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GNSS监测滑坡体形变与可降雨量及关联性研究

GNSS监测滑坡体形变与可降雨量及关联性研究

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作者：明璐璐南京信息工程大学

学位级别：硕士

滑坡是在一定外力作用或内力作用下引起的山体形变,会受到一些诱发因素影响,包括地形地貌、地质环境、气象条件和人文环境等。其中,气象条件是滑坡发生的重要诱发原因。目前,直接以气象条件为研究对象的滑坡研究课题较多,然而以大气可... 详细信息

滑坡是在一定外力作用或内力作用下引起的山体形变,会受到一些诱发因素影响,包括地形地貌、地质环境、气象条件和人文环境等。其中,气象条件是滑坡发生的重要诱发原因。目前,直接以气象条件为研究对象的滑坡研究课题较多,然而以大气可降水量为间接环境研究因子应用的研究较少。本文选用遥感数据和气象数据等,考察了云南省滑坡的主要影响因素。结合GNSS数据,分析了降雨量和大气可降水量间的时空变化特征以及降雨量、大气可降水量和滑坡三者之间的相关性,同时基于机器学习模型构建了顾及多要素的滑坡沉降量预测模型。研究内容和分析结果如下:(1)基于地形地貌、地质环境、气候条件以及人文条件对滑坡造成的影响,分析了云南省内高程、坡度、坡向、地层岩性、水系、降雨量、大气可降水量以及道路的分布特点。利用信息量模型计算出各影响因子信息量值,通过栅格叠加计算出各区域综合信息量值。研究表明,云南省中部地区以及东北地区为滑坡极高易发区和高易发区,高程、距离河流的距离、降雨量、大气可降水量以及距离道路的距离对滑坡造成的影响较大。滇西北迪庆藏族自治州内滑坡高易发区处于各地形交织地段,降雨量、大气可降水量以及距离道路的距离是导致滑坡发生的主要因素。鉴于迪庆藏族自治州独特的滑坡高易发区分布特征,研究该州滑坡时应同时考虑位移量形变、降雨量和大气可降水量对滑坡产生的影响。(2)基于GNSS数据和气象数据等,利用径向基函数插值、线性趋势性以及曲线趋势性分析了逐月、逐年多时空尺度研究区域降雨量和大气可降水量的变化特征。研究表明,降雨量及大气可降水量整体上变化趋势呈现由南向北递减,降雨量变化倾向率最低达-0.52mm/30d,大气可降水量变化倾向率最低达-0.14mm/30d,整体变化呈现出逐年递减趋势。结合区域内形变量数据,利用皮尔逊相关系数、灰色关联分析法以及组合赋权确定权重法分析了降雨量、大气可降水量以及滑坡三者间的相关性。研究表明,降雨量和大气可降水量间相关系数为0.79,降雨量与滑坡易发区形变量间相关系数为0.89,PWV与滑坡易发区形变量间相关系数为0.76,说明滑坡的发生受地理位置以及气象条件影响,与降雨量和大气可降水量有很强的相关性。(3)基于传统机器学习模型和梯度增强多元回归模型,结合平面位移量、降雨量以及大气可降水量数据,对滑坡沉降量-时间曲线进行预测。结果表明,构建的梯度增强多元回归优化模型较为准确的预测滑坡沉降量。通过分析GZ01监测点2021年8月的测试集数据,发现基于梯度增强多元回归优化模型预测的沉降量预测精度在±4mm内。进一步选用GZ02监测点为案例,残差大部分分布在±5mm内,验证了梯度增强多元回归优化模型在不同站点的适用性。

关键词： GNSS技术时空演变规律滑坡易发性评价梯度增强多元回归优化模型滑坡沉降量预测

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