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论文中文题名:

 基于GIS的滑坡灾害预警模型构建与系统实现    

姓名:

 娄春辉    

学号:

 21210226056    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 085700    

学科名称:

 工学 - 资源与环境    

学生类型:

 硕士    

学位级别:

 工学硕士    

学位年度:

 2021    

培养单位:

 西安科技大学    

院系:

 测绘科学与技术学院    

专业:

 测绘工程    

研究方向:

 地理空间信息技术与应用    

第一导师姓名:

 吴雅睿    

第一导师单位:

 西安科技大学    

论文提交日期:

 2024-06-16    

论文答辩日期:

 2024-06-05    

论文外文题名:

 Construction and Implementation of a GIS-Based Landslide Hazard Warning Model and System    

论文中文关键词:

 GIS ; 滑坡灾害 ; 滑坡易发性 ; 临界降雨阈值 ; 预警模型 ; 预警系统    

论文外文关键词:

 GIS ; Landslide ; Landslide susceptibility ; Critical Rainfall Thresholds ; Early Warning Model ; Early Warning System    

论文中文摘要:

滑坡是我国最严重的地质灾害之一,每年因滑坡造成大量的生命财产损失,为减轻因滑坡所造成的损失,对滑坡灾害进行精准预警预报的研究,是目前迫切需要解决的关键科学问题之一。镇安县地处秦岭山脉,地理环境复杂,属于地质灾害多发区,由强降雨引起的滑坡灾害频繁发生,给当地人民群众生活带来严重威胁。因此,针对镇安县降雨诱发下区域滑坡灾害进行易发性评估和预警分析研究,可为当地防灾减灾工作提供科学依据和技术支持。本文基于镇安县滑坡灾害情况,通过采用机器学习与信息量耦合模型对镇安县滑坡灾害易发性分区以及构建有效降雨模型研究适用于镇安县的滑坡灾害降雨预警阈值,基于易发性和临界降雨阈值构建滑坡综合预警模型,并运用GIS二次开发技术完成了镇安县滑坡灾害预警分析系统的开发与应用。主要研究内容及结果如下:

(1)基于镇安县滑坡灾害调查数据,总结分析区内滑坡灾害的分布、类型及影响因素,发现镇安县滑坡主要分布于道路两侧人类活动强度大、不规范工程活动突出区域及河流沿岸、山体破碎带等地质环境恶劣区。区内滑坡灾害的发生集中在多雨季节,其中人类工程活动、气象、地质构造是影响区内滑坡发育的主要因素。

(2)基于镇安县滑坡灾害易发性分区和有效降雨阈值,耦合构建地质-降雨综合预警模型。采用 IV-SVM、IV-RBF、IV-ELM和IV-BPNN耦合模型对研究区内滑坡灾害易发性进行区划,对比分析选取精度更高的IV-BPNN模型区划结果作为预警模型的地质环境因子。分析降雨量和滑坡灾害频次的关系,构建有效降雨量模型确定镇安县降雨预警阈值,作为预警模型的降雨诱发因子。通过建立综合预警等级分区,形成区域滑坡灾害预警,并以2021年发生的突发性滑坡事件重构区域降雨条件,回代进行模型精度验证。

(3)以镇安县滑坡灾害为例,根据实际需求分析对系统进行了总体设计,采用组件式GIS开发技术,在 .NET平台下,使用C#语言和Arc Engine二次开发工具构建了镇安县滑坡灾害预警分析系统。通过展示系统的具体功能,并以镇安县达仁镇栗茶家园山体滑坡为案例进行滑坡灾害的预警分析,验证了系统实际功能。

论文外文摘要:

Landslides are one of the most severe geological disasters in China, causing significant loss of life and property each year. Research on precise early warning and forecasting of landslide disasters is a crucial scientific issue that urgently needs to be addressed to mitigate these losses. Zhen'an County, located in the Qinling Mountains, has a complex geographical environment and is prone to geological disasters, with frequent landslides triggered by heavy rainfall posing a severe threat to local residents. Therefore, assessing the susceptibility to rainfall-induced landslides and conducting early warning analysis in Zhen'an County can provide scientific evidence and technical support for local disaster prevention and mitigation efforts. This study focuses on landslide disasters in Zhen'an County, employing machine learning and information value coupling models to assess the susceptibility to landslides and develop an effective rainfall model for establishing landslide rainfall warning thresholds. Based on susceptibility and critical rainfall thresholds, a comprehensive landslide early warning model is constructed. Additionally, GIS secondary development technology is utilized to develop and apply a landslide disaster early warning analysis system for Zhen'an County. The main research content and results are as follows:

(1) Based on the landslide disaster survey data of Zhen'an County, an analysis was conducted on the distribution, types, and influencing factors of landslides in the area. The results indicate that landslides are primarily distributed along roadsides with high human activity intensity, areas with prominent irregular engineering activities, riverbanks, and fractured mountain zones with poor geological conditions. Landslide disasters in the area predominantly occur during the rainy season. The main factors influencing the occurrence of landslides in the region are human engineering activities, meteorological conditions, and geological structures.

(2)  Based on the susceptibility zoning of landslide disasters and effective rainfall thresholds in Zhen'an County, a comprehensive geological-rainfall warning model is constructed. The IV-SVM, IV-RBF, IV-ELM, and IV-BPNN coupled models are utilized to delineate landslide susceptibility in the study area. Comparative analysis is conducted to select the IV-BPNN model with higher accuracy for zoning results as the geological environmental factor for the warning model. The relationship between rainfall volume and landslide frequency is analyzed, and an effective rainfall model is developed to determine the rainfall warning threshold for Zhen'an County, serving as the rainfall-triggering factor for the warning model. By establishing a comprehensive warning level zoning system, regional landslide disaster warnings are generated. The accuracy of the model is validated by reconstructing regional rainfall conditions based on a sudden landslide event in 2021.

(3) Taking the landslide disasters in Zhen'an County as an example, the overall design of the system is conducted based on practical requirements analysis. Component-based GIS development technology is adopted, and the Zhen'an County landslide hazard warning analysis system is developed on the .NET platform using C# language and Arc Engine secondary development tools. By showcasing the specific functionalities of the system and conducting landslide hazard warning analysis using the case of the Licha Jiayuan landslide in Daren Town, Zhen'an County, the actual functionality of the system is validated.

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中图分类号:

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开放日期:

 2024-06-17    

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