[发明专利]一种地质灾害气象风险预警方法及系统

权利要求书

1.一种地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述方法包括：

收集目标地区因强降雨或连续降雨诱发地质灾害的地质灾害点和降雨记录，构建地质灾害数据集；

选取地质灾害点的多个地质环境特征，分别构成地质特征数据平面，建立地质环境数据集；

将地质灾害数据集中的降雨记录演算成不同时间的降雨量指数特征，得到降水特征数据集；

基于地质灾害数据集、地质环境数据集和降水特征数据集建立降雨型地质灾害样本集；

基于TCN-Attention网络模型构建地质灾害气象风险预警模型；

将降雨型地质灾害样本集输入地质灾害气象风险预警模型进行训练；

通过训练后的地质灾害气象风险预警模型进行目标地区的地质灾害气象风险预警。

2.根据权利要求1所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述构建地质灾害数据集具体包括：

从降雨形态以及降雨量两个维度对降雨记录进行分层抽样；所述降雨形态包含小雨、中雨、大雨和暴雨四种形态；

按预设的比例选取反例样本点，确定地质灾害点和灾害类型，构建地质灾害数据集。

3.根据权利要求1所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述地质环境特征包括坡度、坡向、地貌类型、地表起伏度、工程地质岩组、地表断裂影响、坡面径流影响、坡型、土地利用类型和人类扰动强度。

4.根据权利要求1所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述将地质灾害数据集中的降雨记录演算成不同时间点位的降雨量具体包括：

将降雨记录中的逐小时降水演算成以下7类降雨量指数特征：24小时内雨量、72日内累计雨量、10日内累计雨量、3日内有效雨量、10日内有效雨量、20天内最长连续降雨天数和日降雨量≥5mm降雨累积量；

其中，各点位降雨量源于对所有气象站的降雨数据进行克里金插值得到；有效降雨量使用如下公式计算：

其中，r_e表示有效降雨量，r_k为从灾害发生当天起前k天的雨量。

5.根据权利要求1所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述TCN-Attention网络模型包括依次连接的输入层、TCN层、Attention层和输出层，其中，Attention层通过调整TCN层的隐藏层中特征的权重来提高对于重点特征的关注度。

6.根据权利要求5所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述TCN层的模型表达式如下：

model＝TCN(input_channels,n_classes,channel_sizes,kernel_size＝kernel_size,dr opout＝args.dropout)

其中，input_channels代表输入通道数；n_classes代表分类数；kernel_size代表卷积核尺寸；dropout为防止过拟合的策略。

7.根据权利要求5所述的地质灾害气象风险预警方法，其特征在于，所述Attention层求取权重的过程如下：

x_t＝u tanh(w[h_t-1，s^k])

a_t＝softmax(x_t)

式中，x_t为隐藏层状态h_t-1与不同状态之间的相似度，u和w是权重系数，s^k为一个时间步长的第k个变量，tanh为双曲正切函数，a_t为当前输入对历史输入隐藏层的注意力权值t∈[0,T]。

8.一种地质灾害气象风险预警系统，其特征在于，所述系统包括：

数据集建立模块：用于收集目标地区因强降雨或连续降雨诱发地质灾害的降雨记录，根据降雨记录构建地质灾害数据集；选取地质灾害点的多个地质环境特征，分别构成地质特征数据平面，建立地质环境数据集；将地质灾害数据集中的降雨记录演算成不同时间的降雨量指数特征，得到降水特征数据集；基于地质灾害数据集、地质环境数据集和降水特征数据集建立降雨型地质灾害样本集；

模型构建模块：用于基于TCN-Attention网络模型构建地质灾害气象风险预警模型；

模型训练模块：用于将降雨型地质灾害样本集输入地质灾害气象风险预警模型进行训练；

风险预警模块：用于通过训练后的地质灾害气象风险预警模型进行目标地区的地质灾害气象风险预警。