[发明专利]一种基于多源信息数据的冰湖灾害监测与预警方法

权利要求书

1.一种基于多源信息数据的冰湖灾害监测与预警方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤一、遥感解译：采用Worldview3高分辨率卫星进行每季度一次的冰湖和冰川面积解译，并结合已有的遥感图像分析冰湖面积的演变趋势，若相邻两次冰湖或冰川面积变化大于2％，则遥感图像解译设置为由每季度一次变为一月一次；

步骤二、现场踏勘：专业技术人员进行现场踏勘，并根据冰湖所处的地质环境及地质特征识别溃决危险因素，现场进行冰舌坡度、终碛坝顶宽度、终碛坝背水坡度、冰川及冰舌距冰湖的距离测量，并结合确定监测内容、方案及模拟分析目标；

步骤三、溃决危险性初步评价：通过神经网络算法进行冰湖溃决危险性初步评价时考虑以下潜在危险因素：冰湖面积年变化达到4％及以上、冰舌坡度大于8°、冰湖与冰川的距离小于500m、终碛坝顶宽度小于60m以及终碛坝背水坡度大于20°，进行无量纲归一化处理，

式中：Xi′(k)为第i个学习样本中第k个指标的无量纲化值；max X(k)为第k个评价指标的上限值；在对原始数据进行无量纲化处理时，若某评价指标的实际取值大于或等于其相应的上限值，即利用此式算得的Xi′(k)≥1.0时，则取无纲量化值为1.0；收集国内外大量的冰湖相关数据，包括上述的冰湖冰湖潜在危险因素和冰湖溃决危险性指标R，其中危险性指数R是所收集的冰湖数据中经过综合评判的冰湖危险性，一般是根据冰湖稳定性的实际情况现场勘察和专家评判确定的；将上述无量纲化处理后的结果作为神经网络的输入样本、相应的冰湖溃决的危险性指数R作为输出进行神经网络训练样本；然后，通过训练好的神经网络进行冰湖危险性评价，对危险性指数R大于0.25，即轻度危险以上的冰湖，应加强对上述危险因素的监测；对危险性指数R大于0.5，即高度危险的冰湖，应采取相应的减灾措施，必要时发布预警。

2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息数据的冰湖灾害监测与预警方法，其特征在于，所述步骤二中具体包括，

步骤1、现场地质勘测及渗压计布置：采用坑槽探和钻孔方式在冰湖垭口，并进行岩土体力学参数及渗透特性进行室内试验，采用瞬态瑞雷波法进行冰碛垄岩土体分层；在钻孔中布置光纤光栅式渗压计，进行冰湖垭口监测，监测结果并入到步骤4中的遥测终端机中；

步骤2、地质模型建模：在冰湖周围进行地形地貌测绘，通过量测仪器进行现场冰湖水下地形测量，然后结合Worldview3卫星遥感图像、现场地形勘测、岩土体分层、颗粒分析和力学试验结果建立冰湖数值计算模型；

步骤3、位移监测：冰舌、冰川和冰碛垄位移持续监测，并将位移传感器数据监测结果接入到步骤4中的遥测终端机中；

步骤4、水文、气象和影像监测：设置冰湖湖面水文、气象及影像信息综合监测站，并配备遥测终端机；综合监测站监测内容主要包括：温度、雨量、风速、风向、气压、湖面变化影像；

步骤5、设置遥测监测站：将步骤4的水文、气象和影像监测、步骤3的位移监测和步骤1的水位和渗流参数相关一并接入到遥测监测站中；遥测终端具有数据采集、控制及远程通信功能；

步骤6、监测信息传输：将遥测监终端信息通过天线连接GPRS网络，并将采集的数据发送至步骤7的中央监测及预警系统；在中央预警系统的服务器中，将多源信息分成由遥感资料、地形、力学参数组成的基础数据信息和由地质、水文、气象及影像信息组成的实时数据信息，以供查询和计算预测分析；

步骤7、设置中央监测系统及预警系统：中央监控系统及预警系统由计算机网络、数据库和应用系统组成，主要包括多源信息汇集、信息查询、信息处理预警发布模块，并基于B/S模式、C/S模式和webgis技术实现上述功能，所述多源信息包括遥感信息、地质监测信息、冰舌角度和位移信息、冰川和冰碛垄位移监测信息、水文、气象信息和冰湖湖面影像信息。

3.根据权利要求2所述的一种基于多源信息数据的冰湖灾害监测与预警方法，其特征在于，所述步骤三中具体包括，

根据监测的多源信息以及步骤2所建立的计算模型，根据冰湖数值计算模型和测试得到的多工况的冰湖水位、滑入冰湖物质的体积、不同渗流条件下的冰碛垄岩土体的力学参数进行冰湖溃决模拟及洪水演进分析；当监测数据达到相应的溃决条件时及时发布预警，以最大程度的减小损失；实时数据信息、基础数据信息、计算预测结果和预警信息通过各级工作站实时查询；中央监测及预警系统及各级工作站均可查询冰湖灾害发生时冰湖下游典型断面洪水到达时间、洪水流量和水深等信息，以有效组织救灾。