【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于地質(zhì)災(zāi)害，具體涉及一種高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法。
技術(shù)介紹
1、高速遠(yuǎn)程滑坡，是指高山峽谷區(qū)高陡斜坡上大規(guī)模基巖巖體失穩(wěn)后以快速或者極快速的速度，以巖屑流的形式似流體狀態(tài)長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)的地質(zhì)現(xiàn)象。該類地質(zhì)災(zāi)害，其源區(qū)具有高隱蔽性、事件具有突發(fā)性和巨大危害性；盡管其發(fā)生頻率較低，但由于其自身具備的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，其在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受地形影響且與沿途地表物質(zhì)相互作用，往往發(fā)生災(zāi)種間的轉(zhuǎn)化并形成具有遠(yuǎn)程效應(yīng)的災(zāi)害鏈，該災(zāi)害鏈的形成顯著放大了災(zāi)情的影響范圍和復(fù)雜程度，其造成的危害令人難以估量。對(duì)高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征，能夠準(zhǔn)確地確定其最大運(yùn)動(dòng)速度、最遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)距離、最大堆積范圍等運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)高速遠(yuǎn)程滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性的分析與預(yù)測(cè)，確定災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)程度。
2、現(xiàn)有的滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙度表征方法主要為幾何統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，該方法基于滑坡路徑的高精度三維地形數(shù)據(jù)，通過(guò)將路徑表面的幾何特征轉(zhuǎn)化為可量化的粗糙度指標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的量化；然而，該方法忽視運(yùn)動(dòng)路徑表面的局部變化，難以準(zhǔn)確捕捉到微小地形變化，特別是復(fù)雜地形和微觀地貌；另一方面，該方法在不同尺度下的表現(xiàn)存在局限性，粗糙度的量化結(jié)果會(huì)受所選取區(qū)域尺度的影響，在大尺度下可能忽視局部細(xì)節(jié)，在小尺度下則可能過(guò)于強(qiáng)調(diào)微小的起伏；且在處理大范圍、高分辨率三維地形數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算復(fù)雜度較高，常常無(wú)法高效且精確地量化運(yùn)動(dòng)路徑的粗糙程度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本專利技術(shù)提供的高速遠(yuǎn)程
2、為了達(dá)到上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：一種高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，包括以下步驟：
3、s1：選定目標(biāo)滑坡及其周圍區(qū)域，并獲取目標(biāo)滑坡的遙感影像數(shù)據(jù)、目標(biāo)滑坡的dem數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及目標(biāo)滑坡的滑坡邊界數(shù)據(jù)；
4、s2：根據(jù)目標(biāo)滑坡的遙感影像數(shù)據(jù)、目標(biāo)滑坡的dem數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及目標(biāo)滑坡的滑坡邊界數(shù)據(jù)，得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程數(shù)據(jù)；
5、s3：對(duì)目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行去趨勢(shì)化處理，得到滑坡運(yùn)動(dòng)路徑微地形的高程數(shù)據(jù)；
6、s4：根據(jù)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑微地形的高程數(shù)據(jù)，基于節(jié)理輪廓線分形維數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)；
7、s5：根據(jù)目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)，計(jì)算得到目標(biāo)滑坡的路徑粗糙度系數(shù)，完成高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征。
8、本專利技術(shù)的有益效果為：本專利技術(shù)基于路徑粗糙度系數(shù)對(duì)高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度進(jìn)行定量化表征，只需統(tǒng)計(jì)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑上微地形平均起伏高度和平均延伸長(zhǎng)度，并基于巖體力學(xué)領(lǐng)域中節(jié)理輪廓線粗糙程度表征方法的節(jié)理分形模型h-l法，計(jì)算得到高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)與滑坡的路徑粗糙度系數(shù)，其計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，適用范圍廣，能夠在不同空間尺度下揭示高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的粗糙程度，并充分揭示微地形在滑坡運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的影響，進(jìn)而提供更為全面的粗糙度表征，具有較強(qiáng)的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
9、進(jìn)一步地：所述s1的具體步驟如下：
10、s101：在衛(wèi)星圖像上，選定目標(biāo)滑坡及其周圍區(qū)域，并按照設(shè)定的空間像素分辨率獲取目標(biāo)滑坡的遙感影像數(shù)據(jù)，按照設(shè)定的高程數(shù)據(jù)采樣間距獲取目標(biāo)滑坡的dem數(shù)字高程數(shù)據(jù)；
11、s102：在衛(wèi)星圖像中，利用多邊形工具對(duì)目標(biāo)滑坡的滑坡邊界進(jìn)行標(biāo)注，得到目標(biāo)滑坡的滑坡邊界數(shù)據(jù)。
12、上述進(jìn)一步方案的有益效果為：通過(guò)獲取目標(biāo)滑坡的遙感影像數(shù)據(jù)和目標(biāo)滑坡的dem數(shù)字高程數(shù)據(jù)，能夠提供更全面的地質(zhì)信息，確保具有足夠的細(xì)節(jié)和準(zhǔn)確性，目標(biāo)滑坡的滑坡邊界數(shù)據(jù)能夠獲取精準(zhǔn)的滑坡區(qū)域。
13、進(jìn)一步地：所述s2的具體步驟如下：
14、s201：將目標(biāo)滑坡的遙感影像數(shù)據(jù)、目標(biāo)滑坡的dem數(shù)字高程數(shù)據(jù)以及目標(biāo)滑坡的滑坡邊界數(shù)據(jù)，進(jìn)行重疊，并保持坐標(biāo)系統(tǒng)一致，得到目標(biāo)滑坡的地圖視圖；
15、s202：根據(jù)目標(biāo)滑坡的地圖視圖，從目標(biāo)滑坡的滑坡剪出口出發(fā)，沿著滑坡的主滑動(dòng)方向延伸，得到目標(biāo)滑坡的縱剖面線段；
16、s203：將目標(biāo)滑坡的縱剖面線段平移至目標(biāo)滑坡相鄰的山體區(qū)域，近似得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑線段；
17、s204：根據(jù)目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑線段，得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的剖面圖；
18、s205：根據(jù)目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的剖面圖，得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程數(shù)據(jù)。
19、上述進(jìn)一步方案的有益效果為：本專利技術(shù)基于滑坡的滑前地形和相鄰山體的地形特征具有一定的相似性，能夠在缺乏滑坡滑前地形數(shù)據(jù)的情況下近似得到目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程數(shù)據(jù)，從而近似反映真實(shí)的滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程變化特征。
20、進(jìn)一步地：所述s3的具體步驟如下：
21、s301：根據(jù)目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的高程數(shù)據(jù)，利用擬合函數(shù)建立滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的地形趨勢(shì)函數(shù)；
22、s302：根據(jù)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的地形趨勢(shì)函數(shù)，基于最小二乘法得到地形趨勢(shì)函數(shù)的最佳擬合系數(shù)；
23、s303：根據(jù)最佳擬合系數(shù)，得到擬合的地形趨勢(shì)函數(shù)；
24、s304：根據(jù)擬合的地形趨勢(shì)函數(shù)，去除目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑中的大尺度趨勢(shì)，得到滑坡運(yùn)動(dòng)路徑微地形的高程數(shù)據(jù)。
25、上述進(jìn)一步方案的有益效果為：通過(guò)去趨勢(shì)化，能夠去除對(duì)后續(xù)分析產(chǎn)生干擾的大尺度地形特征，使后續(xù)分析專注于小尺度的局部變化，提高粗糙程度定量化表征的準(zhǔn)確性。
26、進(jìn)一步地：所述s4中目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)的表達(dá)式如下：
27、d＝log4/log[2(1+costan-1(2h/l))]
28、其中，d為目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)，h為滑坡路徑上的微地形平均起伏高度，l為滑坡路徑上的微地形平均延伸長(zhǎng)度。
29、上述進(jìn)一步方案的有益效果為：通過(guò)計(jì)算分形維數(shù)，能夠量化滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的粗糙程度，消除其隨著觀測(cè)尺度的變化而表現(xiàn)出的不確定性，提高滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度定量化表征的準(zhǔn)確性。
30、進(jìn)一步地：所述s5中目標(biāo)滑坡的路徑粗糙度系數(shù)的表達(dá)式如下：
31、prc＝85.2671(d-1)0.5679
32、其中，prc為目標(biāo)滑坡的路徑粗糙度系數(shù)，d為目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)。
33、上述進(jìn)一步方案的有益效果為：通過(guò)參考節(jié)理粗糙度系數(shù)(jrc)與分形維數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)公式，上式計(jì)算得到的目標(biāo)滑坡的路徑粗糙度系數(shù)能夠更為直觀的刻畫滑坡運(yùn)動(dòng)路徑的粗糙程度，并反映出滑坡運(yùn)動(dòng)路徑上的局部起伏和細(xì)節(jié)特征。
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1.一種高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述S1的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述S2的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述S3的具體步驟如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述S4中目標(biāo)滑坡運(yùn)動(dòng)路徑去趨勢(shì)化后的分形維數(shù)的表達(dá)式如下：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述S5中目標(biāo)滑坡的路徑粗糙度系數(shù)的表達(dá)式如下：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述s1的具體步驟如下：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡運(yùn)動(dòng)路徑粗糙程度的定量化表征方法，其特征在于，所述s2的具體步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速遠(yuǎn)程滑坡...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：明杰，王玉峰，程謙恭，林棋文，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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