本發(fā)明涉及滑坡變形階段判別領(lǐng)域，尤其涉及一種滑坡變形程度的判別方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前在我國(guó)西部地區(qū)尤其是貴州省，其地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生數(shù)量、造成死亡失蹤人數(shù)及直接經(jīng)濟(jì)損失都位居全國(guó)前列。從地質(zhì)災(zāi)害類型上看，滑坡又是最主要的災(zāi)害類型。因此，分析滑坡的變形程度，進(jìn)而對(duì)滑坡災(zāi)害的發(fā)生做出預(yù)測(cè)預(yù)警，以避免或減小滑坡造成的不必要的損失，是很有必要的。而滑坡是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，受到各種內(nèi)在與外界因素的影響。要對(duì)某滑坡的變形階段進(jìn)行判別，也需要考慮多種隨機(jī)因素的影響，需要在眾多評(píng)價(jià)因子中選取具有代表性的某些因子來對(duì)滑坡變形階段進(jìn)行判別，篩選出的判別因子要能夠很好地反映出滑坡的變化特性，并且具有互不重復(fù)性。

滑坡變形階段的評(píng)判可被視為是一個(gè)模糊綜合評(píng)價(jià)問題，而傳統(tǒng)的專家評(píng)判的方法的準(zhǔn)確度不高，適應(yīng)性不強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種滑坡變形程度的判別方法及其系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)的專家評(píng)判的方法的準(zhǔn)確度不高，適應(yīng)性不強(qiáng)的現(xiàn)有技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種滑坡變形程度的判別方法，包括以下步驟：

將滑坡變形程度按大小劃分成不同形變階段，根據(jù)變形程度從小到大的順序構(gòu)造有序滑坡形變排列；

選取待判斷滑坡變形程度的滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)并計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的單指標(biāo)屬性測(cè)度值，通過層次分析法得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值，然后根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值和各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值計(jì)算滑坡變形綜合屬性測(cè)度值；

根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的形變階段。

進(jìn)一步地，有序滑坡形變排列包括蠕動(dòng)階段、勻速變形階段、加速變形階段和臨滑階段。

進(jìn)一步地，各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子具有等級(jí)cj形變階段的正態(tài)分布屬性測(cè)度值為：

其中，ti，j、ui，j表示待估參數(shù)，i為滑坡x的第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子測(cè)量值。

進(jìn)一步地，滑坡變形具有屬于等級(jí)cj形變階段的綜合屬性測(cè)度值為：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量。

進(jìn)一步地，根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的變形階段的計(jì)算方法為：

其中，λ為置信度，且λ＝0.7。

依托上述方法，本發(fā)明還提出了一種滑坡變形程度的判別系統(tǒng)，包括以下模塊：

序列構(gòu)造模塊：用于將滑坡變形程度按大小劃分成不同形變階段，根據(jù)變形程度從小到大的順序構(gòu)造有序滑坡形變排列；

屬性測(cè)度值計(jì)算模塊：用于選取待判斷滑坡變形程度的滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)并計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值，通過層次分析法計(jì)算得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值，然后根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值和各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值計(jì)算滑坡變形綜合屬性測(cè)度值；

滑坡形變階段確定模塊：用于根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的形變階段。

進(jìn)一步地，序列構(gòu)造模塊構(gòu)造的有序滑坡形變排列包括蠕動(dòng)階段、勻速變形階段、加速變形階段和臨滑階段。

進(jìn)一步地，屬性測(cè)度值計(jì)算模塊中各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子具有等級(jí)cj形變階段的正態(tài)分布屬性測(cè)度值為：

其中，ti，j、ui，j表示待估參數(shù)，i為滑坡x的第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子測(cè)量值；

滑坡變形具有屬于等級(jí)cj形變階段的綜合屬性測(cè)度值為：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量。

進(jìn)一步地，滑坡形變階段確定模塊根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的變形階段的計(jì)算方法為：

其中，λ為置信度，且λ＝0.7。

本發(fā)明整個(gè)工藝步驟精簡(jiǎn)，通過將滑坡變形分段，再選擇滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)并計(jì)算它們的屬性測(cè)度值以及多指標(biāo)的綜合屬性測(cè)度值，最后通過置信度準(zhǔn)則來判斷滑坡所屬的變形階段。與傳統(tǒng)的專家評(píng)判方式相比，本發(fā)明結(jié)果更加直觀、準(zhǔn)確。且對(duì)于所有的滑坡都可以采用該方法及其系統(tǒng)去判別，適用性強(qiáng)。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的一種滑坡變形程度的判別方法流程圖；

圖2是本發(fā)明計(jì)算屬性測(cè)度值的正態(tài)分布形式屬性測(cè)度函數(shù)；

圖3(a)(b)(c)(d)分別是本發(fā)明實(shí)施例中后緣裂縫貫通率、前緣變形程度、地下水動(dòng)態(tài)以及監(jiān)測(cè)或預(yù)測(cè)位移量的屬性測(cè)度函數(shù)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

本發(fā)明實(shí)施例首先公開了一種滑坡變形程度的判別方法，如圖1所示，包括以下步驟：

s1、將滑坡變形程度按大小劃分成不同形變階段，根據(jù)變形程度從小到大的順序構(gòu)造有序滑坡形變排列。

根據(jù)變形程度將滑坡形變階段分為c1、c2、…、ck幾個(gè)階段，若cp∩cq＝φ，(p≠q)，則{c1，c2，…，ck}為滑坡形變階段f的分割，當(dāng){c1，c2，…，ck}為滑坡形變階段f的分割且滿足c1＞c2＞…＞ck或者c1＜c2＜…＜ck時(shí)，則稱{c1，c2，…，ck}為有序滑坡形變排列。本實(shí)施例將滑坡形變階段分為蠕動(dòng)階段、勻速變形階段、加速變形階段、臨滑階段四個(gè)不同階段，分別以c1到c4構(gòu)成有序滑坡形變排列。

s2、選取待判斷滑坡變形程度的滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)并計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的單指標(biāo)屬性測(cè)度值，通過層次分析法計(jì)算得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值，然后根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值和各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值計(jì)算滑坡變形綜合屬性測(cè)度值。

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)原則選取能很好反應(yīng)滑坡變形程度的指標(biāo)，再采用層次分析法計(jì)算得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值。能夠反映滑坡變形的指標(biāo)因子有很多，我們需要在眾多評(píng)價(jià)因子當(dāng)中選取具有代表性的某些因子來對(duì)滑坡變形階段進(jìn)行判別，篩選出的判別因子要能夠很好地反映出滑坡的變化特性，并且具有互不重復(fù)性，我們可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷來確定判別因子的選取。評(píng)價(jià)指標(biāo)因子與形變階段對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)取值范圍已知即可得到滑坡變形程度的評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)矩陣：

其中，ai，1，ai，2，…，ai，5表示待測(cè)滑坡關(guān)于第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的閾值，且滿足ai，1＜ai，2＜…＜ai，5或ai，1＞ai，2＞…＞ai，5。

由于滑坡變形過程中各評(píng)價(jià)指標(biāo)的值變化復(fù)雜，因此無法通過線性函數(shù)反映出來。而狀態(tài)分布函數(shù)能表達(dá)的評(píng)價(jià)指標(biāo)值的精度要遠(yuǎn)高于線性函數(shù)，故選擇正態(tài)分布函數(shù)作為滑坡變形階段判別模型中的屬性測(cè)試函數(shù)。考慮到當(dāng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的取值位于接近屬性空間最小值的區(qū)域時(shí)，對(duì)應(yīng)的蠕動(dòng)階段的屬性測(cè)度接近于1；同時(shí)，當(dāng)各評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的取值位于接近屬性空間最大值區(qū)域時(shí)，對(duì)應(yīng)的臨滑階段的屬性測(cè)度也接近于1。建立如圖2所示的正態(tài)分布屬性測(cè)度函數(shù)，其中x軸為指標(biāo)因子的取值，y軸為概率，四個(gè)波形表示不同的滑坡變形階段。[ai，j，ai，j+1]表示任一滑坡變形中第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子在第j級(jí)形變等級(jí)的值域區(qū)間。根據(jù)求取滑坡第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)在第j級(jí)形變等級(jí)的姿態(tài)分布屬性測(cè)度值。由圖2可知，對(duì)于勻速變形階段和加速變形階段，ui，j＝(ai，j+ai，j+1)/2，將坐標(biāo)點(diǎn)(ai，j，0.5)和(ai，j+1，0.5)上述公式可推導(dǎo)出ti，j＝4ln2/(ai，j-ai，j+1)²，其中j＝2，3；對(duì)于蠕動(dòng)階段，ui，j＝ai，1，將坐標(biāo)點(diǎn)(ai，2，0.5)代入上述公式可推導(dǎo)出ti，j＝ln2/(ai，1-ai，2)²，其中j＝1；對(duì)于臨滑階段，ui，j＝ai，5，將坐標(biāo)點(diǎn)(ai，4，0.5)代入表上述公式可推導(dǎo)出ti，j＝ln2/(ai，4-ai，5)²，其中j＝4。因?yàn)槊恳粋€(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)該形變等級(jí)的屬性測(cè)試度之和為1，而求取的屬性測(cè)度值不一定滿足該要求，因此需要對(duì)μ′i，j進(jìn)行歸一化處理

這樣就得到了各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的屬性測(cè)度值。

假設(shè)權(quán)重向量w＝{w1，w2，…，wm}，根據(jù)單個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子屬性測(cè)度值可知，某滑坡變形具有屬于等級(jí)cj的滑坡變形綜合屬性測(cè)度值為：

s3、根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的形變階段。

根據(jù)置信度準(zhǔn)則，即

判斷滑坡變形屬于哪個(gè)階段，本實(shí)施例選擇置信度為λ＝0.7。

綜上，本發(fā)明方法整個(gè)工藝步驟精簡(jiǎn)，通過將滑坡變形分段，再選擇滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子并計(jì)算它們的屬性測(cè)度值，最后通過置信度準(zhǔn)則來判斷滑坡所屬的變形階段。得到的結(jié)果更加直觀、準(zhǔn)確。且對(duì)于所有的滑坡都可以采用該方法去判別，適用性強(qiáng)。

依托上述方法，本發(fā)明還提出了一種滑坡變形程度的判別系統(tǒng)，包括以下模塊：

序列構(gòu)造模塊：用于將滑坡變形程度按大小劃分成不同形變階段，根據(jù)變形程度從小到大的順序構(gòu)造有序滑坡形變排列。

屬性測(cè)度值計(jì)算模塊：用于選取待判斷滑坡變形程度的滑坡的評(píng)價(jià)指標(biāo)并計(jì)算各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值，通過層次分析法計(jì)算得到各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值，然后根據(jù)各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值和各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子對(duì)應(yīng)各個(gè)形變階段的屬性測(cè)度值計(jì)算滑坡變形綜合屬性測(cè)度值。

滑坡形變階段確定模塊：用于根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的形變階段。

本系統(tǒng)使用方便，能夠快速準(zhǔn)確得到滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的形變階段，且能夠適用于各種滑坡，適用性強(qiáng)。

進(jìn)一步地，序列構(gòu)造模塊構(gòu)造的有序滑坡形變排列包括蠕動(dòng)階段、勻速變形階段、加速變形階段和臨滑階段。

進(jìn)一步地，屬性測(cè)度值計(jì)算模塊中各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子具有等級(jí)cj形變階段的正態(tài)分布屬性測(cè)度值為：

其中，ti，j、ui，j表示待估參數(shù)，i為滑坡x的第i個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因子測(cè)量值；

滑坡變形具有屬于等級(jí)cj形變階段的綜合屬性測(cè)度值為：

其中，w＝{w1，w2，…，wm}是各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重向量。

進(jìn)一步地，滑坡形變階段確定模塊根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析得出滑坡變形程度所對(duì)應(yīng)的變形階段的計(jì)算方法為：

其中，λ為置信度，且λ＝0.7。

綜上所述，本系統(tǒng)判斷滑坡所屬的變形階段。得到的結(jié)果直觀、準(zhǔn)確，且對(duì)于所有的滑坡都可以采用該方法去判別，適用性強(qiáng)。

本實(shí)施例以晴隆滑坡為例，將滑坡變形分為蠕動(dòng)階段、勻速變形階段、加速變形階段、臨滑階段四個(gè)不同階段，分別以c1到c4構(gòu)成滑坡變形程度屬性空間有序分割類。選取后緣裂縫貫通率、前緣變形程度、地下水動(dòng)態(tài)和位移量4個(gè)指標(biāo)作為滑坡變形階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子，得到如表1所述的滑坡變形判別指標(biāo)體系。

表1滑坡變形階段判別指標(biāo)體系

根據(jù)表1構(gòu)建，各判別指標(biāo)關(guān)于各變形階段的正態(tài)分布形式的屬性測(cè)度函數(shù)。如圖3所示，圖3(a)是后援裂縫通率，其x軸為通率百分比，y軸為概率，4個(gè)波形從左至右依次為蠕動(dòng)階段、均速階段、加速階段和臨滑階段；圖3(b)是前緣變形程度，其x軸為打分分?jǐn)?shù)，按0-10分排列，y軸為概率，4個(gè)波形從左至右依次為蠕動(dòng)階段、均速階段、加速階段和臨滑階段；圖3(c)是地下水動(dòng)態(tài)，其x軸為打分分?jǐn)?shù)，按0-10分排列，y軸為概率，4個(gè)波形從左至右依次為蠕動(dòng)階段、均速階段、加速階段和臨滑階段；圖3(d)為臨滑階段，其x軸為月位移量，以毫米為單位，y軸為概率，4個(gè)波形從左至右依次為蠕動(dòng)階段、均速階段、加速階段和臨滑階段。通過層次分析法決定評(píng)價(jià)指標(biāo)因子的權(quán)重值，計(jì)算得到權(quán)重ωi＝[0.18，0.19，0.27，0.36]。通過計(jì)算得到晴隆滑坡對(duì)應(yīng)各變形階段的屬性測(cè)試度。計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2晴隆滑坡判別指標(biāo)及災(zāi)點(diǎn)綜合屬性測(cè)度

再根據(jù)置信度準(zhǔn)則進(jìn)行屬性識(shí)別分析可得出結(jié)論，晴隆滑坡處于勻速變形階段。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。