一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法及系统与流程

本发明涉及地质灾害调查，具体为一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法及系统。

背景技术：

1、传统地质调查存在一系列局限，其中有限的采样点和手工采集数据是主要障碍之一。由于采样点有限，传统地质调查无法全面覆盖大范围的地质情况，这可能导致对潜在地质灾害的未能全面洞察。手工采集数据容易受到人为主观因素的影响，造成数据的不准确性和不一致性，从而影响到地质风险的准确评估。

2、此外，传统地质调查通常忽视了地质因素、环境因素和人为因素之间的综合影响。地质因素、地形、土壤类型和地下水等，与环境和人为因素的相互作用直接关系到野外地质灾害的发生和演变。传统调查方法难以综合考虑这些因素，导致对地质灾害风险的预估不够全面。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法及系统，以解决背景技术中提到的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法，包括以下步骤，

5、步骤一、在野外采矿施工区域设置采样点，采集野外采矿施工区域内的地质数据、实时环境数据、施工人员活动数据，建立第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库；

6、步骤二、利用gis技术整合第一地质数据库，创建地图后建立数字化地质灾害模型，并对数字化地质灾害模型，使用数值模拟技术对地质灾害过程进行模拟，模拟包括滑坡、泥石流和地震引发的地表变形；

7、步骤三、结合第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库，输入至数字化地质灾害模型中，分析计算获得：土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx、环境风险系数hjx和施工风险系数hdx；并将土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx相关联后获取区域地质风险系数dzfx；

8、步骤四、将区域地质风险系数dzfx与第一阈值x1进行对比，获取第一评估结果；将环境风险系数hjx与第二阈值x2进行对比，获得第二评估结果；将施工风险系数hdx与第三阈值x3进行对比，获得第三评估结果；

9、步骤五、生成预警通知和策略：依据第一评估结果、第二评估结果和第三评估结果，获得相对应的预警通知和策略。

10、优选的，将整个采矿施工区域划分为均匀面积的若干个子区域，n个子区域在数字化地质灾害模型中按照z1、z2、z3、...、zn进行顺序标记；

11、对若干个子区域内设置采样点，通过巡航无人机搭载高程仪和红外摄影采集获取区域地质高程信息、并在采样点中安装第一集成传感器，采集获取第一地质数据库；

12、所述第一地质数据库包括但不限于以下数据：区域内高程差值gccz、土壤含水量trhsl、岩石密度ysmd、地质断层厚度dchd、地下水深度dxss、植被覆盖面积zbfgmj、植被覆盖密度zbfgmd和土壤渗透系数tcx；

13、所述区域内高程差值gccz通过区域内同一地形中的两个施工位置，表示区域内的高程变化，在同一时间轴采集获取两个施工位置的高程数据，获取第一高程gc1和第二高程gc2，通过以下公式计算获得gccz：

14、gccz＝gc1-gc2；

15、所述土壤渗透系数tcx的获取方式为：将区域土壤通过渗透试验评估获得，darcy定律计算获得土壤渗透系数tcx：

16、

17、

18、式中，q表示水的流量，tc表示土壤渗透量，a表示截面积，δh表示水头差，δl表示水流过程中的长度；

19、所述土壤含水量trhsl通过土壤湿度传感器测量获得；所述岩石密度ysmd通过激光扫描仪测量获得；所述地质断层厚度dchd通过地质勘探雷达测量获得；所述地下水深度dxss通过超声波水位计测量获得；植被覆盖面积zbfgmj和植被覆盖密度zbfgmd通过卫星遥感传感器采集区域植被图像提取植被密度特征和面积特征获得。

20、优选的，在若干个子区域采样点内安装第二集成传感器，采集获取第二环境数据库；所述第二环境数据库包括但不限于以下数据：实时降雨量jyl、温度wd、湿度sd、风速fs、地震频率dzpl、地震强度dzqd、阳光照射度ygzsd；

21、所述实时降雨量jyl通过雨量计采集获得；所述温度wd通过温度传感器测量获得；所述湿度sd通过湿度传感器测量获得；所述风速fs通过风速计测量获得；所述地震频率dzpl和地震强度dzqd通过地震传感器测量获得；所述阳光照射度ygzsd通过光照传感器测量获得。

22、优选的，在若干个子区域采样点内安装第三集成传感器，采集获取第三活动数据库；

23、所述第三活动数据库包括但不限于以下数据：区域实时人员人数ryrs、采矿爆破幅度bpqd、爆破持续时间cxsj、堆放废石高度fsgd、堆放废石密度fsmd、挖掘地面塌陷高度txgd、车辆实际负载量clfzl、车辆行驶速度xssd、钻井钻探深度ztss和排水调控量pstkl；

24、所述区域实时人员人数ryrs通过红外感应器，监测人员进出子区域内的数量，采集获得；所述采矿爆破幅度bpqd和爆破持续时间cxsj通过爆破检测仪监测获得；所述堆放废石高度fsgd和堆放废石密度fsmd通过超声波传感器测量和压力传感器获得；所述挖掘地面塌陷高度txgd通过激光测距仪测量获得；所述车辆实际负载量clfzl通过载重传感器测量获得；所述车辆行驶速度xssd通过车速传感器测量获得；所述钻井钻探深度ztss通过深度传感器测量获得；所述排水调控量pstkl通过流量计测量排水管道中的排水流量获得。

25、优选的，所述土壤侵蚀系数trx的获取方式为，提取第一地质数据库中的土壤含水量trhsl、岩石密度ysmd、地质断层厚度dchd、地下水深度dxss和土壤渗透系数tcx，无量纲处理后；通过以下公式生成土壤侵蚀系数trx：

26、

27、其中，0≤w1≤1，0≤w2≤1，0≤w3≤1，且w1+w2+w3＝1，w1、w2、w3为权重，其具体值由用户调整设置，c1为第一常数修正系数，ln 2表示以2为底的对数运算；

28、所述植被覆盖系数zfg的获取方式为，提取植被覆盖面积zbfgmj、植被覆盖密度zbfgmd和土壤渗透系数tcx，无量纲处理后，通过以下公式生成植被覆盖系数zfg：

29、

30、其中，0≤w4≤1，0≤w5≤1，且w4+w5＝1，w4和w5为权重，其具体值由用户调整设置，c2为第一常数修正系数，ln 2表示以2为底的对数运算；

31、所述区域滑坡系数qpx的获取方式为，采集数字高程模型中子区域流域内沿坡道方向的实际水平距离jspjl，并使用高程数据计算流域内的均坡度pjpd；提取第一地质数据库中的区域内高程差值gccz，无量纲处理后，通过以下公式生成区域滑坡系数qpx：

32、

33、优选的，所述环境风险系数hjx获取的方式为，提取第二环境数据库包括但不限于以下数据：实时降雨量jyl、温度wd、湿度sd、风速fs、地震频率dzpl、地震强度dzqd、阳光照射度ygzsd，无量纲处理后，通过以下公式生成环境风险系数hjx：

34、

35、其中，0.35≤w6≤0.38，0,22≤w7≤0.28，0.15≤w8≤0.20，0.13≤w9≤0.17，且0.86≤w6+w7+w8+w9≤1，w6、w7、w8和w9为权重，其具体值由用户调整设置，c3为第三常数修正系数，ln 2和ln 3分别表示以2为底和以3为底的对数运算。

36、优选的，所述施工风险系数hdx获取的方式为，提取第三活动数据库中区域实时人员人数ryrs、采矿爆破幅度bpqd、爆破持续时间cxsj、堆放废石高度fsgd、堆放废石密度fsmd、挖掘地面塌陷高度txgd、车辆实际负载量clfzl、车辆行驶速度xssd、钻井钻探深度ztss和排水调控量pstkl，无量纲处理后，通过以下公式生成施工风险系数hdx：

37、

38、式中，e、r、i、b、p和o表示预设比例系数，0.25≤e≤0.35，0.20≤r≤0.30，0.08≤i≤0.12，0.05≤p≤0.10，0.07≤o≤0.13，且0.65≤e+r+i+p+o≤1.0，c4为第四常数修正系数。

39、优选的，将土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx通过以下相关联公式生成区域地质风险系数dzfx；

40、

41、式中，0≤α≤1，0≤β≤1，且α+β＝1，α、β为权重，ln 2为以2自然数为底的对数运算；

42、区域地质风险系数dzfx与第一阈值x1进行对比，获取第一评估结果；包括：

43、当区域地质风险系数dzfx＞第一阈值x1*120％时，表示地质风险超过第一阈值x1*120％的范围，生成第一地质风险结果；

44、当区域地质风险系数dzfx＞第一阈值x1且未达到第一阈值x1*120％时，表示地质存在风险，但比第一地质风险结果低，生成第二地质风险结果；

45、当区域地质风险系数dzfx≤第一阈值x1时，表示无地质风险，属于合格状态；

46、将环境风险系数hjx与第二阈值x2进行对比，获得第二评估结果；包括：

47、当环境风险系数hjx＞第二阈值x2*120％时，表示环境风险超过第二阈值*120％的范围，生成第一环境风险结果；

48、当环境风险系数hjx＞第二阈值x2且未达到第二阈值x2*120％时，表示环境存在风险，但比第一环境风险结果低，生成第二环境风险结果；

49、当环境风险系数hjx≤第二阈值x2时，表示无环境风险，属于合格状态；

50、将施工风险系数hdx与第三阈值x3进行对比，获得第三评估结果；包括：

51、当施工风险系数hdx＞第三阈值x3*120％时，表示施工风险超过第三阈值x3*120％的范围，生成第一施工风险结果；

52、当施工风险系数hdx＞第三阈值x3且未达到第三阈值x3*120％时，表示施工存在风险，但比第一施工风险结果低，生成第二施工风险结果；

53、当施工风险系数hdx≤第三阈值x3时，表示无施工风险，属于合格状态。

54、优选的，第一地质风险结果生成第一预警信息，第二地质风险结果生成第二预警信息；

55、并根据第一地质风险结果生成第一策略，包括停工、迁移人员、撤离危险区域，启动应急响应和加固防护；

56、并根据第二地质风险结果生成第二策略，包括增加巡查频率和强化加固防护；

57、第一环境风险结果生成第三预警信息，第二环境风险结果生成第四预警信息；

58、并根据第一环境风险结果生成第三策略，包括停工、加强污染源排放管制和进行污染源处理；

59、并根据第二环境风险结果生成第四策略，包括强化环境管理和污染物排放，减小施工量；

60、第一施工风险结果生成第五预警信息，第二施工风险结果生成第六预警信息；

61、并根据第一施工风险结果生成第五策略，包括：停工、启动紧急应急计划和评估施工强度；

62、并根据第二施工风险结果生成第六策略，包括：增加安全监测频率，加强员工培训，减小10％施工深度。

63、一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理系统，包括数据采集模块，gis整合和建模模块、区域风险计算模块、区域地质风险评估模块、环境风险评估模块、施工风险评估模块、预警通知和策略生成模块和用户界面和可视化模块；

64、所述数据采集模块用于在野外采矿施工区域设置采样点，采集地质数据、实时环境数据和施工人员活动数据；并建立第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库；

65、所述gis整合和建模模块用于利用gis技术整合第一地质数据库，创建地图并建立数字化地质灾害模型，并使用数值模拟技术对地质灾害过程进行模拟，包括滑坡、泥石流和地震引发的地表变形；

66、所述区域风险计算模块用于结合第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库，输入至数字化地质灾害模型中，分析计算土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx、环境风险系数hjx和施工风险系数hdx；并根据相关联公式生成区域地质风险系数dzfx；

67、所述区域地质风险评估模块用于将区域地质风险系数dzfx与第一阈值x1进行对比，获取第一评估结果；

68、所述环境风险评估模块用于将环境风险系数hjx与第二阈值x2进行对比，获得第二评估结果；

69、所述施工风险评估模块用于将施工风险系数hdx与第三阈值x3进行对比，获得第三评估结果；

70、所述预警通知和策略生成模块用于将依据第一评估结果、第二评估结果和第三评估结果生成相应的预警通知和策略；

71、所述用户界面和可视化模块用于提供用户界面，用于数据输入、结果查看和参数设置，可视化展示数字化地质灾害模型、风险评估结果和生成的预警通知。

72、(三)有益效果

73、本发明提供了一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法及系统。具备以下有益效果：

74、(1)该一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法，通过在野外采矿施工区域设置采样点，数字化处理方法采集了大量地质数据、实时环境数据和施工人员活动数据，建立了第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库。相较于传统的有限采样点和手工采集，这种全面的数据采集方式确保了地质信息的全面性和真实性。

75、(2)该一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法，数字化处理方法运用gis技术整合第一地质数据库，创建数字化地质灾害模型，并通过数值模拟技术模拟了地质灾害过程，包括滑坡、泥石流和地震引发的地表变形。这使得对地质灾害的模拟更加真实，为进一步的风险评估提供了可靠的基础。通过结合第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库，数字化处理方法进行了全面的风险计算，包括土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx、环境风险系数hjx和施工风险系数hdx。这一综合分析考虑了地质因素、环境因素和人为因素的相互关系，从而更准确地评估了地质风险。

76、(3)该一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理方法，数字化处理方法生成了相应的预警通知和策略，根据第一评估结果、第二评估结果和第三评估结果，提供了针对性的应对措施。这使得地质灾害的风险管理更为科学、高效，可以在早期阶段就采取有效的预防和控制措施，降低潜在风险造成的损失。

77、(4)该一种应用于野外地质灾害调查的数字化处理系统，数据采集模块通过采样点设置和实时数据采集，建立了第一地质数据库、第二环境数据库和第三活动数据库。这种全面的数据收集方式使得系统能够获得更为详尽和全面的地质、环境和施工信息，提高了数据的准确性和可信度。gis整合和建模模块借助gis技术，整合第一地质数据库，创建数字化地质灾害模型，并通过数值模拟技术模拟不同地质灾害过程。这使得系统能够更好地理解和预测地质灾害的发生和演变，为后续的风险评估提供了科学依据。在区域风险计算模块中，结合不同数据库，计算了土壤侵蚀系数trx、植被覆盖系数zfg、区域滑坡系数qpx、环境风险系数hjx和施工风险系数hdx。这些计算结果通过相关联公式生成了区域地质风险系数dzfx，为全面评估风险提供了科学依据。在评估模块中，根据地质风险系数、环境风险系数和施工风险系数与设定的阈值进行对比，生成了相应的评估结果。这使得用户能够清晰地了解潜在的地质、环境和施工风险水平，为决策提供了直观的参考。最后，预警通知和策略生成模块根据评估结果生成了相应的预警通知和策略，提供了灵活的应对方案。用户界面和可视化模块通过友好的交互方式，使得用户能够方便地进行数据输入、查看结果和设置参数，实现了数字化处理系统的高效操作。