandforecast,thendiscussthefunctionalitiesandthetechnicalroutineofresearchanddevelopment.ThesystemfunctionalitiesaredevelopedandrealizedbyusingArcView,andsomeengineeringinstancesareusedheretotesttheefficiencyofthesystem.Keywords:Debrisflow,RS,GIS,DEM,activedegreeforecast第1章绪论引言我国是世界上泥石流灾害比较严重的国家之一,尤其是我国西南山区。
泥石流识别与预警指标研究

泥石流识别与预警指标研究泥石流是一种常见的自然灾害,由于其猛烈的破坏性和不可预测性,给人们的生命财产造成了巨大的威胁。
因此,泥石流的识别与预警成为了保护人们生命财产安全的重要任务。
本文将从泥石流的基本特征、泥石流识别方法和预警指标等方面进行研究,以期为相关工作提供参考和指导。
泥石流是一种由于大量降雨、融雪或地震等因素引发的河流水沙混合物流动,速度快、流泄瞬间,往往会带走沿途的建筑物、树木和土石等。
因此,泥石流的识别和预警显得非常重要。
从泥石流的基本特征入手,我们可以更好地识别和预警泥石流的发生。
首先,泥石流常常伴随有较长时间的强降雨或持续的高水位。
因此,对于泥石流的识别来说,我们可以通过监测降雨量和水位变化来判断泥石流的潜在风险。
当降雨量超过一定阈值,或者水位快速上升时,就需要密切关注可能的泥石流风险,并及时采取相应的预警措施。
其次,泥石流的物理特征也为其识别和预警提供了基础。
泥石流通常是由大量水沙混合物组成的,其含沙量极高,因此具有较大的流动压力和破坏力。
同时,泥石流的流速很高,常常超过几十公里甚至上百公里每小时,因此具有较远的冲击范围。
通过对泥石流的物理特征进行观测和分析,可以及时发现泥石流的迹象,从而做好相关预警工作。
除了对泥石流的基本特征进行分析外,还可以借助一些专业的技术手段进行泥石流的识别和预警。
例如,可以利用遥感技术对潜在的泥石流触发区进行监测,通过获取高分辨率的遥感图像,分析地形地貌和植被覆盖情况,识别可能的泥石流风险区域。
此外,还可以利用地震监测技术来预警泥石流的发生,因为地震的震动往往能够引发山体滑坡和泥石流等地质灾害。
在泥石流的预警指标方面,根据泥石流的特点和预警的需求,我们可以确定一些关键的指标。
首先,降雨量是泥石流预警的重要指标之一。
当降雨量达到一定阈值时,就需要启动相应的预警机制。
其次,水位监测也是重要的预警指标,通过实时监测水位的变化,可以及时判断泥石流的发生可能性。
泥石流动力学模型

泥石流动力学模型
泥石流动力学模型
泥石流是一种极具破坏性的洪水灾害,它是由大量的泥沙、石块和水
混合而成的混合物,具有高速、高能量、高温和高压的特点。
为了更
好地预测和控制泥石流,研究人员开发了一种称为“泥石流动力学模型”的模型。
泥石流动力学模型是一种基于物理原理的模型,它可以用来模拟泥石
流的运动特性,以及泥石流的形成、发展和消失的过程。
该模型基于
流体力学原理,将泥石流的运动特性分解为三个基本要素:流体力学、粒子力学和热力学。
首先,流体力学模型可以用来模拟泥石流的流动特性,包括流速、流量、流动方向和流动形态等。
其次,粒子力学模型可以用来模拟泥石
流中的粒子运动,包括粒子的运动轨迹、粒子的碰撞和粒子的沉积等。
最后,热力学模型可以用来模拟泥石流中的热量传递,以及泥石流的
温度变化等。
泥石流动力学模型的应用可以帮助我们更好地理解泥石流的形成机制,从而更好地预测和控制泥石流的发生。
此外,该模型还可以用来研究
泥石流的沉积特性,以及泥石流的淤积特性等。
总之,泥石流动力学模型是一种基于物理原理的模型,它可以用来模
拟泥石流的运动特性,以及泥石流的形成、发展和消失的过程。
该模
型的应用可以帮助我们更好地预测和控制泥石流的发生,从而减少泥
石流灾害的发生。
泥石流模拟实验研究及预警系统建设

泥石流模拟实验研究及预警系统建设1. 引言泥石流是一种自然灾害,由于其迅猛而破坏性强的特点,给人们的生命财产造成了严重威胁。
为了有效应对和防范泥石流灾害,进行泥石流模拟实验研究并建设预警系统变得愈发重要。
本文将探索泥石流模拟实验研究的重要性,分析建设泥石流预警系统的优势以及应该考虑的关键因素。
2. 泥石流模拟实验研究泥石流模拟实验研究是研究泥石流形成与发展规律的重要手段。
通过实验的方式,我们可以模拟泥石流形成的过程,并研究它的运动规律、灾害范围、流速和流量等相关指标。
这些研究将为我们理解泥石流的属性和特点提供重要依据。
泥石流模拟实验研究有助于预测泥石流的形成和发展趋势。
通过对实验中引入不同地形特征、不同降雨强度等因素的模拟,我们可以预测泥石流可能发生的区域、可能引发的灾情规模以及时间等。
这将为灾害预防和应对提供重要的科学依据。
此外,泥石流模拟实验研究也可以为我们提供有效的应对措施。
通过实验,我们可以研究和验证各种建设性工程措施的效果,如拦河坝、固结活塞、抗泥墙等。
这些措施可以通过实验来模拟,评估其效果,寻找最佳应对方案。
3. 泥石流预警系统建设泥石流预警系统的建设是应对泥石流灾害的重要举措。
它以快速准确地提前预警泥石流灾害为目标,帮助人们及时采取相应的应对措施,最大程度地减少损失。
建设泥石流预警系统需要考虑以下关键因素:(1) 数据收集与监测:预警系统需要收集大量的数据来监测地下水位、雨量、地质构造等因素。
利用先进的传感器网络和遥感技术,可以实时获取相关数据,并进行数据分析与处理。
(2) 风险评估与预测:通过对现有数据的分析,结合数学模型和统计方法,可以对泥石流的形成和发展进行预测和评估。
这样可以提前识别潜在的危险区域,为相关部门和居民提供预警信息。
(3) 预警信息传递与发布:预警系统需要确保预警信息的准确性和及时性。
通过科学的信息传递渠道,如手机短信、电视广播等,可以向公众发布泥石流预警信息,提醒人们采取相应的防护和逃生措施。
泥石流平均流速的PSO-SVM预测模型

泥石流平均流速的PSO-SVM预测模型韩冰【摘要】泥石流平均流速的确定是泥石流防治工程设计的重要依据.由于泥石流系统复杂多样,各影响因素之间的不确定性强,故难以建立准确的物理预测模型.论文在阐述支持向量机(SVM)原理的基础上,采用粒子群算法(PSO)优化SVM参数,建立了PSO-SVM模型用于蒋家沟泥石流实测数据的训练和预测,并对比SVM模型和BP 神经网络模型的预测效果.结果表明:SVM的泛化能力强于BP神经网络,更适合小样本情况下泥石流流速的预测.PSO-SVM模型较另外两个模型的预测效果更好,预测值更接近实际值,可为泥石流的治理与防治问题提供参考数据.【期刊名称】《石家庄经济学院学报》【年(卷),期】2018(041)002【总页数】4页(P27-30)【关键词】泥石流;平均流速;支持向量机;粒子群算法;预测模型【作者】韩冰【作者单位】河北地质大学勘查技术与工程学院,河北石家庄050031【正文语种】中文【中图分类】P642.23一、引言泥石流是一种常见的多发于山地丘陵地带的地质灾害[1-3],其暴发突然、冲击破坏力强等特点给人民的生命财产带来巨大危害。
泥石流流速的大小决定着泥石流的强弱,它在泥石流的治理与防治问题中扮演着重要角色,因此,如何准确预测泥石流的流速显得至关紧要。
从泥石流预测[4,5]问题的上百年历史来看,常见的预测模型方法有:经验法、动态模型法[6]、物理模型法等,均有较成功的案例,但同时它们也存在区域性强、适应性差等缺陷,难以达到最优的预测精度。
近年来,随着计算机网络算法的飞速发展,支持向量机(SVM)模型和BP神经网络模型逐渐被人熟知,并广泛应用于各个领域。
针对泥石流系统复杂多样,各影响因素之间的不确定性强[7],难以建立准确的物理预测模型问题,论文在支持向量机(SVM)理论的基础上,结合粒子群算法(PSO)全局搜索性强、收敛较快的特性,优化SVM的最理想参数,寻求最优解,建立了泥石流平均流速的PSO-SVM预测模型。
泥石流地质灾害防治工程勘查中的地质灾害风险预测模型

泥石流地质灾害防治工程勘查中的地质灾害风险预测模型地质灾害是自然灾害的一种重要形式,泥石流地质灾害是一种常见而严重的地质灾害类型。
在泥石流地质灾害防治工程勘查中,提前预测地质灾害风险并采取相应措施,对于减少灾害造成的损失具有至关重要的意义。
为了实现有效的地质灾害风险预测,许多预测模型被开发和应用。
本文将介绍几种常用的泥石流地质灾害风险预测模型,并探讨其优点和局限性。
一种常用的地质灾害风险预测模型是基于统计学方法的模型。
这种模型通过收集和分析泥石流发生地区的历史数据,并应用概率统计理论来预测地质灾害的发生概率。
该模型利用了历史事件的信息,可以较为准确地预测地质灾害风险。
然而,这种模型的不足之处在于,历史数据可能会受到多种因素的影响,如气候变化、地质构造演化等,这些因素的变化可能导致统计模型的失效。
另一种常见的地质灾害风险预测模型是基于物理力学原理的模型。
这种模型利用地质灾害发生的物理力学机制和影响因素,如降雨量、坡度、土壤类型等,建立数学模型,并通过模拟和计算来预测地质灾害的风险。
这种模型可以更好地理解地质灾害的发生机理,并结合实际情况进行预测。
然而,这种模型需要收集大量的参数和数据,且对于复杂的地质环境和地形条件可能存在较大的误差。
除了统计学方法和物理力学方法,还有一种常见的预测模型是基于遥感和地理信息系统(GIS)技术的模型。
这种模型通过获取地理信息和遥感影像数据,利用GIS软件来分析和建模泥石流地质灾害的潜在风险区域。
遥感数据可以提供高分辨率的地表信息,而GIS技术可以有效地整合和分析这些信息。
这种模型的优势在于快速获取大范围的数据,并能够进行多源数据的综合分析。
然而,这种模型的局限性在于其结果可能受到遥感数据的质量和准确性的限制。
另外,还有一些综合模型通过将多个预测模型相结合,提高预测结果的准确性。
这些模型将统计学方法、物理力学方法和遥感GIS技术相结合,充分利用各自的优势,降低模型的不确定性。
3S技术在防汛抗旱指挥决策中的应用
1 3S技术简介3S技术主要是遥感技术(RS)、地理信息系统 (GIS)以及全球定位系统 (GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术以及通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。
RS 技术是数据获取以及更新的基础;GIS 的主要功能是数据分析、存储、管理以及可视化;GPS 技术的主要作用是进行坐标定位以及局部监测。
3S 技术在防汛抗旱指挥决策中可以用于对灾情、监测、调查、评估、管理等各个方面。
2 防汛抗旱指挥决策内容2.1 洪涝灾害风险评估结合实时监测以及预报的降雨、水情资料信息,对可能出现洪涝灾害的区域做场景模拟,以对洪水淹没的范围进行估算,科学剖析洪涝灾害的严重程度,以制定精细化的洪涝灾害风险区划。
2.2 干旱灾情评估结合的实时的降雨信息、水情信息以及墒情资料,科学分析土壤干旱程度,以对干旱灾害风险进行评估。
2.3 防汛指挥调度结合实时和预报的降雨资料、水文信息以及工情信息等相关信息,对水库群以及分滞洪区工程进行分析,制定精细化的防汛指挥调度预案。
2.4 抗旱减灾决策一旦出现干旱灾害,可以结合遥感监测的资料,判断作物受旱程度,结合干旱灾情资料,为精细化抗旱减灾决策的制定给予有利的指导信息,减少干旱灾害造成的损失。
3 3S技术在防汛抗旱指挥决策中的应用3.1 数据获取、管理技术的应用防汛指挥决策中通常涵盖许多空间数据以及业务专题信息数据。
在旱涝灾害出现的时候,对灾害信息及时准确获取特别重要。
RS技术与GPS技术的共同应用是获取可靠有效的灾情监测数据资料的保证,而设置数据库的基础是对数据资料进行管理。
在获悉业务数据上,可借助于GPS技术,通过移动设备对工情信息在最短时间内对数据进行及时快速的采集以及传输。
在防汛指挥中心,通过GIS便于对空间数据以及业务数据进行管理以及获取,同时提供数据的查找、检索、更新和维护。
基于3S技术的库区地质灾害调查
立 的解 译标 志及 基础 资料 ,采用 多源信 息复合 的人
机交 互解译 方式 对基 本地 质条件进 行解 译 ;然后基
于神 经 网络分析 法对 影响水 库库 岸稳定 的因素进行
量化并综合评价 ,并以此作为库岸稳定分段 的依 据 ;最终建立动态的水库库岸稳定综合数据库 , 指 导下步工作 ( 见图 1 ) 。
地层岩性 地质构造 水文 地质条件 物理 地质现象
岸稳 定性分段评价 ( G I S 立三 维地 质动态数据 库 ( G I 8 ) — 现场 复核 ( G P S )
图1 3 S技 术 库 岸稳 定 条 件 分 段 的 应 用 步 骤
路。具体 工 作方 法 为 :利用 地 理 信 息 系 统软 件
【 摘
要】目 前 ,东南亚及 我 国西藏地区准备 建设 的水 电工程越来越 多,工程 水库 区普遍存在 气候恶劣、交通不便 、基
础地质资料 匮乏等情况 ,工作条件差 。传统的地质工作方法需投入 大量的 人 力、物 力,且工作周期长、效率低 。在 缅 甸纳 沃帕水电站的前期勘 测工作 中,使 用了 3 s集成技 术结合神 经网络分析 法对库岸稳定条件进行分段 的创新模式 ,在很 大程度 上克服 了现场地质 工作 的困难 ,提 高了工作效率 ,降低 了勘 察成本,对下阶段库岸稳 定调 查评价具有较 大的指导意 义,并 为 同条件水电工程的库岸稳 定分段模 式提供 了借鉴 。图 9幅。
图2 ) 。
对解译 对 象进 行遥 感地 质 图像增 强处 理 ,主要 包 括 反差增 强 、彩 色增 强 、代 数 运算 增强 、滤 波增
预 处
理
反差增强 图 像 增
强
彩色增强
滤 波增强 锐化增 强 来自纹理分析 变量 、方位
基于USLE和GIS的水土流失敏感性空间分析以河北太行山区为例
基于USLE和GIS的水土流失敏感性空间分析以河北太行山区为例一、本文概述本文旨在利用通用土壤流失方程(USLE)和地理信息系统(GIS)工具,对河北太行山区的水土流失敏感性进行空间分析。
通过结合这两种强大的工具,我们希望能够更准确地评估该地区的水土流失风险,为土地管理、环境保护和可持续发展提供决策支持。
河北太行山区是我国重要的生态屏障,但由于地形复杂、气候多变、人类活动频繁,水土流失问题日益严重。
因此,开展水土流失敏感性空间分析对于该地区的生态保护和可持续发展具有重要意义。
本文首先介绍了USLE的基本原理和计算过程,包括降雨侵蚀力因子、土壤可侵蚀性因子、坡长坡度因子和植被覆盖与管理因子的确定方法。
然后,我们详细阐述了如何利用GIS技术进行空间数据处理和分析,包括地形数据的提取、土壤数据的分类、降雨数据的空间插值等。
在方法部分,我们将详细介绍如何结合USLE和GIS进行水土流失敏感性空间分析的具体步骤。
包括建立水土流失敏感性评价模型、确定评价因子权重、计算敏感性指数等。
我们将以河北太行山区为例,展示水土流失敏感性空间分析的结果,并分析其空间分布特征和影响因素。
通过本文的研究,我们期望能够为该地区的水土流失防治工作提供科学依据和技术支持。
二、研究方法和数据来源本研究采用修正的通用土壤流失方程(USLE)与地理信息系统(GIS)相结合的方法,对河北太行山区的水土流失敏感性进行空间分析。
USLE作为一种广泛使用的土壤侵蚀预测模型,其通过综合考虑降雨侵蚀力、土壤可蚀性、坡长坡度、植被覆盖及管理措施等因素,为水土流失的定量评估提供了有效工具。
结合GIS的空间分析功能,我们能够更加精准地识别和评估水土流失敏感区域,为区域水土保持和生态环境建设提供科学依据。
在具体操作中,我们首先利用GIS平台,对河北太行山区的地形地貌、土壤类型、植被分布等基础数据进行整合与预处理。
然后,基于USLE模型,构建水土流失敏感性评估模型,将各项影响因子进行量化并整合到GIS平台中。
泥石流灾害防治工程勘查防灾评估模型构建
泥石流灾害防治工程勘查防灾评估模型构建泥石流灾害是一种常见而危险的自然灾害,给人们的生命财产带来巨大的威胁。
为了有效预防和减少泥石流灾害的发生,进行泥石流灾害防治工程的勘查与防灾评估是必不可少的步骤。
本文将探讨泥石流灾害防治工程勘查防灾评估模型的构建。
首先,需要了解泥石流灾害形成的原因和特点。
泥石流通常是由于降雨量过大、地质条件不稳定等因素导致的。
因此,在勘查防灾评估模型的构建中,关键是识别潜在的泥石流危险区域。
这可以通过对地质条件、降雨量、地表覆盖等因素进行综合分析来实现。
利用遥感技术和地理信息系统可以获取大量的地理数据,帮助我们更好地认识潜在的泥石流危险区域。
其次,构建泥石流灾害防治工程勘查防灾评估模型需要考虑到不同地区的特殊情况。
地理环境的多样性决定了不同地区泥石流灾害发生的原因和规模可能存在差异。
因此,在模型构建中,需要结合当地的实际情况进行调整和优化。
在模型中,可以利用历史泥石流灾害数据,结合现场勘查和监测数据,建立潜在危险点、泥石流路径、溢出区域等参数的评估指标体系。
这将有助于提高勘查防灾评估模型的准确性和可靠性。
另外,泥石流灾害的预测与预警也是防治工程中的重要环节。
在泥石流灾害的预测与预警模型构建中,可以考虑使用多种方法,如遥感监测、地质雷达、地下水位监测等。
这些方法可以帮助我们及时发现地质灾害隐患,预测泥石流发生的可能性,并发出预警信号,使人们能够采取及时有效的应对措施,减少灾害损失。
此外,社会影响因素也应考虑在勘查防灾评估模型中。
泥石流灾害对人们的生活和经济造成的影响是不可忽视的。
因此,在模型构建中,还应考虑人口密度、社会经济状况、基础设施等因素对泥石流灾害的影响。
这些因素可作为评估指标的一部分,并用于评估潜在泥石流危险区域的社会脆弱性。
最后,需要不断改进和完善泥石流灾害防治工程勘查防灾评估模型。
随着科学技术的不断发展和数据的不断积累,我们对泥石流灾害的认识将不断深入。
因此,模型需要及时更新和优化,以适应不同地区和不同条件下泥石流灾害防治的需求。