一种空天地联合边坡灾害监测方法

本发明涉及边坡监测技术，具体涉及一种空天地联合边坡灾害监测方法。

背景技术：

1、边坡灾害是指边坡体在多种因素影响下发生的失稳破坏现象。边坡是指地表一切具有侧向临空面的地质体，通常由坡顶、坡面、坡脚以及地下一定深度内的岩土体组成。边坡灾害的形式主要包括滑坡、崩塌、泥石流等。

2、滑坡是指斜坡上的岩体或土体由于某种原因在重力的作用下沿着一定的软弱面或软弱带整体向下滑动的现象；崩塌则是指较陡的斜坡上的岩土体在重力的作用下突然脱离母体崩落、滚动堆积在坡脚的地质现象；而泥石流则是由于暴雨、洪水等水源激发，携带大量泥沙以及石块的特殊洪流。

3、公路边坡的破坏主要表现为边坡坡面及坡脚的冲刷，主要来源于降水对边坡的直接冲刷与坡面径流的冲刷，长期发展下去会导致边坡破坏，严重可能导致路面坍塌，对行车安全构成威胁，造成财产损失及人员伤害。

4、现有的边坡监测预警系统主要采用三种方式：卫星边坡监测、无人机系统边坡监测以及地面传感器边坡监测。其中，通过卫星技术在广域层面对目标边坡进行监测，优点是范围大，但精度较低；而无人机系统则是范围适中同时精度较高，但无法一直进行监测；而地面传感器边坡监测则精度最高，但范围有限。

5、发明人鉴于此，发明了一种空天地联合边坡灾害监测方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出一种空天地联合边坡灾害监测方法，

2、以解决现有技术中存在的采用单一边坡监测方法在监测边坡灾害时难以兼顾监测范围和精度，全面性不足的技术问题。

3、本发明采用的技术方案是，一种空天地联合边坡灾害监测方法，包括以下步骤：

4、s1、收集insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据；

5、s2、对insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据分别进行数据预处理，得到预处理后的insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据；

6、s3、将预处理后的insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据输入贝叶斯边坡灾害预警模型，得到边坡灾害监测预警结果。

7、进一步的，步骤s2包括：

8、对insar卫星边坡监测数据的进行辐射校正，得到校正后的insar卫星边坡监测数据；

9、对校正后的insar卫星边坡监测数据进行相位解缠，得到解缠后的insar卫星边坡监测数据；

10、对解缠后的insar卫星边坡监测数据进行滤波去噪，得到预处理后的insar卫星边坡监测数据。

11、进一步的，步骤s2包括：

12、建立无人机边坡监测数据坐标系；

13、基于无人机边坡监测数据坐标系，将无人机边坡监测数据进行数据拼接，得到数据拼接后的无人机边坡监测数据；

14、去除数据拼接后的无人机边坡监测数据的异常值，得到预处理后的无人机边坡监测数据。

15、进一步的，步骤s2包括：

16、对地面传感器边坡监测数据进行数据校准，获得校准后的地面传感器边坡监测数据；

17、对校准后的地面传感器边坡监测数据进行数据异常值剔除，得到异常值剔除后的地面传感器边坡监测数据；

18、对异常值剔除后的地面传感器边坡监测数据进行数据插值，得到数据预处理后的地面传感器边坡监测数据。

19、进一步的，所述贝叶斯边坡灾害预警模型的构建过程包括：

20、分别提取insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据的边坡位移数据值和边坡沉降数据值，构建边坡监测联合数据集；

21、基于边坡监测联合数据集，对贝叶斯模型进行训练，得到贝叶斯边坡灾害检测模型。

22、进一步的，分别提取insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据的边坡位移数据值和边坡沉降数据值，构建边坡监测联合数据集包括：

23、评估insar卫星边坡监测、无人机边坡监测和地面传感器边坡监测对于边坡位移数据值和边坡沉降数据值的精度，得到评估结果；

24、基于评估结果，确定insar卫星边坡监测、无人机边坡监测和地面传感器边坡监测的数据权重分配；

25、将加权后的insar卫星监测数据、无人机监测数据和地面传感器监测数据合并，构建边坡监测联合数据集。

26、进一步的，在基于评估结果，确定insar卫星边坡监测、无人机边坡监测和地面传感器边坡监测的数据权重分配中，包括：

27、insar卫星边坡监测数据的权重分配的计算公式具体为：

28、

29、其中，为归一化后的insar卫星边坡监测权重，winsar为insar卫星边坡监测的原始权重，∑iwi为原始权重之和。

30、无人机边坡监测数据的权重分配的计算公式具体为：

31、

32、其中，为归一化后的无人机边坡监测权重，wdrone为无人机边坡监测的原始权重，∑iwi为原始权重之和。

33、地面传感器边坡监测数据的权重分配的计算公式具体为：

34、

35、其中，为归一化后的地面传感器边坡监测权重，wsensor为地面传感器边坡监测的原始权重，∑iwi为原始权重之和。

36、进一步的，边坡监测联合数据集的公式具体如下：

37、weighteddata＝winsar×datainsar+wdrone×datasensor+wsensor×

38、datasensor

39、其中，winsar是insar卫星监测的权重，wdrone是无人机监测的权重，wsensor是地面传感器监测的权重，datainsar是insar卫星监测的数据集，datadrone是无人机监测的数据集，datasensor是地面传感器监测的数据集。

40、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

41、本发明提供一种空天地联合边坡灾害监测方法，同时insar卫星、无人机和地面传感器对边坡进行监测，首先收集insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据，然后对insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据进行数据预处理，处理之后输入预训练的贝叶斯边坡灾害预警模型，得到边坡灾害监测预警结果，通过同时使用卫星、无人机和地面传感器能够在宏观尺度、中观尺度以及微观尺度同时对边坡进行实时的监测，以此兼顾对边坡监测的范围和精度，监测方法的精度和全面性提高，实用性强。

技术特征：

1.一种空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，步骤s2包括：

3.根据权利要求1所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，步骤s2包括：

4.根据权利要求1所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，步骤s2包括：

5.根据权利要求1所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，所述贝叶斯边坡灾害预警模型的构建过程包括：

6.根据权利要求5所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，分别提取insar卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据的边坡位移数据值和边坡沉降数据值，构建边坡监测联合数据集包括：

7.根据权利要求6所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，在基于评估结果，确定insar卫星边坡监测、无人机边坡监测和地面传感器边坡监测的数据权重分配中，包括：

8.根据权利要求7所述的空天地联合边坡灾害监测方法，其特征在于，边坡监测联合数据集的公式具体如下：

技术总结本发明提供一种空天地联合边坡灾害监测方法，包括以下步骤：S1、收集InSAR卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据；S2、对InSAR卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据分别进行数据预处理，得到预处理后的InSAR卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据；S3、将预处理后的InSAR卫星边坡监测数据、无人机边坡监测数据和地面传感器边坡监测数据输入贝叶斯边坡灾害预警模型，得到边坡灾害监测预警结果。本发明可以解决采用单一边坡监测方法在监测边坡灾害时难以兼顾监测范围和精度，全面性不足的技术问题。技术研发人员：单佳敏,张轻越,李灿,向籽霖,李聚珍,陈相,史哲,乐晨,康又方,王鹏斌受保护的技术使用者：重庆电子工程职业学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9