【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，具體為一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、地質(zhì)災(zāi)害作為一種嚴(yán)重威脅人類生命財(cái)產(chǎn)安全的自然災(zāi)害類型，其發(fā)生具有空間分布復(fù)雜、觸發(fā)因子多樣、動(dòng)態(tài)變化顯著的特點(diǎn)。隨著遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，大量遙感大數(shù)據(jù)（如sar影像、光學(xué)影像、dem等）為地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估與預(yù)測(cè)提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法仍存在諸多不足，如對(duì)數(shù)據(jù)稀缺區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)精度不足、動(dòng)態(tài)變化捕捉能力有限以及區(qū)域間災(zāi)害分布差異無(wú)法有效遷移等，難以滿足災(zāi)害動(dòng)態(tài)評(píng)估與早期預(yù)警的實(shí)際需求。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，大部分風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法基于單區(qū)域靜態(tài)建模，通常通過簡(jiǎn)單插值、回歸分析或單一的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行災(zāi)害分布建模，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)稀缺區(qū)域的評(píng)估結(jié)果不準(zhǔn)確。此外，傳統(tǒng)方法無(wú)法充分整合遙感大數(shù)據(jù)的多源特性，也缺乏對(duì)時(shí)間動(dòng)態(tài)變化的綜合建模能力，尤其是在目標(biāo)區(qū)域缺乏歷史數(shù)據(jù)的情況下，評(píng)估結(jié)果與實(shí)際災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布的偏差較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及裝置，解決了現(xiàn)有技術(shù)中在數(shù)據(jù)稀缺條件下，地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布難以精準(zhǔn)建模、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力不足以及跨區(qū)域風(fēng)險(xiǎn)分布無(wú)法有效遷移的技術(shù)問題。
2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，包括以下步驟：
3、s1、采集多源數(shù)據(jù)，包括遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取與地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的災(zāi)害觸發(fā)
4、s2、在源區(qū)域建立災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型，所述分布模型基于災(zāi)害觸發(fā)因子的特征權(quán)重，表征災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)在空間位置和時(shí)間維度的分布；
5、s3、在目標(biāo)區(qū)域基于有限觀測(cè)數(shù)據(jù)構(gòu)建目標(biāo)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型；
6、s4、利用災(zāi)害分布之間的映射方法，計(jì)算源區(qū)域分布與目標(biāo)區(qū)域分布之間的傳輸映射關(guān)系；
7、s5、通過s4步驟中的傳輸映射，在目標(biāo)區(qū)域預(yù)測(cè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)分布；
8、s6、根據(jù)目標(biāo)區(qū)域的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型，并生成災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖。
9、優(yōu)選的，所述s1步驟中遙感數(shù)據(jù)包括光學(xué)影像數(shù)據(jù)、sar/insar數(shù)據(jù)和lidar數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括降雨量、蒸發(fā)量和氣溫?cái)?shù)據(jù)，所述地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括gnss數(shù)據(jù)、土壤濕度數(shù)據(jù)和歷史災(zāi)害記錄。
10、優(yōu)選的，所述s2步驟中源區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型為基于概率密度的風(fēng)險(xiǎn)分布模型，所述風(fēng)險(xiǎn)分布通過對(duì)災(zāi)害觸發(fā)因子的多維特征加權(quán)擬合后歸一化處理得到。
11、優(yōu)選的，所述s3步驟中目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型通過有限的稀疏采樣點(diǎn)構(gòu)建，利用核密度估計(jì)方法生成稀疏樣本的分布權(quán)重，并對(duì)目標(biāo)區(qū)域分布進(jìn)行擬合。
12、優(yōu)選的，所述s4步驟中災(zāi)害分布之間的傳輸映射關(guān)系基于最優(yōu)傳輸理論求解，傳輸映射通過最小化災(zāi)害分布之間的傳輸成本獲得，并滿足以下條件：源區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布通過所述映射傳輸至目標(biāo)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布。
13、優(yōu)選的，所述傳輸成本通過計(jì)算源區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布與目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布之間的wasserstein距離得到，并通過動(dòng)態(tài)最優(yōu)傳輸方法構(gòu)建時(shí)間序列上的傳輸路徑。
14、優(yōu)選的，所述s5步驟中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)分布預(yù)測(cè)包括以下步驟：
15、s51、基于所述傳輸映射和源區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型，生成目標(biāo)區(qū)域的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布；
16、s52、利用多時(shí)相輸入數(shù)據(jù)，結(jié)合時(shí)間序列分析預(yù)測(cè)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)演化；
17、s53、生成目標(biāo)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖，用于標(biāo)識(shí)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)域。
18、優(yōu)選的，所述s6步驟中所述災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型的動(dòng)態(tài)更新包括以下過程：
19、a、基于目標(biāo)區(qū)域新增的觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分布映射的動(dòng)態(tài)路徑進(jìn)行優(yōu)化，使更新后的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布更接近實(shí)際分布；
20、b、利用時(shí)間序列數(shù)據(jù)約束動(dòng)態(tài)傳輸路徑，使分布演化滿足質(zhì)量守恒條件和傳輸成本最小化目標(biāo)。
21、優(yōu)選的，所述s6步驟中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的訓(xùn)練過程采用以下?lián)p失函數(shù)：
22、數(shù)據(jù)擬合損失，用于最小化模型預(yù)測(cè)結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)之間的誤差；
23、分布損失，用于最小化源區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布與目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布之間的wasserstein距離；
24、通過動(dòng)態(tài)調(diào)整損失函數(shù)權(quán)重，平衡模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和分布匹配程度。
25、一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估裝置，包括：
26、數(shù)據(jù)處理模塊，用于采集并預(yù)處理遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提取與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的觸發(fā)因子，生成觸發(fā)因子多維特征數(shù)據(jù)；
27、分布建模模塊，用于構(gòu)建源區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型和目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型；
28、傳輸映射模塊，用于計(jì)算源區(qū)域與目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害分布之間的映射關(guān)系，并生成傳輸路徑；
29、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模塊，用于根據(jù)所述傳輸映射生成目標(biāo)區(qū)域的動(dòng)態(tài)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布；
30、優(yōu)化更新模塊，用于根據(jù)目標(biāo)區(qū)域新增觀測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型；
31、顯示模塊，用于生成目標(biāo)區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)地圖，并顯示不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。
32、本專利技術(shù)提供了一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法及裝置。具備以下有益效果：
33、1、本專利技術(shù)基于最優(yōu)傳輸理論的源-目標(biāo)區(qū)域分布映射，達(dá)到了在數(shù)據(jù)稀缺條件下準(zhǔn)確預(yù)測(cè)目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布的技術(shù)效果，相較于現(xiàn)有技術(shù)中依賴簡(jiǎn)單插值或回歸分析進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的技術(shù)方案，解決了其無(wú)法有效處理跨區(qū)域分布差異、映射精度低的不足。
34、2、本專利技術(shù)通過多源數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)整合處理，結(jié)合核密度估計(jì)和時(shí)間序列建模，構(gòu)建了具有時(shí)空動(dòng)態(tài)特性的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型，達(dá)到了高分辨率、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)的技術(shù)效果。
35、3、本專利技術(shù)利用實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，達(dá)到了實(shí)時(shí)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)模型、提高模型魯棒性和精度的技術(shù)效果。相較于現(xiàn)有技術(shù)中靜態(tài)建模或單次預(yù)測(cè)的技術(shù)方案，解決了其難以適應(yīng)環(huán)境變化、模型適應(yīng)性差的技術(shù)問題。
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1.一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S1步驟中遙感數(shù)據(jù)包括光學(xué)影像數(shù)據(jù)、SAR/InSAR數(shù)據(jù)和LiDAR數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括降雨量、蒸發(fā)量和氣溫?cái)?shù)據(jù)，所述地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括GNSS數(shù)據(jù)、土壤濕度數(shù)據(jù)和歷史災(zāi)害記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S2步驟中源區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型為基于概率密度的風(fēng)險(xiǎn)分布模型，所述風(fēng)險(xiǎn)分布通過對(duì)災(zāi)害觸發(fā)因子的多維特征加權(quán)擬合后歸一化處理得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S3步驟中目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型通過有限的稀疏采樣點(diǎn)構(gòu)建，利用核密度估計(jì)方法生成稀疏樣本的分布權(quán)重，并對(duì)目標(biāo)區(qū)域分布進(jìn)行擬合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S4步驟中災(zāi)害分布之間的傳輸映射關(guān)系基于最優(yōu)傳輸理論求解，傳輸映射通過最小化災(zāi)害分布之間的傳輸成本獲
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述傳輸成本通過計(jì)算源區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布與目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布之間的Wasserstein距離得到，并通過動(dòng)態(tài)最優(yōu)傳輸方法構(gòu)建時(shí)間序列上的傳輸路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S5步驟中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)分布預(yù)測(cè)包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S6步驟中所述災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型的動(dòng)態(tài)更新包括以下過程：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述S6步驟中災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的訓(xùn)練過程采用以下?lián)p失函數(shù)：
10.一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估裝置，根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述s1步驟中遙感數(shù)據(jù)包括光學(xué)影像數(shù)據(jù)、sar/insar數(shù)據(jù)和lidar數(shù)據(jù)，所述氣象數(shù)據(jù)包括降雨量、蒸發(fā)量和氣溫?cái)?shù)據(jù)，所述地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括gnss數(shù)據(jù)、土壤濕度數(shù)據(jù)和歷史災(zāi)害記錄。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述s2步驟中源區(qū)域的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型為基于概率密度的風(fēng)險(xiǎn)分布模型，所述風(fēng)險(xiǎn)分布通過對(duì)災(zāi)害觸發(fā)因子的多維特征加權(quán)擬合后歸一化處理得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述s3步驟中目標(biāo)區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分布模型通過有限的稀疏采樣點(diǎn)構(gòu)建，利用核密度估計(jì)方法生成稀疏樣本的分布權(quán)重，并對(duì)目標(biāo)區(qū)域分布進(jìn)行擬合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于遙感大數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，其特征在于，所述s4步驟中災(zāi)害分布之間的傳輸映射關(guān)系基于最優(yōu)傳輸理論求解，傳...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張建瑞，郭曉林，高天琦，陳蕾，徐亞娟，田翊，熊鵬，楊陽(yáng)，蘭青，蘇奇童，高翯，張一同，朱亞平，周明澤，賈尚偉，余亞雄，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河南德力勁特智能裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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