本發(fā)明涉及滑坡易發(fā)性評(píng)估，特別是涉及一種基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、滑坡是繼自然界地震后的第二大地質(zhì)災(zāi)害，一直困擾人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，引起專(zhuān)家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)與裝備的不斷發(fā)展與普及，空、天、地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在邊坡動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)與滑坡預(yù)警等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并取得了顯著的進(jìn)展。然而，滑坡演化過(guò)程和規(guī)律受到多種不確定且動(dòng)態(tài)變化因素的影響，這些因素包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件以及氣候變遷等。多種因素相互作用，共同決定了滑坡的發(fā)生、發(fā)展及最終形態(tài)。諸多學(xué)者在邊坡變形監(jiān)測(cè)方面做了大量研究，監(jiān)測(cè)內(nèi)容逐漸全面化，監(jiān)測(cè)手段也呈現(xiàn)多樣集成化，然而滑坡演化機(jī)理卻難以精準(zhǔn)掌握。

2、由于成本和場(chǎng)地條件的限制，邊坡變形監(jiān)測(cè)通常采用gnss、雷達(dá)等手段監(jiān)測(cè)表分析空間表面位移，邊坡監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)則多用于提供時(shí)空信息，均是通過(guò)處理空間數(shù)據(jù)獲取滑坡的演化過(guò)程，受到技術(shù)限制、數(shù)據(jù)處理工具的不足、數(shù)據(jù)處理過(guò)程存在的截?cái)嗾`差以及對(duì)數(shù)據(jù)源理解深度不夠等多因素限制。因此，迫切需要從圖像像素角度，提出一種基于遙感和opencv圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，填補(bǔ)在滑坡演化規(guī)律研究方面的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法及系統(tǒng)，消除了現(xiàn)有的邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中受到截?cái)嗾`差的影響，定量描述了滑坡區(qū)時(shí)空演化規(guī)律。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，包括以下步驟：

4、步驟1：通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取邊坡變形區(qū)滑坡演化過(guò)程的dem數(shù)據(jù)；

5、步驟2：對(duì)所述dem數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)讀取預(yù)處理后的dem數(shù)據(jù)中的像素值來(lái)獲取各地點(diǎn)的高程信息，將高程信息劃分為不同的等級(jí)，并為每個(gè)等級(jí)賦予不同的顏色，生成遙感圖像集；

6、步驟3：使用精細(xì)化均勻分割方法，將各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的遙感圖像集中的遙感圖像均勻劃分成多個(gè)區(qū)域；

7、步驟4：運(yùn)用均值哈希算法，得到相鄰時(shí)間點(diǎn)的各區(qū)域遙感圖像的哈希值，并計(jì)算得出相鄰時(shí)間點(diǎn)各區(qū)域遙感圖像的相似度；

8、步驟5：根據(jù)所述相對(duì)度計(jì)算各區(qū)域遙感圖像之間的差異度，再采用逐日累加差異度方法，計(jì)算出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的累計(jì)差異度；

9、步驟6：繪制區(qū)域累計(jì)差異度-時(shí)間熱力圖，根據(jù)所述熱力圖來(lái)確定變形區(qū)的滑坡演化規(guī)律。

10、進(jìn)一步的，所述步驟4中，所述相似度的具體計(jì)算公式如下：

11、

12、式中，si為相鄰時(shí)間點(diǎn)各區(qū)域遙感圖像的相似度；l為哈希值的總位數(shù)；h1和h2分別為初始圖像和對(duì)象的哈希值；h1,i和h2,i分別為h1和h2第i個(gè)值，i≤哈希值的總位數(shù)。

13、進(jìn)一步的，步驟2中，所述預(yù)處理具體包括：基于所述dem數(shù)據(jù)得到原始的lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖，去除可能存在的異常值和噪聲點(diǎn)，生成預(yù)處理后的dem數(shù)據(jù)。

14、進(jìn)一步的，所述步驟5，根據(jù)相似度，結(jié)合逐時(shí)段累加差異度法，計(jì)算并繪制出累計(jì)差異度—時(shí)間曲線，具體包括：

15、s1、通過(guò)從初始圖像的相似度中減去各時(shí)間點(diǎn)的累計(jì)差異度，得出各時(shí)間點(diǎn)與初始圖像的相似度；最終，基于所述各時(shí)間點(diǎn)與初始圖像的相似度，計(jì)算出累計(jì)差異度cv；

16、s2、所述計(jì)算并繪制出累計(jì)差異度—時(shí)間曲線，具體計(jì)算公式如下：

17、

18、式中，di為相鄰日期的遙感圖像之間的差異度；s0為第一天圖像與初始日期圖像之間的相似度；(cv-t)i為各日期的遙感圖像的累計(jì)差異度-時(shí)間。

19、進(jìn)一步的，步驟6中，所述根據(jù)所述熱力圖來(lái)確定變形區(qū)的滑坡演化規(guī)律，具體包括：

20、若熱力圖中的變形區(qū)域上部累計(jì)差異度-時(shí)間的變化速率超過(guò)下部的變化速率，則滑坡模式為推動(dòng)式；

21、反之，若上部累計(jì)差異度-時(shí)間的變化速率低于下部的變化速率，則滑坡模式為牽引式。

22、本發(fā)明還提供了一種基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析系統(tǒng)，用于執(zhí)行所述基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，包括：

23、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取邊坡變形區(qū)滑坡演化過(guò)程的dem數(shù)據(jù)；

24、預(yù)處理模塊，用于對(duì)所述dem數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)讀取預(yù)處理后的dem數(shù)據(jù)中的像素值來(lái)獲取各地點(diǎn)的高程信息，將高程信息劃分為不同的等級(jí)，并為每個(gè)等級(jí)賦予不同的顏色，生成遙感圖像集；

25、分割模塊，用于使用精細(xì)化均勻分割方法，將各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的遙感圖像集中的遙感圖像均勻劃分成多個(gè)區(qū)域；

26、相似度計(jì)算模塊，用于運(yùn)用均值哈希算法，得到相鄰時(shí)間點(diǎn)的各區(qū)域遙感圖像的哈希值，并計(jì)算得出相鄰時(shí)間點(diǎn)各區(qū)域遙感圖像的相似度；

27、累計(jì)差異度計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述相對(duì)度計(jì)算各區(qū)域遙感圖像之間的差異度，再采用逐日累加差異度方法，計(jì)算出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的累計(jì)差異度；

28、確定模塊，用于繪制區(qū)域累計(jì)差異度-時(shí)間熱力圖，根據(jù)所述熱力圖來(lái)確定變形區(qū)的滑坡演化規(guī)律。

29、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：本發(fā)明提供的基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法及系統(tǒng)，通過(guò)運(yùn)用邊坡勘察時(shí)空無(wú)人機(jī)遙感高分辨率圖像，耦合opencv技術(shù)(步驟3和步驟4)，采用對(duì)比圖像相似度方法逐日對(duì)遙感圖像進(jìn)行分析處理，提出累計(jì)差異度-時(shí)間(cumulative?variance-time，cv-t)概念，以圖像像素角度出發(fā)，消除了現(xiàn)有的邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中受到截?cái)嗾`差的影響，定量描述了滑坡區(qū)時(shí)空演化規(guī)律，為滑坡演化規(guī)律研究提供了新的視角。

技術(shù)特征：

1.一種基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像累計(jì)差異度滑坡的時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，所述步驟4中，所述相似度的具體計(jì)算公式如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像累計(jì)差異度滑的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟2中，所述預(yù)處理具體包括：基于所述dem數(shù)據(jù)得到原始的lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)圖，去除可能存在的異常值和噪聲點(diǎn)，生成預(yù)處理后的dem數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，所述步驟5，根據(jù)相似度，結(jié)合逐時(shí)段累加差異度法，計(jì)算并繪制出累計(jì)差異度—時(shí)間曲線，具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，步驟6中，所述根據(jù)所述熱力圖來(lái)確定變形區(qū)的滑坡演化規(guī)律，具體包括：

6.一種基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析系統(tǒng)，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述基于累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了基于圖像累計(jì)差異度的滑坡時(shí)空演化規(guī)律分析方法及系統(tǒng)，涉及滑坡易發(fā)性評(píng)估技術(shù)領(lǐng)域，包括步驟：通過(guò)無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)獲取邊坡變形區(qū)滑坡演化過(guò)程的DEM數(shù)據(jù)并對(duì)其預(yù)處理，通過(guò)讀取預(yù)處理后的DEM數(shù)據(jù)的像素值，獲取各地點(diǎn)的高程信息，并劃分為不同等級(jí)生成遙感圖像集，將各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的遙感圖像均勻劃分成多個(gè)區(qū)域；運(yùn)用均值哈希算法，得到相鄰時(shí)間點(diǎn)的各區(qū)域遙感圖像的哈希值，并計(jì)算得出相鄰時(shí)間點(diǎn)各區(qū)域遙感圖像的相似度；根據(jù)相似度，結(jié)合逐時(shí)段累加差異度法，計(jì)算出并繪制出累計(jì)差異度—時(shí)間曲線；繪制區(qū)域累計(jì)差異度?時(shí)間熱力圖，來(lái)確定變形區(qū)滑坡演化規(guī)律。本發(fā)明避免了截?cái)嗾`差的影響，定量描述了滑坡區(qū)時(shí)空演化規(guī)律。

技術(shù)研發(fā)人員：王東,尹立,李廣賀,吳一鳴,邢曉宇,孟翔宇,王來(lái)貴,韓雪峰,門(mén)樹(shù)臣,鄭小虎,賈宏君,冷雪峰,王守功,李冰,于明宇,陶志剛,姚勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧工程技術(shù)大學(xué)鄂爾多斯研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6