一种多维度的山洪灾害分级预警与精准转移方法

本发明属于山洪灾害预警，具体涉及一种多维度的山洪灾害分级预警与精准转移方法。

背景技术：

1、现有的河流防洪特征水位划定与雨量预警分析方法不能实现通过将上游至预警对象的起点距和洪流结合计算出洪灾时间，再将洪灾时间替换成预警降雨量的计算时间来计算预修正警降雨量数值，从而严重影响预警的可靠性。

2、进一步的，现有技术无法达到通过在上下游建立坐标系的同时，能够根据河岸高程和河岸两边房屋的高程情况进行更加准确的水位划分和降雨量预警处理，不能实现对人口进行针对性的转移。因此不能实现通过在一个坐标系上的同时结合全部房屋的预警修正因数，来判定最危险的住户，从而争取更长的转移时间。

3、同时现有的洪灾等级划分较为笼统，无法根据预警对象当地的地形和人口分布情况进行准确的划分处理，导致救援方案无法准确指定。不能通过调查统计预警对象的具体高程和人口分布情况预先模拟出不同洪灾水位，来进行预警对象受灾等级的快速划分。并且不能根据沿岸房屋的高程数据进行转移时间的精准计算，来评估和规划不同高程住户的转移时间，从而影响洪灾救援方案的快速制定。

技术实现思路

1、针对现有技术中的山洪预警无法快速评估洪灾等级、以及在不同类型的山洪灾害中快速确立统一的预警标准以进行分级预警，从而更好地对洪区的居民进行精准转移的技术问题，提供了一种多维度的山洪灾害分级预警与精准转移方法。

2、一种多维度的山洪灾害分级预警与精准转移方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：在山河中确认某段区域作为预警区域，预警区域包括河区和建有若干房屋的山区，标注预警区域的河区的上游起始点，在预警区域的纵断面上绘制从上游起始点开始沿着预警区域的河区的河流轨迹线；

4、步骤s2：获取预警区域的纵断面上的若干房屋的位置数据，结合步骤s1中的河流轨迹线绘制房屋沿程变化坐标系，获取历史洪水数据中的某次洪灾的在预警区域的纵断面上的历史洪痕点数据，结合步骤s1中的河流轨迹线绘制水位沿程变化坐标系；

5、步骤s3：获取预警区域的各个房屋的关联人口数量，根据步骤s2的房屋的位置数据确定成灾水位，逐次获取历史洪水数据中某次洪灾的历史水位，筛选历史水位高于成灾水位对应的历次历史洪水，结合各个房屋的关联人口数量计算筛选出的每次历史洪水的预期受灾人数，再结合历史水位与成灾水位的差值设定受灾等级用于评估灾情，绘制以筛选出的历次历史洪水的历史水位与预期受灾人数作为横、纵坐标的参考坐标系；

6、步骤s4:获取历史洪水数据中的所有历史洪灾流量，以流量最低的历史洪灾流量作为成灾流量，将成灾流量进行模拟转换计算，计算出不同时段的降雨量，获得与降雨时间对应的预警降雨量，表示为：

7、        （1）;

8、其中，表示预警降雨量集，表示在降雨时间时的对应预警降雨量；

9、步骤s5：在预警区域发生降雨时和/或预警区域的上游起始点发生洪灾时，采集预警区域的实时降雨量并统计实时降雨时间，采集预警区域的上游起始点的洪流的流量和流速，并将其转换为修正降雨量和修正降雨时间，将实时降雨量与修正降雨量相加，获得计算降雨量，将实时降雨时间与修正降雨时间相加，获得计算降雨时间，比较计算计算降雨时间对应的计算降雨量与步骤s4中的与降雨时间对应的预警降雨量以进行预警；

10、通过将计算降雨量与步骤s4的预警降雨量进行数值对比，结合预警区域的流域面积进行预警；

11、步骤s6:根据步骤s2的房屋的位置数据，计算各个房屋的转移时间，根据转移时间制定转移计划。

12、进一步的，步骤s2包括：

13、步骤s21:获取预警区域内的纵断面上的若干房屋的的位置数据，位置数据包括坐标数据和高程数据，将预警区域的各个房屋的坐标数据向步骤s1绘制的河流轨迹线上进行投影，获取河流轨迹线上各个房屋的投影点相对河流轨迹线的上游起始点的房屋起点距数据集，以房屋起点距数据集作为横坐标、以获取的预警区域内各个房屋的对应的高程数据作为纵坐标并以河流轨迹线的上游起始点作为原点绘制房屋沿程变化坐标系；

14、步骤s22:获取历史洪水数据中的某次洪水的在预警区域的纵断面上的历史洪痕点数据，历史洪痕点数据包括历史洪痕各测量点的位置坐标数据和历史洪痕各测量点对应的水位数据，将历史洪痕各测量点绘制成洪痕轨迹，将绘制成的洪痕轨迹向步骤s1中绘制成的河流轨迹线上进行投影，获取历史洪痕各测量点投射在河流轨迹线上的各投影点相对河流轨迹线的上游起始点的洪痕起点距数据集，以洪痕起点距数据集作为横坐标、以对应的历史洪痕轨迹的各测量点的水位数据作为纵坐标并以河流轨迹线的上游起始点作为原点绘制水位沿程变化坐标系。

15、进一步的，步骤s3包括：

16、步骤s31：获取预警区域的各个房屋的关联人口数量，以步骤s2中的若干房屋的位置数据的高程数据中的最低值确认为成灾水位；

17、步骤s32：逐次获取历史洪水数据中某次洪灾的历史水位，筛选历史水位高于成灾水位对应的历次历史洪水，再根据步骤s31获取预警区域的各个房屋的关联人口数量计算预期受灾人数，设定受灾等级，表示为：

18、     （2）；

19、其中，u表示受灾等级，表示历史水位，表示成灾水位，表示历史水位和受灾水位的差值，和表示预设的百分比参数，表示预期受灾人数；

20、步骤s33：根据步骤s32计算得出受灾等级的大小对预警区域产生的洪灾进行评估；

21、步骤s34:根据步骤s32中筛选出的历次历史洪水的历史水位和对应的预期受灾人数，绘制以历次历史洪水的历史水位作为横坐标，以预期受灾人数作为纵坐标的参考坐标系。

22、进一步的，步骤s5中的在预警区域发生降雨时和/或预警区域的上游起始点发生洪灾时，采集预警区域的实时降雨量并统计实时降雨时间，采集预警区域的上游起始点的洪流的流量和流速，并将其转换为修正降雨量和修正降雨时间，将实时降雨量与修正降雨量相加，获得计算降雨量，将实时降雨时间与修正降雨时间相加，获得计算降雨时间，比较计算降雨时间对应的计算降雨量与步骤s4中的与降雨时间对应的预警降雨量以进行预警，具体为：

23、当只有预警区域发生降雨时，采集预警区域的实时降雨量并统计实时降雨时间，此时计算降雨量等于实时降雨量，实时降雨时间等于计算降雨时间，比较计算降雨时间对应的计算降雨量与步骤s4中的与降雨时间对应的预警降雨量，在计算降雨量接近预警降雨量时进行预警；

24、当只有预警区域的上游起始点发生洪灾时，通过采集上游起始点的洪流的流量和流速,再结合步骤s2中房屋沿程变化坐标系，计算洪流从上游起始点到每个房屋坐标系投影点处的修正降雨时间，对洪流流量进行模拟计算，转换成修正降雨量，此时计算降雨量等于修正降雨量，计算降雨时间为修正降雨时间，比较计算降雨时间对应的计算降雨量与步骤s4中的与降雨时间对应的预警降雨量，在计算降雨量接近预警降雨量时进行预警；

25、当预警区域发生降雨时且预警区域的上游起始点同时发生洪灾，通过计算采集预警区域的实时降雨量并统计实时降雨时间，通过采集上游起始点的洪流的流量与速度,再结合步骤s2中房屋沿程变化坐标系，计算洪流从上游起始点到每个房屋坐标系投影点处的修正降雨时间，将洪流流量进行模拟计算，转换成修正降雨量，此时计算降雨量=修正降雨量+采集降雨量，计算降雨时间=实时降雨时间+修正降雨时间，比较计算降雨时间对应的计算降雨量与步骤s4中的与降雨时间对应的预警降雨量，在计算降雨量接近预警降雨量时进行预警。

26、进一步的，步骤s5中的通过将计算降雨量与步骤s4的预警降雨量进行数值对比，结合预警区域的流域面积进行预警，具体为：

27、获取采集计算降雨量与预警降雨量的比值，比值可表示为k，

28、当时，对预警区域预警为低风险；

29、当时，对预警区域预警为中风险；

30、当时，对预警区域预警为高风险；

31、当时时，对预警区域预警为极高风险；

32、设置预警区域的流域面积的指标为s，

33、当预警区域的流域面积s时，采用降雨量预警的方式；

34、当预警区域的流域面积s时，采用受灾水位预警的方式。

35、进一步的，步骤s6包括：

36、步骤s61：获取步骤s2中得到各个房屋的位置数据的高程数据，高程数据构成的高程数据集表示为：

37、            （3）；

38、其中，c表示高程数据集，表示第1个房屋的高程数据，表示第2个房屋的高程数据，表示第n个房屋的高程数据；

39、并对获取的各个高程数据进行百分比计算，具体如下：

40、                  (4)；

41、其中，为预警对象的各个房屋高程数据的总和，为第n个房屋的高程数据所对应的高程百分比；

42、步骤s62：计算预警区域内的各个房屋的转移时间，具体如下：

43、                    (5);

44、其中，表示第n个房屋的转移时间，为转移时间常量；

45、将获取的各个房屋沿河流轨迹线的高程数据集中的每个数据均带入公式(4)和公式（5）内进行计算，得出转移时间集，表示为：

46、                 （6）;

47、其中，表示转移时间集，表示第1个房屋的转移时间，表示第2个房屋的转移时间，表示第n个房屋的转移时间；

48、步骤s63：对转移时间集合中的转移时间根据数值大小进行排序，根据最终的排序结果制定转移计划。

49、本发明的积极进步效果在于：

50、本发明可能将沿河的水面线转化为水坡面，以此确定既有纵向又有横向变化的房屋高程布局与水坡面高程的关系。很好的达到了通过锁定河流轨迹、标定起算原点、指定代表断面以及通过确定洪痕和房屋最短距离双对象平面投影，来建立预警区域的受灾水位和房屋基础高程识别体系的目的，大大拓展了的河流防洪特征水位划定与雨量预警分析方法应用范围。即使对于山区河流这种具有较高坡面，并且人口居住群是呈高程坡面分布则也能适用，从而大大方便了对山区河流洪灾水位划定和雨量预警处理。可通过将上游至预警对象的起点距和洪流结合计算出洪灾时间，再将洪灾时间替换成预警降雨量的计算时间来计算预修正警降雨量数值，从而提高预警的可靠性。很好的达到了通过在上下游建立同样坐标系的同时，能够根据河岸高程和河岸两边房屋的高程情况进行更加准确的水位划分和降雨量预警处理，实现对人口进行针对性的转移，同时实现通过在一个坐标系上的同时结合全部房屋的高程数据，来判定最危险的住户，从而争取更长的转移时间。可实现对房屋和人口等承灾体进行山洪灾害的成灾分级划分预警，并且根据承灾体的高程数据进行精准转移规划，从而使整个洪灾预警和转移更加精准和有序进行，避免洪灾发生时造成预警延迟或转移混乱的情况发生。