一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法及系统

技术领域

本发明涉及山洪动态预警技术领域，具体涉及一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法及系统。

背景技术

山洪灾害突发性强、区域性强、季节性强、发生率高、危害性大，多数发生在山区和城乡结合部，主要集中在雨季和台风季节，预测预报预防难度大，由于山洪暴涨暴落，成灾快，避灾难，对低洼地带的居民区危害尤其严重，易造成人员伤亡、房屋坍塌、交通中断、耕地损毁等生命财产损失。

目前，山洪灾害预警方式一般需要通过人工方式读取洪水数据，或者通过山洪灾害监测系统自动采集山洪数据，需要人工参与对山洪数据进行模拟、分析以及预警；同时，山洪灾害防治区面积大，山丘区受地形、地貌影响，局地小气候特征明显，目前山洪灾害防治区监测区监测点布设不够，覆盖率不高，也缺乏山洪诱发的泥石流、滑坡监测设施，对重要山洪灾害危险点的监测不够，可见，现有技术山洪灾害预警方式较多的依赖人工，不能保证预警精度以及预警效率，无法满足精确且高效预警预报山洪的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法及系统，解决以下技术问题：

如何提供一种能够更加准确的进行山洪灾害预警的山洪动态预警方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法，包括：

根据监测点和气象平台对目标监测区域的环境信息进行实时监测，根据环境信息获取环境参数数据，并通过所述环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数；

根据地形检测模块实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，并通过所述地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数；

根据监测桩实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度，并通过所述监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数；

综合所述环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数获取山洪发生系数，根据所述山洪发生系数进行山洪预警分析，并根据预警分析的结果发出预警信号。

优选地，所述环境安全系数的计算过程为：

通过公式

其中，α

优选地，根据地形检测模块实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，并通过所述地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数的过程为：

获取目标监测区域的图像，并对目标监测区域的图像进行预处理；

对预处理后的目标监测区域的图像进行识别，分别计算出裸地图像的像素点总数、植被图像的像素点总数、湖泊图像的像素点总数和图像总像素点总数；

通过公式计算地形安全系数：

其中，Ter

优选地，根据监测桩实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度，并通过所述监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数的过程为：

在目标监测区域按预设规则布设监测桩，所述监测桩设置有控制单元，所述控制单元用于实时获取监测桩的桩体受外力产生的加速度a

通过公式计算地质安全系数：

其中，Geo

优选地，所述山洪发生系数的计算过程为：

通过公式Occ

其中，δ

优选地，根据所述山洪发生系数进行山洪预警分析的过程为：

将山洪发生系数Occ

当山洪发生系数Occ

否则，发出山洪预警信号。

优选地，根据所述山洪发生系数进行山洪预警分析的过程还包括：

统计山洪发生系数随时间变化曲线

将

若

否则，预警分析不符合要求；

其中，[E

优选地，根据所述山洪发生系数进行山洪预警分析的过程还包括：

对

将

若

否则，预警分析不符合要求；

其中，

一种基于数据分析处理的山洪动态预警系统，包括：

环境监测模块，用于根据监测点和气象平台对目标监测区域的环境信息进行实时监测，根据所述环境信息获取环境参数数据；

地形监测模块，用于实时获取目标监测区域的地形信息，根据所述地形信息获取地形参数数据，所述地形参数数据包括裸地面积系数、植被面积系数和湖泊面积系数；

监测桩，用于实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度；

数据处理模块，用于根据所述环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数，根据所述地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数，根据所述监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数；

数据分析模块，用于综合所述环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数获取山洪发生系数，并根据所述山洪发生系数进行山洪预警分析；

预警模块，用于根据预警分析的结果发出预警信号。

本发明的有益效果：

该基于数据分析处理的山洪动态预警方法及系统，通过实时监测的环境、气象、地形和地质数据，获得环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数，并综合环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数获取山洪发生系数，根据山洪发生系数进行山洪预警分析，并根据预警分析的结果发出预警信号，从而综合分析处理山洪动态变化状态，从而提高了山洪灾害预警的准确性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的基于数据分析处理的山洪动态预警方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法，包括：

根据监测点和气象平台对目标监测区域的环境信息进行实时监测，根据环境信息获取环境参数数据，并通过环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数；

根据地形检测模块实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，并通过地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数；

根据监测桩实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度，并通过监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数；

综合环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数获取山洪发生系数，根据山洪发生系数进行山洪预警分析，并根据预警分析的结果发出预警信号。

通过上述技术方案，本实施例提出了一种基于数据分析处理的山洪动态预警方法，具体的，根据监测点和气象平台对目标监测区域的环境信息进行实时监测，根据环境信息获取环境参数数据，并通过环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数，其中，根据目标监测区域的地形特点合理规划布局大量的监测点，解决了目前山洪灾害防治区监测区监测点布设不够、覆盖率不高的问题，该监测点实时监测的环境参数数据包括但不限于风速、湿度、土壤墒情数据等，该气象平台实时监测的环境参数数据为雨量预测数据，综合多组环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数，提高了山洪灾害预警的精度，需要说明的是，该风速、湿度、土壤墒情数据等数据通过对应的传感器获得；

根据地形检测模块实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，并通过地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数，其中，地形信息包括裸地面积系数、植被面积系数和湖泊面积系数；

根据监测桩实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度，并通过监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数，其中，监测桩用于对泥石流、滑坡等进行实时监测，将该监测桩的下端固定于地表土层中，并根据目标监测区域的地形特点大量布设于易发生地质灾害的山体山坡和水库堤坝等处，解决了目前山洪灾害防治区缺乏山洪诱发的泥石流、滑坡监测设施的问题；该监测桩设置有控制单元，控制单元包括单片机和加速度传感器等，单片机与加速度传感器连接用于采集加速度传感器的加速度数据，通过相关算法对加速度传感器的倾斜角度变化进行测量，根据该加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数，根据地质安全系数对洪水灾害临近爆发时，伴随发生的泥石流、滑坡等地质灾害进行监测，从而提高了山洪灾害预警的精度，达到了更好的预警效果；

综上，通过实时监测的环境、气象、地形和地质数据，综合分析处理山洪动态变化状态，从而提高了山洪灾害预警的准确性。

环境安全系数的计算过程为：

通过公式

其中，α

通过上述技术方案，本实施例提供了一种环境安全系数计算方法，具体的，通过公式

需要说明的是，不同环境参数项对应的权重系数均不相同，而α

根据地形检测模块实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，并通过地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数的过程为：

获取目标监测区域的图像，并对目标监测区域的图像进行预处理；

对预处理后的目标监测区域的图像进行识别，分别计算出裸地图像的像素点总数、植被图像的像素点总数、湖泊图像的像素点总数和图像总像素点总数；

通过公式计算地形安全系数：

其中，Ter

通过上述技术方案，本实施例提供了一种地形安全系数计算方法，具体的，获取目标监测区域的图像，并对目标监测区域的图像进行预处理：

通过大气层外光学卫星获取目标监测区域的图像，并将获得图像发送至云计算平台，云计算平台接收到图像的同时，导入目标监测区域的矢量文件，通过ArcGIS软件对图像进行裁剪获取目标监测区域的图像，并对目标监测区域的图像进行预处理，通过模式识别技术对目标监测区域的图像进行识别，分别识别出裸地图像、植被图像和湖泊图像，同时记录正常初始状态时裸地图像、植被图像和湖泊图像，并记录裸地图像、植被图像和湖泊图像的初始重心点；

在即将发生洪水灾害的过程中，随着雨水等因素的增加，各图像的重心点会发生偏移，并在洪水加剧的过程中偏移量也在增加，分别计算出图像的重心与初始重心的位置差，以及裸地的像素点总数、植被的像素点总数、湖泊的像素点总数和图像总像素点总数，进一步地，通过公式

需要说明的是，d

根据监测桩实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度，并通过监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数的过程为：

在目标监测区域按预设规则布设监测桩，监测桩设置有控制单元，控制单元用于实时获取监测桩的桩体受外力产生的加速度a

通过公式计算地质安全系数：

其中，Geo

通过上述技术方案，本实施例提供了一种地质安全系数计算方法，具体的，该监测桩设置有控制单元，控制单元包括单片机和加速度传感器等，单片机与加速度传感器连接用于采集加速度传感器的加速度数据，通过相关算法对加速度传感器的倾斜角度变化进行测量，同时在各图像的重心点偏移量增加过程中，说明地质破坏也在发生，进一步地，通过公式

山洪发生系数的计算过程为：

通过公式Occ

其中，δ

δ

通过上述技术方案，本实施例提供了一种山洪发生系数的计算方法，具体的，通过公式Occ

δ

根据山洪发生系数进行山洪预警分析的过程为：

将山洪发生系数Occ

当山洪发生系数Occ

否则，发出山洪预警信号。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种山洪预警分析方法，具体的，将山洪发生系数Occ

根据山洪发生系数进行山洪预警分析的过程还包括：

统计山洪发生系数随时间变化曲线

将

若

否则，预警分析不符合要求；

其中，[E

通过上述技术方案，本实施例提供了一种山洪预警分析方法，具体的，统计山洪发生系数随时间变化曲线

根据山洪发生系数进行山洪预警分析的过程还包括：

对

将

若

否则，预警分析不符合要求；

其中，

通过上述技术方案，本实施例通过对山洪发生系数随时间变化曲线

一种基于数据分析处理的山洪动态预警系统，包括：

环境监测模块，用于根据监测点和气象平台对目标监测区域的环境信息进行实时监测，根据环境信息获取环境参数数据；

地形监测模块，用于实时获取目标监测区域的地形信息，根据地形信息获取地形参数数据，地形参数数据包括裸地面积系数、植被面积系数和湖泊面积系数；

监测桩，用于实时监测监测桩的桩体受外力产生的加速度和倾斜角度；

数据处理模块，用于根据环境参数数据计算目标监测区域的环境安全系数，根据地形参数数据计算目标监测区域的地形安全系数，根据监测桩的加速度和倾斜角度计算目标监测区域的地质安全系数；

数据分析模块，用于综合环境安全系数、地形安全系数和地质安全系数获取山洪发生系数，并根据山洪发生系数进行山洪预警分析；

预警模块，用于根据预警分析的结果发出预警信号。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。