区域公路地质灾害监测预报决策支持系统关键技术研究与实现

论文摘要

我国作为最大的发展中国家,正在以前所未有的速度修建国家主干高速公路网。同时,我国也是一个自然灾害频繁的国家,公路网易受各种地质灾害破坏。因此,研究地质灾害监测预报技术理论,探索地质灾害监测预报的新方法、新技术,研发适用于区域公路地质灾害监测预报的决策支持平台,有利于减少灾害损失,保护生命财产安全。论文以区域公路地质灾害的危险性区划及灾变预测问题为研究对象,结合地质灾害监测技术、预测预报理论和计算机信息技术,深入研究了区域公路地质灾害监测预报决策支持系统的设计与实现。主要内容如下:(1)构建区域公路地质灾害数据模型。针对区域公路地质灾害数据特点,提出了区域公路地质灾害数据整合方案,参考相关规范建立了专用的数据标准,构建了基于Geodatabase的区域公路地质灾害数据模型:①区划数据模型,包括地理和社会经济要素数据集、地形和岩性构造要素数据集、水文和气象监测要素数据集、灾害信息及分布要素数据集、群测群防监测网要素数据集、分析与评价结果要素数据集以及灾害属性信息表和项目管理信息表等;②滑坡、崩塌、泥石流等典型地质灾害项目数据模型,包括监测布置网数据集、基础属性数据表、监测数据表和分析数据表等。建立了区域公路地质灾害中心数据库。(2)构建滑坡预测预报知识库和模型库。滑坡变形分为蠕动阶段、匀速变形阶段、加速变形阶段和临滑阶段,考虑滑坡过程是多种随机因素综合作用的结果,建立了基于可拓学评价方法的变形阶段综合评判模型。针对预报判据知识的特点与分类,研究了面向对象的预警知识表达和知识库设计。基于面向对象思想,进行了模型类的设计。在常用的监测数据处理模型和预测预报模型基础上,构建了滑坡联合预测预报模型和模型库。决策支持系统在贵州省的应用表明:论文的研究成果具有科学的理论模型,简便的系统操作,能直观地表达分析预测结果,为准确预测预报滑坡灾害提供了现代化的实现手段。利用监测预报理论与GIS技术结合,开发“区域公路地质灾害监测预报决策支持系统”平台,在区域公路地质灾害监测预报领域具有巨大的优势与广阔的应用前前。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 公路地质灾害相关预测预报理论研究现状
• 1.2.2 公路地质灾害地理信息系统相关技术发展现状
• 1.2.3 公路地质灾害监测预报相关软件现状比较
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 解决的主要问题
• 1.5 技术路线和措施
• 第二章 系统分析、设计与项目管理
• 2.1 系统分析
• 2.1.1 背景条件分析
• 2.1.2 系统需求分析
• 2.1.3 系统目标分析
• 2.1.4 系统数据分析
• 2.1.5 系统功能分析
• 2.2 总体设计
• 2.2.1 总体设计原则
• 2.2.2 功能结构设计
• 2.2.3 开发模式设计
• 2.2.4 实现方案设计
• 2.2.5 系统结构设计
• 2.3 项目管理
• 第三章 公路地质灾害数据整合与数据库设计
• 3.1 公路地质灾害数据特点及整合
• 3.1.1 公路地质灾害数据特点
• 3.1.2 公路地质灾害数据整合
• 3.2 公路地质灾害数据标准设计
• 3.2.1 灾害数据层次结构
• 3.2.2 灾害信息编码规则
• 3.2.3 数据的标准化规则
• 3.3 公路地质灾害区划数据模型
• 3.3.1 公路地质灾害区划数据概念模型
• 3.3.2 公路地质灾害区划数据逻辑模型
• 3.4 公路地质灾害项目数据模型
• 3.4.1 公路地质灾害项目数据概念模型
• 3.4.2 公路地质灾害项目数据逻辑模型
• 3.5 区域公路地质灾害数据物理模型及实现
• 3.5.1 数据管理方案选择
• 3.5.2 实体与Geodatabase对象映射
• 3.5.3 Geodatabase模型的物理实现
• 第四章 公路地质灾害监测预报知识库和模型库设计
• 4.1 预测预报系统思路建立
• 4.1.1 基本思路
• 4.1.2 开发目标
• 4.1.3 需要的基础理论技术
• 4.2 变形阶段评判与预警知识表达
• 4.2.1 滑坡变形阶段
• 4.2.2 滑坡预警级别
• 4.2.3 预警知识表达
• 4.3 预测预报的模型库设计
• 4.3.1 模型库的表结构设计
• 4.3.2 模型库系统的类设计
• 4.3.3 基于包的模型库管理
• 4.4 滑坡的多模型联合预报
• 4.4.1 滑坡预测预报模型分类
• 4.4.2 滑坡联合预测预报模型
• 4.5 监测数据分析处理模型
• 4.5.1 非等间隔序列等间隔化
• 4.5.2 突变现象的分析与处理
• 4.6 监测数据预测预报模型
• 4.6.1 中短期预测预报模型
• 4.6.2 短临期预测预报模型
• 第五章 贵州省公路地质灾害监测预报决策支持系统建设
• 5.1 决策支持系统概述与设计
• 5.1.1 地质灾害危险性区划决策支持
• 5.1.2 典型灾害项目监测预报决策支持
• 5.2 地质灾害中心数据库
• 5.2.1 区划数据模型
• 5.2.2 项目数据模型
• 5.3 灾害监测数据的分析处理
• 5.3.1 基本监测信息分析处理
• 5.3.2 监测信息关联分析处理
• 5.4 滑坡灾点的预测预报应用
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 国内外研究现状的总结论述
• 6.1.2 系统分析、设计和项目管理
• 6.1.3 区域数据模型的设计与实现
• 6.1.4 预测预报知识表达和知识库
• 6.1.5 预测预报模型构建和模型库
• 6.1.6 贵州省公路地质灾害的管理
• 6.2 展望
• 6.2.1 分布式空间数据的存储与管理
• 6.2.2 系统计算机网络的设计与搭建
• 6.2.3 公路地质灾害的空间预测模块
• 6.2.4 监测数据的自动采集处理模块
• 6.2.5 系统设计着重实用和商业推广
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果