關(guān)于建立區(qū)域泥石流預(yù)警數(shù)據(jù)匯集分析系統(tǒng)的探究

摘要：本系統(tǒng)強(qiáng)化了對數(shù)據(jù)匯集及分析，通過數(shù)據(jù)系統(tǒng)模塊化，降低數(shù)據(jù)匯集模塊與數(shù)據(jù)分析模塊的耦合性。引入數(shù)據(jù)分析模型，實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)的無縫對接，能夠?qū)ΡO(jiān)測區(qū)域的險(xiǎn)情進(jìn)行智能判斷。鑒于系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新改進(jìn)的必要性，該系統(tǒng)創(chuàng)造性的引入數(shù)據(jù)傳輸功能，通過相關(guān)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新，保證了數(shù)據(jù)的精確度和關(guān)聯(lián)的合理性。

關(guān)鍵詞：泥石流預(yù)警數(shù)據(jù)搜集數(shù)據(jù)分析模型實(shí)時(shí)更新

1、概述

泥石流是山區(qū)特有的一種突發(fā)性的自然災(zāi)害。它常發(fā)生在山區(qū)小流域，是一種飽含大量泥石流砂石塊和巨礫的固液兩相流體，呈粘性層或稀性紊流等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它是地質(zhì)、地貌、水文、氣象、土壤、植被等自然因素和人為因素綜合作用的結(jié)果，是山地環(huán)境惡化的產(chǎn)物 。

由于泥石流的爆發(fā)具有明顯的的區(qū)域性，這就導(dǎo)致了泥石流爆發(fā)呈現(xiàn)出差異性分布。而建立泥石流預(yù)警數(shù)據(jù)平臺就必須涉及到某一具體區(qū)域，因此有必要建立區(qū)域級泥石流預(yù)警平臺，且對該平臺進(jìn)行統(tǒng)一信息編碼，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)內(nèi)部共享，以便于傳輸匯總。

現(xiàn)行研究機(jī)構(gòu)對泥石流的監(jiān)測預(yù)警基本上都集中在泥石流相關(guān)具體數(shù)據(jù)的搜集上，且系統(tǒng)較為單一，在我國山區(qū)地貌復(fù)雜，泥石流誘因多樣的情況下，具有很大的局限性，無法大規(guī)模推廣。因此，考慮如何解決泥石流預(yù)警平臺的普適性是一個(gè)重要的問題。

泥石流預(yù)警平臺包括泥石流監(jiān)測系統(tǒng)、泥石流數(shù)據(jù)匯集分析系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。在泥石流監(jiān)測方面例如有國內(nèi)較已出名的G212公路泥石流滑坡檢測系統(tǒng) ，此類監(jiān)測系統(tǒng)代表了較為主流的區(qū)域泥石流監(jiān)測方式，但由于地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性和現(xiàn)行監(jiān)測技術(shù)的不成熟性，監(jiān)測系統(tǒng)的推廣還有很大的難度，故本文不予考慮；本文著重研究了泥石流數(shù)據(jù)匯聚分析系統(tǒng)，通過進(jìn)一步把系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)匯聚模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，提高了模塊的獨(dú)立性并降低了系統(tǒng)的耦合性，提高了系統(tǒng)的應(yīng)用性，也細(xì)化了預(yù)警指標(biāo)。

2、數(shù)據(jù)匯集分析系統(tǒng)

2.1、數(shù)據(jù)匯集模塊

2.1.1模塊功能要求：

1）數(shù)據(jù)獲取

從指定數(shù)據(jù)源獲取區(qū)域數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取的方法包括人工數(shù)據(jù)錄入和自動(dòng)數(shù)據(jù)獲取兩種方式；可根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)選擇的不同，泥石流誘因提供的不同，收集不同的數(shù)據(jù)。

2）數(shù)據(jù)處理

把獲取的數(shù)據(jù)按照目標(biāo)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行預(yù)處理、校驗(yàn)、分類、入庫操作；

3）配置管理

配置管理模塊能夠?qū)ο到y(tǒng)的數(shù)據(jù)源信息、目的數(shù)據(jù)庫配置、運(yùn)行控制參數(shù)等進(jìn)行配置；

4）監(jiān)視統(tǒng)計(jì)

對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)匯集日志進(jìn)行監(jiān)視，對系統(tǒng)運(yùn)行情況和數(shù)據(jù)匯集情況進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。

2.1.2模塊具體設(shè)計(jì)：

數(shù)據(jù)匯集模塊實(shí)際是以泥石流災(zāi)情數(shù)據(jù)匯集庫為主體的系統(tǒng)項(xiàng)目，包括對大量精確實(shí)時(shí)的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工、處理，按不同的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和標(biāo)識符分類存儲。數(shù)據(jù)庫在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求在邏輯上合理劃分，減少數(shù)據(jù)的冗余性，以便于管理與維護(hù)和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

（1）模塊設(shè)計(jì)內(nèi)容

數(shù)據(jù)匯集模塊從內(nèi)容上劃分為屬性數(shù)據(jù)庫和圖層空間數(shù)據(jù)庫，并最終經(jīng)統(tǒng)一編碼實(shí)現(xiàn)模塊內(nèi)聚。

屬性數(shù)據(jù)庫主要包括：地質(zhì)信息數(shù)據(jù)、氣象信息數(shù)據(jù)、工情信息數(shù)據(jù)、經(jīng)濟(jì)社會信息、災(zāi)情數(shù)據(jù)、單位機(jī)構(gòu)信息數(shù)據(jù)和超文本數(shù)據(jù)等。

圖形數(shù)據(jù)庫主要包括各省、市或縣區(qū)域圖、行政區(qū)劃圖、山區(qū)分布圖、交通設(shè)施圖、安全區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)分布圖及降雨量等數(shù)據(jù)顯示圖等。

（2）數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)應(yīng)對實(shí)時(shí)地質(zhì)情況數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)雨情工程數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)；其它各類數(shù)據(jù)庫主要結(jié)合各地的災(zāi)害特點(diǎn)、實(shí)際需要和資料情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

最終數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)即是由基于C/S構(gòu)架的軟件界面、數(shù)據(jù)匯集服務(wù)、數(shù)據(jù)匯集數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。

2.2、數(shù)據(jù)分析模塊

數(shù)據(jù)分析的目標(biāo)是建立基于服務(wù)架構(gòu)和B/S的專業(yè)信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)以模型所需的山地坡度等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助WebGIS及Matlab等工程軟件，實(shí)現(xiàn)泥石流數(shù)據(jù)查詢與分析的功能。

考慮到我國泥石流災(zāi)情復(fù)雜多變的情況，由于系統(tǒng)中任何預(yù)測模型都不具有絕對完美的精度，因此本文提出了利用模塊間的低耦合性，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)模塊的定期更新，利用不斷改進(jìn)的判斷模型對現(xiàn)有測得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在該系統(tǒng)推廣初期，本文擬利用國家氣象中心研究的生態(tài)環(huán)境背景與降雨量預(yù)報(bào)的泥石流預(yù)報(bào)模型 ，建立算法改進(jìn)模型。根據(jù)數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)得到的山地坡度、植被指數(shù)、前期降水、坡地裂隙、地震烈度、土壤侵蝕強(qiáng)度進(jìn)行權(quán)重分配，得到

其中N為因子數(shù)，Ki為該因子的值，F(xiàn)i為該因子所占的權(quán)重。權(quán)重因子可參照已知成果。

借助研究表明，生態(tài)環(huán)境背景值與該地區(qū)日發(fā)生的臨界降雨量有直接關(guān)系，根據(jù)區(qū)域綜合環(huán)境指數(shù)與臨界降水量的關(guān)系表明，發(fā)生泥石流所需的日降水量最小值與環(huán)境背景值存在某些線形關(guān)系。我們可以借助回歸分析擬合，得到兩者間的關(guān)系。求出臨界降雨量，借助函數(shù)只要能夠統(tǒng)計(jì)出相關(guān)所需數(shù)據(jù)即可利用該地區(qū)得到判斷其與臨界降雨量大小比較即可。

3、結(jié)束語

泥石流數(shù)據(jù)匯集分析系統(tǒng)主要依托小地區(qū)信息收集快速精確的優(yōu)勢，對相關(guān)泥石流數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集并分析，通過內(nèi)置的判斷函數(shù)來科學(xué)合理的預(yù)測判斷泥石流可能性。該系統(tǒng)旨在匯集區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)并處理分析，避免了涉及泥石流監(jiān)測的相關(guān)技術(shù)。同時(shí)借助統(tǒng)一編碼，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)與監(jiān)測系統(tǒng)的無縫融合，增加了匯集分析系統(tǒng)的使用廣度，延長了系統(tǒng)的生命周期。該模型在對小范圍的區(qū)域總體數(shù)據(jù)分析具有良好的預(yù)測作用，但針對大范圍的精確的數(shù)據(jù)分析不具有優(yōu)良的特點(diǎn)，因此在后續(xù)研究中可對該模塊進(jìn)行升級更新以確保系統(tǒng)的精確可靠性。

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