本發(fā)明涉及智能監(jiān)測(cè)，特別涉及一種基于時(shí)間序列與混合模型的滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。

2、水滑坡研究在致災(zāi)因素分析上已明確降雨、庫水位變化及地形地質(zhì)條件的關(guān)鍵作用，監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)多手段并存且向多源融合發(fā)展態(tài)勢(shì)，預(yù)測(cè)方法有時(shí)間序列分析等多種方式，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與防治則采用極限平衡分析等方法并實(shí)施相應(yīng)工程與非工程措施保障庫區(qū)安全。但是在現(xiàn)階段研究中存在著一些不足之處，一方面預(yù)測(cè)方法受多種因素耦合影響，影響預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

3、因此，本發(fā)明提出一種基于時(shí)間序列與混合模型的滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于時(shí)間序列與混合模型的滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，用以通過采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，來保證樣本的可靠性，且通過時(shí)序編碼，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的訓(xùn)練，后續(xù)通過對(duì)模型驗(yàn)證以及映射關(guān)系的構(gòu)建，來進(jìn)一步保證模型的精準(zhǔn)性，為滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)提供便利基礎(chǔ)。

2、本發(fā)明提供基于時(shí)間序列與混合模型的滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，包括：

3、步驟1：采集歷史滑坡的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，并對(duì)所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到第一數(shù)據(jù)，其中，所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)涉及多個(gè)監(jiān)測(cè)維度；

4、步驟2：對(duì)所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行類型劃分，且通過對(duì)每類數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)序編碼，得到同個(gè)時(shí)序下的單一樣本進(jìn)而得到樣本集，進(jìn)而按照所述樣本集對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練得到初始模型，其中，所述單一樣本包含不同監(jiān)測(cè)維度下的監(jiān)測(cè)值以及滑坡水平位移；

5、步驟3：對(duì)所述初始模型進(jìn)行模型驗(yàn)證，且結(jié)合所構(gòu)建的對(duì)應(yīng)類型下滑坡形變與監(jiān)測(cè)維度的映射關(guān)系，優(yōu)化得到時(shí)間序列與混合模型；

6、步驟4：監(jiān)測(cè)并獲取目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前異構(gòu)數(shù)據(jù)，并輸入到所述時(shí)間序列與混合模型中，預(yù)測(cè)得到所述目標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前災(zāi)害結(jié)果并輸出提醒。

7、優(yōu)選的，對(duì)所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理得到第一數(shù)據(jù)，包括：

8、按照監(jiān)測(cè)維度對(duì)所述第一數(shù)據(jù)進(jìn)行類型劃分，并按照時(shí)間順序?qū)γ款悢?shù)據(jù)中每個(gè)第一值進(jìn)行曲線平滑繪制；

9、分別確定平滑曲線中相鄰兩點(diǎn)所構(gòu)成直線的第一絕對(duì)斜率，且結(jié)合所述相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的曲線面積對(duì)所述第一絕對(duì)斜率進(jìn)行調(diào)整，得到第二絕對(duì)斜率；

10、；

11、其中，d2為對(duì)應(yīng)的第二絕對(duì)斜率；d1為對(duì)應(yīng)的第一絕對(duì)斜率；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成曲線段中的最高點(diǎn)的值；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成直線中與最高點(diǎn)一致對(duì)應(yīng)點(diǎn)的值；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成曲線段中的最低點(diǎn)的值；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成直線中與最低點(diǎn)一致對(duì)應(yīng)點(diǎn)的值；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成曲線段的曲線封閉面積；表示第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)所構(gòu)成直線的封閉面積；n表示存在的第一值的總個(gè)數(shù)，且與繪制平滑曲線的點(diǎn)的個(gè)數(shù)一致；

12、將同個(gè)相鄰兩點(diǎn)下的第一絕對(duì)斜率與第二絕對(duì)斜率分別與預(yù)設(shè)斜率進(jìn)行比較，若都小于等于預(yù)設(shè)斜率，則依據(jù)max（d1,d2）對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第一調(diào)整，其中，max表示最大值符號(hào)；

13、若都大于等于預(yù)設(shè)斜率，則依據(jù)min（d1,d2）對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第二調(diào)整，min表示最小值符號(hào)；

14、若d1與d2中存在一個(gè)大于預(yù)設(shè)斜率另外一個(gè)小于預(yù)設(shè)斜率的情況，此時(shí)，根據(jù)rand((d1,d2),1)隨機(jī)篩選一個(gè)最終斜率對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第三調(diào)整，rand表示隨機(jī)符號(hào)；

15、基于所有調(diào)整結(jié)果得到第一數(shù)據(jù)。

16、優(yōu)選的，依據(jù)max（d1,d2）對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第一調(diào)整，包括：

17、

18、其中，表示對(duì)后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第一調(diào)整后的值；表示對(duì)后一個(gè)點(diǎn)未進(jìn)行調(diào)整前的值；表示基于所有相鄰兩點(diǎn)的d1-d2的方差；表示相應(yīng)第i個(gè)點(diǎn)與第i+1個(gè)點(diǎn)的斜率正負(fù)情況。

19、優(yōu)選的，依據(jù)min（d1,d2）對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第二調(diào)整，包括：

20、

21、其中，表示對(duì)后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第二調(diào)整后的值。

22、優(yōu)選的，根據(jù)rand((d1,d2),1)隨機(jī)篩選一個(gè)最終斜率對(duì)相應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第三調(diào)整，包括：

23、

24、

25、其中，表示對(duì)后一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行第三調(diào)整后的值；表示對(duì)對(duì)應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的調(diào)節(jié)函數(shù)；rand((d1,d2),1)表示從對(duì)應(yīng)相鄰兩點(diǎn)的d1與d2中隨機(jī)篩選一個(gè)最終斜率的函數(shù)；表示預(yù)設(shè)斜率。

26、優(yōu)選的，優(yōu)化得到時(shí)間序列與混合模型，包括：

27、從所述樣本集中提取兩個(gè)相鄰時(shí)刻下的第一多源數(shù)據(jù)以及第二源數(shù)據(jù)，其中，第一多源數(shù)據(jù)與第一歷史時(shí)刻對(duì)應(yīng)，第二多源數(shù)據(jù)與第二歷史時(shí)刻對(duì)應(yīng)，且第一歷史時(shí)刻位于第二歷史時(shí)刻之前；

28、將所述第一多源數(shù)據(jù)輸入到所述初始模型中得到驗(yàn)證類型以及不同監(jiān)測(cè)維度下的第一驗(yàn)證系數(shù)；

29、根據(jù)對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型的歷史位移以及映射關(guān)系，分別確定同個(gè)單一樣本中每個(gè)監(jiān)測(cè)維度與對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型的第一災(zāi)害系數(shù)；

30、獲取同個(gè)災(zāi)害類型下涉及到的不同監(jiān)測(cè)維度的所有第一災(zāi)害系數(shù)，并構(gòu)建同個(gè)災(zāi)害類型下每個(gè)監(jiān)測(cè)維度的第一系數(shù)向量；

31、提取與所述第一系數(shù)向量對(duì)應(yīng)的第一多源數(shù)據(jù)的第一驗(yàn)證系數(shù)以及驗(yàn)證類型，得到驗(yàn)證系數(shù)向量以及驗(yàn)證類型向量，且結(jié)合第一系數(shù)向量，得到第一矩陣；

32、基于所述第一矩陣獲取歷史實(shí)際確定的同個(gè)災(zāi)害類型中基于每個(gè)監(jiān)測(cè)維度的差異因子；

33、依賴所述第二多源數(shù)據(jù)與第一多源數(shù)據(jù)存在的第一歷史差異、第二多源數(shù)據(jù)下的歷史實(shí)際災(zāi)害類型與第一多源數(shù)據(jù)的驗(yàn)證類型的類型差異，且結(jié)合對(duì)應(yīng)歷史實(shí)際災(zāi)害類型基于每個(gè)監(jiān)測(cè)維度的差異因子，構(gòu)建對(duì)應(yīng)第一歷史時(shí)刻的優(yōu)化向量；

34、基于所有優(yōu)化向量對(duì)所述初始模型進(jìn)行優(yōu)化，得到時(shí)間序列與混合模型。

35、優(yōu)選的，根據(jù)對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型的歷史位移以及映射關(guān)系，分別確定同個(gè)單一樣本中每個(gè)監(jiān)測(cè)維度與對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型的第一災(zāi)害系數(shù)，包括：

36、從時(shí)序-類型-位移對(duì)照表中分別獲取不同災(zāi)害類型的歷史位移；

37、確定與所述單一樣本存在時(shí)序關(guān)聯(lián)的n1個(gè)第一樣本，基于時(shí)序順序?qū)1+1樣本中每個(gè)監(jiān)測(cè)維度下的監(jiān)測(cè)值進(jìn)行大小排序，并判斷對(duì)應(yīng)單一樣本是否存在兩側(cè)差值；

38、若存在兩側(cè)差值，則根據(jù)與的大小關(guān)系以及與的大小關(guān)系，確定對(duì)應(yīng)單一樣本在相應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下的重要系數(shù)，其中，表示對(duì)應(yīng)單一樣本的左側(cè)差值；表示對(duì)應(yīng)單一樣本的右側(cè)差值；表示對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下的差值閾值；表示對(duì)應(yīng)單一樣本在相應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下的監(jiān)測(cè)值；?、分別表示在相應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下基于對(duì)應(yīng)單一樣本的左側(cè)監(jiān)測(cè)值、右側(cè)監(jiān)測(cè)值；、分別表示常數(shù)；

39、若只存在一側(cè)差值，則根據(jù)確定對(duì)應(yīng)單一樣本在相應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下的重要系數(shù)，其中，表示相應(yīng)監(jiān)測(cè)維度下與n1+1個(gè)樣本所對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)值的平均值；表示n1+1個(gè)樣本所對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)值中的最大值；表示n1+1個(gè)樣本所對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)值的方差，其中，，判定對(duì)應(yīng)重要系數(shù)為0；否則，判定對(duì)應(yīng)重要系數(shù)為；

40、基于對(duì)應(yīng)類型的映射關(guān)系以及對(duì)應(yīng)類型下的所有歷史位移，確定每個(gè)監(jiān)測(cè)維度在相應(yīng)災(zāi)害類型中的設(shè)定權(quán)重，且結(jié)合重要系數(shù)，確定對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)維度在相應(yīng)災(zāi)害類型的第一災(zāi)害系數(shù)；

41、

42、其中，ui表示第i個(gè)監(jiān)測(cè)維度在相應(yīng)災(zāi)害類型的第一災(zāi)害系數(shù)；表示對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型的歷史災(zāi)害值；表示第i個(gè)監(jiān)測(cè)維度在相應(yīng)災(zāi)害類型中的設(shè)定權(quán)重；表示第i個(gè)監(jiān)測(cè)維度在相應(yīng)災(zāi)害類型中的重要系數(shù)；表示相應(yīng)災(zāi)害類型下所有監(jiān)測(cè)維度的設(shè)定權(quán)重的和，取值為1；表示相應(yīng)災(zāi)害類型下所有監(jiān)測(cè)維度的重要系數(shù)的和；m表示監(jiān)測(cè)維度的數(shù)量。

43、優(yōu)選的，基于所述第一矩陣獲取歷史實(shí)際確定的同個(gè)災(zāi)害類型中基于每個(gè)監(jiān)測(cè)維度的差異因子，包括：

44、若所述第一矩陣中涉及到的所有驗(yàn)證類型都與相應(yīng)的災(zāi)害類型一致，此時(shí)，分別計(jì)算每列向量中第一災(zāi)害系數(shù)與第一驗(yàn)證系數(shù)的差值絕對(duì)值，并得到系數(shù)方差且結(jié)合對(duì)應(yīng)災(zāi)害類型得到差異因子；

45、若所述第一矩陣中涉及到的所有驗(yàn)證類型中存在與相應(yīng)的災(zāi)害類型不一致的類型，則分別提取每個(gè)不一致類型的出現(xiàn)次數(shù)，且結(jié)合不一致類型下的所有第一災(zāi)害系數(shù)與第一驗(yàn)證系數(shù)的差值絕對(duì)值，得到每個(gè)不一致類型的當(dāng)下因子進(jìn)而構(gòu)成差異因子。

46、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果如下：

47、通過采集多源異構(gòu)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，來保證樣本的可靠性，且通過時(shí)序編碼，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的訓(xùn)練，后續(xù)通過對(duì)模型驗(yàn)證以及映射關(guān)系的構(gòu)建，來進(jìn)一步保證模型的精準(zhǔn)性，為滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)提供便利基礎(chǔ)。

48、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。

49、下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。