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区块链技术在全国地质灾害风险预警系统建设中的应用探索 被引量:6
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作者 张鸣之 杨飞 +3 位作者 马娟 付正 黄喆 李俊峰 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期168-174,共7页
2019年以来,自然资源部全面推进普适型设备研发与地质灾害自动化监测预警工作,截至2023年6月,已在17个地质灾害重点防治省份的5.5万处隐患点推广应用,全国地质灾害风险预警系统也进入了快速发展阶段。目前,系统每日接收监测数据超千万,... 2019年以来,自然资源部全面推进普适型设备研发与地质灾害自动化监测预警工作,截至2023年6月,已在17个地质灾害重点防治省份的5.5万处隐患点推广应用,全国地质灾害风险预警系统也进入了快速发展阶段。目前,系统每日接收监测数据超千万,在海量数据存储管理、时序数据并行处理、大数据智能分析和多参数风险预警等方面取得积极进展。然而,系统在数据安全方面仍存在诸多挑战,尤其是在数据一致性、数据防篡改和系统可靠性等方面有较大提升空间。文章在系统研究区块链技术特点及其在相关领域典型应用的基础上,提出基于分布式账本技术和共识机制的“可信数据流”建立方法,依此形成“区块链+全国地质灾害风险预警系统”总体框架,同时建立了原型系统。实验数据显示改进系统可以解决省-部数据不一致问题,识别并阻止非法数据篡改,多节点故障情况下仍可保障系统稳定运行,系统总体性能损耗低于20%。研究成果可为区块链技术在各级地质灾害风险预警系统中的应用提供顶层设计思路与技术方法,对于提升全国地质灾害自动化监测网安全运行能力具有重要借鉴意义。 展开更多
关键词 区块链 地质灾害 监测预警 数据安全
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机器学习在斜坡地质灾害领域的应用现状与展望 被引量:1
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作者 王家柱 铁永波 +3 位作者 白永健 高延超 王东辉 张鸣之 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期228-244,共17页
崩塌、滑坡、泥石流是常见的山区斜坡地质灾害,对人民生命财产安全构成严重威胁。计算机技术的迅速发展和“大数据”时代的到来,为崩塌、滑坡和泥石流灾害风险防控提供了新动力,人工智能成为备受关注的前沿研究内容,而机器学习算法是其... 崩塌、滑坡、泥石流是常见的山区斜坡地质灾害,对人民生命财产安全构成严重威胁。计算机技术的迅速发展和“大数据”时代的到来,为崩塌、滑坡和泥石流灾害风险防控提供了新动力,人工智能成为备受关注的前沿研究内容,而机器学习算法是其中应用最为广泛的方法之一。在大量文献调研的基础上,从经典机器学习算法和深度学习算法2个方面综述了机器学习算法在崩滑流灾害领域的应用,并对目前存在的问题和未来发展方向进行阐述。总结认为:(1)经典机器学习算法可分为监督学习、无监督学习和强化学习3种,广泛应用在滑坡和泥石流灾害的易发性评价中,普遍认为随机森林模型具有较高的预测精度和建模适应能力;(2)常用的深度学习架构包括自编码器、深度置信网络、卷积神经网络和循环神经网络4类,主要应用于崩滑流灾害的识别、易发性评价及位移预测;(3)未来研究需重点加强数据质量与数量、提升模型的可解释性、增强模型可靠性与泛化性、构建实时监测预警系统,推动实现地质灾害的自动识别和快速响应。研究结果为采用机器学习开展斜坡地质灾害防灾减灾工作提供支撑和研究方向。 展开更多
关键词 机器学习 深度学习 灾害识别 易发性评价 崩塌 滑坡 泥石流
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基于岩性分类综合数据集的新建监测坡面位移预测
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作者 田原 张建学 +4 位作者 赵文祎 程楚云 邓杨兰朵 马睿平 黄儒豪 《北京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期709-718,共10页
针对普适型滑坡监测工作中新建监测坡面有效数据量少,代表性不足,难以开展高精度单坡建模的问题,建立基于岩性分类的综合数据集,开展模型预训练,从而提升建模效果。通过综合数据集,模型可以挖掘和利用多坡面监测数据中更丰富的变形特征... 针对普适型滑坡监测工作中新建监测坡面有效数据量少,代表性不足,难以开展高精度单坡建模的问题,建立基于岩性分类的综合数据集,开展模型预训练,从而提升建模效果。通过综合数据集,模型可以挖掘和利用多坡面监测数据中更丰富的变形特征。依据基础岩性对综合数据集进行分类,构建不同的预训练模型,并应用于对应岩性的新建坡面,能够在保证数据集数量较为充足的同时,增强分类数据集对不同类别坡体变形规律的表征能力,通过提升预训练数据和目标域数据分布的一致性,进一步提高建模效果。实例验证结果表明,基于岩性分类综合数据集的预训练模型,在对应岩性新建坡面上,建模效果总体上显著优于单坡面模型和基于其他综合数据集的预训练模型,可以为新建坡面位移预测工作提供有力的支持。 展开更多
关键词 滑坡 短期位移预测 岩性分类综合数据集 预训练模型 新建坡面 普适型滑坡监测
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基于TDCP历元间位置变化量的GNSS地质灾害快速变形识别 被引量:1
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作者 文锐 刘万科 +2 位作者 吴明魁 邓文昊 王昊 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第10期1034-1039,1058,共7页
提出一种基于GNSS载波相位历元间差分(TDCP)位置变化量的地质灾害监测快速变形识别方法。通过TDCP解算历元间坐标变化量,识别监测体历元间显著位移,据此对卡尔曼滤波的过程噪声进行实时调节,使相对定位滤波结果能及时准确地反映监测体... 提出一种基于GNSS载波相位历元间差分(TDCP)位置变化量的地质灾害监测快速变形识别方法。通过TDCP解算历元间坐标变化量,识别监测体历元间显著位移,据此对卡尔曼滤波的过程噪声进行实时调节,使相对定位滤波结果能及时准确地反映监测体的快速变形。模拟实验结果表明,该方法既可以及时准确地反映监测体历元间大于1 cm的快速变形,同时又能保持mm级监测精度。 展开更多
关键词 GNSS 地质灾害监测 快速变形识别 载波相位历元间差分 卡尔曼滤波
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复杂环境GNSS实时亚厘米级监测算法设计及性能分析 被引量:3
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作者 邓文昊 张小红 +3 位作者 吴明魁 刘万科 文锐 王昊 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期23-31,共9页
针对复杂监测场景下,由于卫星信号遮挡严重、多路径效应强、粗差和周跳频繁而造成观测数据质量差,严重影响全球卫星导航系统(GNSS)实时监测的精度、可靠性和可用性的问题,提出一种复杂环境下的GNSS实时亚厘米级监测算法:综合利用监测体... 针对复杂监测场景下,由于卫星信号遮挡严重、多路径效应强、粗差和周跳频繁而造成观测数据质量差,严重影响全球卫星导航系统(GNSS)实时监测的精度、可靠性和可用性的问题,提出一种复杂环境下的GNSS实时亚厘米级监测算法:综合利用监测体的变化特征,从观测数据质量控制、滤波过程噪声自适应调节、GNSS解算短时中断后快速恢复等方面着手,设计一套适用于复杂环境的GNSS地质灾害实时高精度监测数据处理算法;并采用实测与仿真短基线数据评估算法性能。结果表明,在复杂观测场景下,提出的复杂环境GNSS监测算法能够实现实时亚厘米级定位精度,有效解决GNSS解算短时中断后的快速恢复问题,并能准确识别监测体的快速形变。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统(GNSS)地质灾害监测 实时动态(RTK)定位 复杂环境 卡尔曼滤波 模糊度固定
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基于岩石CT扫描的冻融作用对花岗岩细观结构及力学强度影响研究 被引量:5
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作者 侯圣山 何箫 +6 位作者 孟宪森 陈亮 冯振 刘明学 李昂 郭长宝 吉锋 《地质力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期462-472,共11页
近年来随着西部地区的基础工程建设数量及规模不断增加,西部高原地区的季节性冻融循环效应的影响也随之增强,开展冻融循环作用下岩石细观特性及强度劣化性质研究对指导西部寒区基础工程建设至关重要。首先在偏光显微镜下对岩石薄片进行... 近年来随着西部地区的基础工程建设数量及规模不断增加,西部高原地区的季节性冻融循环效应的影响也随之增强,开展冻融循环作用下岩石细观特性及强度劣化性质研究对指导西部寒区基础工程建设至关重要。首先在偏光显微镜下对岩石薄片进行观察,获取岩石的矿物成分和微结构;接着利用CT扫描技术,对冻融后的花岗岩进行扫描,对扫描图层利用阈值分割进行二值化处理,堆叠得到样品内外结构的高分辨3D数据及影像;结合分形理论计算图像计盒维数并由此对图像复杂度做出量化判断,由此对冻融循环对花岗岩内部结构演化分布特点进行分析;进而揭示其强度演化规律,探究结构演化与强度之间的关系。偏光显微镜下,岩石呈块状构造,具有似斑状粗粒不等粒花岗结构,局部见交代蠕虫结构。似斑晶矿物主要为碱性长石;其他矿物粒径0.25~4.0 mm为主,矿物成分主要为石英、斜长石、碱性长石,次要矿物为黑云母、绿帘石,副矿物有磷灰石、锆石、黄铁矿等,镜下鉴定为似斑状粗粒不等粒黑云二长花岗岩。CT扫描显示,冻融循环效应在影响花岗岩细观结构时,会导致花岗岩内部孔隙率的整体上升,但岩石渗透性变化不大,岩石渗透率仅上升0.003×10^(-3)μm^(2);内部孔隙发育不均匀,试样整体结构改变以萌生较多新的微孔隙为主。冻融循环后岩石内部结构复杂度有所下降,但岩石整体完整性仍然较好,分形维数仍保持在较高水平。分形研究显示,20次冻融循环并未导致花岗岩的结构复杂度发生较大变化,同时试样整体力学特性出现下降,黏性增加以及长期强度出现较大幅度的衰减,进入蠕变试验阶段的应变阈值提高。在评价此类原生结构较致密的岩石的安全性时,仅从结构上进行考量与实际情况往往会出现偏差,应结合必要的强度指标综合评估。岩石在经历冻融循环后,在强度更低的同时会发生更大的变形。该研究可为分形理论在岩石细观结构演化方面的应用及岩石细观结构与强度演化相关研究提供借鉴,并对高寒地区工程施工有指导意义。 展开更多
关键词 冻融循环 阈值分割 CT模型 分形维数 结构演化 长期强度
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基于稳健随机分隔森林的 GNSS位移序列粗差实时检测方法
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作者 张鸣之 王鑫宇 +1 位作者 赵文祎 吴明魁 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第3期240-245,共6页
受GNSS硬件设备、通讯链路以及观测环境等因素影响,GNSS位移监测数据往往包含粗差,无法反映真实的变形特征。针对该问题,本文提出将稳健随机分割森林(robust random cut forest,RRCF)算法应用于GNSS位移监测数据粗差实时检测。仿真数据... 受GNSS硬件设备、通讯链路以及观测环境等因素影响,GNSS位移监测数据往往包含粗差,无法反映真实的变形特征。针对该问题,本文提出将稳健随机分割森林(robust random cut forest,RRCF)算法应用于GNSS位移监测数据粗差实时检测。仿真数据处理结果表明,RRCF算法粗差实时检测的准确率、精确率与召回率分别优于95%、98%、96%。地质灾害位移监测数据处理结果表明,GNSS位移监测数据发生异常突变时,RRCF方法检测结果与实际异常值情况吻合且误判率较低。总体而言,RRCF算法对GNSS位移监测数据异常实时检测的准确率和可用性均较好。 展开更多
关键词 稳健随机分割森林 异常值检测 GNSS位移 变形监测
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川西康定—新都桥段菠茨沟组板岩蠕变特性及损伤模型 被引量:2
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作者 何箫 侯圣山 +6 位作者 孟宪森 陈亮 刘明学 冯振 李昂 吉锋 郭长宝 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期107-116,共10页
岩石的蠕变特性与岩体的长期稳定性有着密切联系。随着我国西部地区各深埋隧道的开挖,为保证工程安全性及地下建筑的长期稳定,迫切需要开展复杂应力状态下岩石蠕变特性的研究。传统的蠕变本构模型难以对岩石加速蠕变阶段进行准确的描述... 岩石的蠕变特性与岩体的长期稳定性有着密切联系。随着我国西部地区各深埋隧道的开挖,为保证工程安全性及地下建筑的长期稳定,迫切需要开展复杂应力状态下岩石蠕变特性的研究。传统的蠕变本构模型难以对岩石加速蠕变阶段进行准确的描述,且现有蠕变模型难以对菠茨沟组板岩的蠕变特性进行有针对性的拟合。因此,选取川西康定—新都桥段菠茨沟组板岩为研究对象,在查明地质环境背景和岩石矿物成分基础上开展了卸荷蠕变试验,分析了菠茨沟组板岩在卸荷条件下的变形特征,揭示了板岩蠕变特性及卸荷过程中的损伤演化规律;考虑卸荷蠕变过程中的损伤累积效应,引入损伤变量,对传统西原模型中牛顿体元件进行改进,建立能描述加速蠕变阶段的蠕变损伤模型。研究表明:卸荷条件下,板岩变形以瞬时弹性应变为主,随偏应力水平增加蠕变现象显著增强;板岩的长期强度有20.2%~27.1%折减;采用1-stOpt对非线性蠕变损伤模型进行参数辨识,拟合理论曲线与试验值吻合度较高,相关系数达到0.945;损伤变量引入后,改进的非线性蠕变损伤模型可以较合理地描述研究区板岩卸荷蠕变特性。该研究可为相关工况下围岩稳定性分析提供理论依据。 展开更多
关键词 板岩 三轴卸荷蠕变试验 长期强度 卸荷蠕变损伤模型 参数辨识
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