[发明专利]一种基于均值-标准差的加权马尔可夫滑坡预警方法

说明书

一种基于均值‑标准差的加权马尔可夫滑坡预警方法，属于滑坡灾害预报预警领域；该方法包括：收集滑坡监测点位移速度，构成位移速度集合；利用均值‑标准差法确定位移速度集合中各位移速度所属状态，并构建位移速度状态序列；使用加权马尔可夫链预测位移速度次日预测状态；进行滑坡预警判断；更新位移速度集合；对滑坡预警结果进行评价；本发明从滑坡演变过程中获得的位移参数的随机特性出发，基于马尔可夫链理论，综合运用滑坡演化三阶段理论和均值‑标准差分类法，超越了以往工程界对滑坡预警的认识；给出了具体预警过程，可用于从位移监测数据角度出发的滑坡预警。

技术领域

本发明属于滑坡灾害预报预警领域，具体涉及一种基于均值-标准差的加权马尔可夫滑坡预警方法。

背景技术

滑坡作为一种频发的自然地质灾害，会造成巨大的生命财产损失，其危害已成为仅次于地震的第二大自然灾害。据初步统计，我国每年由崩塌、滑坡、泥石流等灾害所造成的直接经济损失约200亿元人民币，间接损失更是无法估量。

监测预警作为规避滑坡等地质灾害的重要手段之一，越来越受到人们的重视。尽管我国近10年来在地质灾害监测预警方面取得了一定的研究成果，积累了一定的经验和教训。但是，在滑坡预警方面并不理想：一是在成功预警实例中专业预警比例过低；二是预警的滞后性，即预警不够及时；三是错误预警较多，即在并无滑坡危险时给出预警提示，对生产及生活造成一定干扰；此外，滑坡预警包括滑坡时间预警和滑坡区域预警，以往研究中比较侧重滑坡时间预警，而对滑坡区域预警的研究不足，而时间预警与区域预警应该同时实现。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于均值-标准差的加权马尔可夫滑坡预警方法。

本发明的技术方案：

一种基于均值-标准差的加权马尔可夫滑坡预警方法，包括如下步骤：

步骤1：布置滑坡监测点，针对每一个滑坡监测点，执行步骤2到步骤7；

步骤2：每日收集一次滑坡监测点位移速度，构成位移速度集合{x₁，x₂，…，x_i，…，x_n}，其中，x_i为第i日收集到的位移速度，i＝{1,2，…，n}；

步骤3：利用均值-标准差法确定位移速度集合中各位移速度所属状态，包括正常状态或异常状态，n个位移速度的状态组成位移速度状态序列；

步骤3-1：计算位移速度的均值和标准差s：

步骤3-2：确定状态划分的分界点D：

其中，α为可变参数；

步骤3-3：计算位移速度的最大值max和最小值min；

步骤3-4：利用“D”“max”和“min”依次确定位移速度状态：若位移速度在区间[min，D)内，则位移速度状态为正常状态，用“1”表示；若位移速度在区间[D，max]内，则位移速度状态为异常状态，用“2”表示；n个位移速度状态组成位移速度状态序列；

步骤4：根据位移速度状态序列，使用加权马尔可夫链预测次日位移速度x_n+1所属状态，即位移速度次日预测状态：

步骤4-1：使用马尔可夫链计算位移速度次日预测状态的分布矩阵；

步骤4-1-1：根据位移速度状态序列，统计不同步长的状态转移频数矩阵q^(k)：