一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法

本发明涉及地灾预警，特别是指一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法。

背景技术：

1、灾害识别技术可以应用于多种灾害场景，包括自然灾害如地震、洪水、台风等，以及人为灾害如火灾、爆炸等。它可以通过分析图像中的特征和模式，识别出灾害发生的地点、时间和规模，帮助相关部门更好地了解灾情、做出决策和采取相应措施。灾害识别技术是指通过使用各种传感器、数据采集设备和算法来识别和监测不同类型的自然灾害。灾害识别技术的应用能够提供灾害预警、监测和评估等信息，帮助相关部门和个人做出及时决策和应对措施，减少灾害造成的损失。

2、山体滑坡是具有重大影响的自然灾害，它们通常源于极端自然事件，例如暴雨、火山爆发、地震等，也常常与人类活动相关，例如森林砍伐和用于农业目的的密集土地开发。作为一种严重的自然地质灾害，山体滑坡如果发生在人和物所在的地方，就会对财产、基础设施和人类安全造成严重破坏。

3、随着监测技术的提高，自动化监测和预警方法可以更好地应用于山体滑坡监测和预警系统，这些工具提供了强有力的技术支撑来监测滑坡前指标和滑坡行为的变化，以减少其危险，保障生命安全、减少财产损失。其中，雷达和光学遥感数据因其多光谱和纹理特征、高重访周期、广域覆盖和高空间分辨率而越来越多地用于支持滑坡风险管理工作。

4、现有技术中，基于卫星遥感的山体滑坡监测对于采集图像的清晰度要求较高，而且由于遥感数据量大、多样性高，如果要保证数据分析的准确性和实时性需要巨大的计算量。

5、传统方法往往只依靠少数传感器或人工测量来获取地表信息，容易造成数据不全面或不准确。且对获取的数据处理有限，往往无法充分利用各种信息数据的优势。同时在进行特征提取时往往依赖人工经验，容易出现主观性和局限性。且在对信息进行识别时，往往是依靠经验规则或简单的统计方法进行识别，准确率较低。

技术实现思路

1、本发明提出一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，能够实时对滑坡、崩塌及森林草原火灾进行预警。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，包括通过卫星遥感数据与其他数据进行整合，并进行实时监测与判定，从而实现对滑坡、崩塌地质灾害的预警和森林草原火灾的预警，包括以下步骤：

3、步骤a.获取卫星遥感影像数据、地质勘探数据、森林草原分布数据、人员聚居区分布数据、灾害历史数据、铁路路网数据和高速路网数据，上述数据统称为多源数据集；利用数据整合技术，对上述多源数据集进行校正、融合和预处理，构建地形校正模型，生成校正后的综合地质数据集；

4、步骤b.定时获取多渠道的气象数据，并进行整合，再将整合后的气象数据与卫星遥感影像数据结合构建综合气象数据集；

5、步骤c.从所述综合地质数据集中提取关键地质特征和地质灾害隐患特征，结合灾害历史数据，划定地质灾害高风险区域；从所述综合地质数据集和综合气象数据集中提取关键火险风险因子特征，结合灾害历史数据，划定火险高风险区域；所述地质灾害高风险区域和火险高风险区域统称为高风险区域；

6、步骤d.对高风险区域进行实时遥感监测，并获取归一化差异水分指数和归一化差异水体指数，即ndmi和ndwi指数，高风险区域连接获取当地联网的环境传感器和地灾检测仪实时数据；在高风险区域新增环境传感器和地灾检测仪，并联网获取实时数据；

7、步骤e.结合数值模拟技术构建动态预测模型，将ndmi和ndwi指数不断更新，将卫星遥感监测数据及其他监测数据反馈到所述动态预测模型中，将综合气象数据集与综合地质数据集结合，实时分析地质灾害和火险的进展和趋势，对灾害风险概率进行判定，生成灾害动态预测结果。

8、作为优选，步骤a中，所述卫星遥感影像数据为通过卫星遥感技术获的取地表影像数据，所述地表影像数据包括多光谱影像和高光谱影像；利用卫星遥感技术采集高速公路、铁路及人员聚居区高边坡区域的卫星图像数据，并对卫星图像数据进行几何矫正处理。

9、作为优选，步骤b中，所述气象数据包括气象雷达数据、天气系统预报数据、气象观测站数据；气象观测站数据包括温度、湿度、风速、风向、降水；所述气象数据的获取系统，包括气象数据资源获取模块、气象数据存储模块、气象数据处理加工模块和气象服务应用模块，所述气象数据资源获取模块、所述气象数据存储模块、所述气象数据处理加工模块和所述气象服务应用模块依次相连接。

10、作为优选，步骤c中，划定火险高风险区域时，根据获取的灾害历史数据将建筑物及周围环境划分为不同火灾风险等级。

11、作为优选，步骤d中，遥感卫星通过近红外波段和短波红外波段的反射值计算归一化差异水分指数ndmi，其表达式为 式中，nir为近红外波段的反射值，swir为短波红外波段的反射值，归一化差异水分指数ndmi的取值范围为（-1，1）；

12、遥感卫星通过绿光波段和近红外波段的反射值计算归一化差异水体指数ndwi，其表达式为 式中，nir为近红外波段的反射值，green为可见光绿光波段的反射值，归一化差异水体指数ndwi的取值范围为（-1，1）。

13、作为优选，所述步骤d中，清洗原始的多源数据集，移除异常和重复值，统一数据格式，获取清洗后的多源数据集。

14、作为优选，步骤e中，所述动态预测模型获取滑坡灾害相关的历史实例，并结合高边坡滑坡发生机理，制定相应的边坡状态预警阈值；若损伤指数评分超过边坡状态预警阈值时，则发出相应的警报信号指令，并根据预设的预警规则采取救援措施。

15、作为优选，步骤e中，计算地表辐射温度，推导超临界蒸发温度系数，建立干燥模型，计算地表干燥系数；设置地表干燥阈值，将地表干燥系数与地表干燥阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行预警处理。

16、作为优选，所述步骤e中，利用insar技术获取地表形变数据，并识别出潜在的地质变形区域；利用lidar技术获取地形数据，所述地形数据包括地表高程和地形特征；所述步骤e中，将获取到的原始数据转换成系统可处理的格式，并对获取到的数据进行质量评估，评估指标包括数据的分辨率、精度和覆盖范围。

17、作为优选，所述步骤e中，建立智能识别模型，用于对灾害风险概率进行判定，判定公式为：其中， h（x）表示最终所得的灾害风险概率；e为自然常数，θ表示所获取的信息的种类； x表示信息种类的数量；y 表示每个种类的详细参数。

18、与现有技术相比，本发明的优点在于：通过综合地质数据集和综合气象数据集的结合，划定地质灾害高风险区域和火险高风险区域；再实时遥感监测，通过智能识别模型对所获取的数据进行分析，可以实现快速和准确的地质灾害识别，提高灾害预警和响应的效率。同时，结合智能识别模型的识别结果对风险概率进行判定，可以为决策者提供科学依据，减少灾害对人员和财产的损失。

技术特征：

1.一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，包括通过卫星遥感数据与其他数据进行整合，并进行实时监测与判定，从而实现对滑坡、崩塌地质灾害的预警和森林草原火灾的预警，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤a中，所述卫星遥感影像数据为通过卫星遥感技术获取的地表影像数据，所述地表影像数据包括多光谱影像和高光谱影像；利用卫星遥感技术采集高速公路、铁路及人员聚居区高边坡区域的卫星图像数据，并对卫星图像数据进行几何矫正处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤b中，所述气象数据包括气象雷达数据、天气系统预报数据、气象观测站数据；气象观测站数据包括温度、湿度、风速、风向、降水；所述气象数据的获取系统，包括气象数据资源获取模块、气象数据存储模块、气象数据处理加工模块和气象服务应用模块，所述气象数据资源获取模块、所述气象数据存储模块、所述气象数据处理加工模块和所述气象服务应用模块依次相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤c中，划定火险高风险区域时，根据获取的灾害历史数据将建筑物及周围环境划分为不同火灾风险等级。

5.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤d中，遥感卫星通过近红外波段和短波红外波段的反射值计算归一化差异水分指数ndmi，其表达式为 式中，nir为近红外波段的反射值，swir为短波红外波段的反射值，归一化差异水分指数ndmi的取值范围为（-1，1）；

6.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤d中，清洗原始的多源数据集，移除异常和重复值，统一数据格式，获取清洗后的多源数据集。

7.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤e中，所述动态预测模型获取滑坡灾害相关的历史实例，并结合高边坡滑坡发生机理，制定相应的边坡状态预警阈值；若损伤指数评分超过边坡状态预警阈值时，则发出相应的警报信号指令，并根据预设的预警规则采取救援措施。

8.根据权利要求7所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：步骤e中，计算地表辐射温度，推导超临界蒸发温度系数，建立干燥模型，计算地表干燥系数；设置地表干燥阈值，将地表干燥系数与地表干燥阈值进行对比，根据对比结果判断是否进行预警处理。

9.根据权利要求1所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤e中，利用insar技术获取地表形变数据，并识别出潜在的地质变形区域；利用lidar技术获取地形数据，所述地形数据包括地表高程和地形特征；所述步骤e中，将获取到的原始数据转换成系统可处理的格式，并对获取到的数据进行质量评估，评估指标包括数据的分辨率、精度和覆盖范围。

10.根据权利要求9所述的一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤e中，建立智能识别模型，用于对灾害风险概率进行判定，判定公式为：其中， h（x）表示最终所得的灾害风险概率；e为自然常数，θ表示所获取的信息的种类；x表示信息种类的数量；y 表示每个种类的详细参数。

技术总结本发明提出了一种基于卫星遥感数据的灾害监测预警方法，涉及地灾预警技术领域，包括对滑坡、崩塌地质灾害预警和森林草原火灾预警，包括以下步骤：A.生成综合地质数据集；B.构建综合气象数据集；C.划定地质灾害高风险区域，划定火险高风险区域；D.对高风险区域进行实时遥感监测，获取监测仪实时数据；E.生成灾害动态预测结果。本发明通过综合地质数据集和综合气象数据集的结合，划定高风险区域；再实时遥感监测，通过智能识别模型对所获取的数据进行分析，可以实现快速和准确的地质灾害识别，提高灾害预警和响应的效率。结合智能识别模型的识别结果对风险概率进行判定，为决策者提供科学依据，减少灾害对人员和财产的损失。技术研发人员：杨丽,周静,遆佳,罗川江,田雪莲受保护的技术使用者：四川交通职业技术学院技术研发日：技术公布日：2024/6/23