基于gis的滑坡災害事故預報系統(tǒng)研究畢業(yè)論文

1、<p>　　畢 業(yè) 設 計 [論 文]</p><p>　　題目：基于GIS的滑坡災害事故</p><p><b>　　預測系統(tǒng)研究</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　滑坡是組成山坡的部分巖土在一定的地質條件下以及在環(huán)境因素不斷的變化和作用下，

2、以重力為主、沿向外緩傾的帶或面產生向臨空作整體或幾大塊向下、向前的移動現(xiàn)象?；碌陌l(fā)生給國家和人民帶來了巨大的災難，隨著3S技術的飛速發(fā)展，RS、GIS被廣泛應用于滑坡危險性區(qū)劃和預測研究。特別是GIS技術，由于其儲存圖層的多層次性、挖掘和計算地質數(shù)據的快捷性以及空間形態(tài)模擬的超強能力，為滑坡災害事故的預測提供了新的思路和方法。</p><p>　　本文以滑坡為對象研究在GIS基礎上的滑坡災害事故預測系統(tǒng)，首先建

3、立滑坡數(shù)據庫，再根據滑坡的特點提出了多種滑坡空間預測和時間預測的模型和方法，針對不同的情況將這些模型和方法進行對比，擇出最優(yōu)模型方法和數(shù)據結合起來以便能夠直觀的顯示和輸出滑坡預測預報結果，達到對滑坡災害準確預測預報。</p><p>　　關鍵詞：滑坡，地理信息系統(tǒng) ，空間預測，時間預測</p><p><b>　　Abstract</b></p><

4、;p>　　Landslide is part of the geotechnical slope in certain geological conditions and environment factors in the constant change and effect, give priority to gravity, along with the soft-hard interbedding or surfaces

5、deforming toward as a whole or large pieces of moving forward and downward phenomenon. The landslide happened to the country and brought the big disaster, with 3 S technology rapid development, RS, GIS are widely used in

6、 landslide risk division and prediction research. Especially the GIS</p><p>　　In this paper for the object in GIS landslide research on the basis of landslide disaster accident forecast system, we establishe

7、d the landslide database first, then according to the characteristics of the landslide put forward a variety of landslide forecast and the forecast of space time model and method, in view of the different situation will

8、be the model and method is compared, and choose the optimal model method and data together to be able to display and intuitive output the landslide for</p><p>　　Keywords: landslide, GIS, space prediction, ti

9、me prediction</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究意義1</p><p>　　1.2 研究目的3</p><p>　　1.3 國內外的研究綜述3<

10、/p><p>　　1.4 研究范圍與技術路線5</p><p>　　2 開發(fā)工具概述6</p><p>　　2.1 ArcEngine概述6</p><p>　　2.1.1 ArcEngine介紹6</p><p>　　2.1.2 ArcEngine的主要特點7</p><p>　　2.1

11、.3 ArcEngine的主要功能：7</p><p>　　2.2 Visual Basic概述8</p><p>　　2.2.1 Visual Basic介紹：8</p><p>　　2.2.2 Visual Basic的主要特點:8</p><p>　　3 系統(tǒng)總體結構設計10</p><p>　　3.1

12、 系統(tǒng)設計原則10</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的基本功能11</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體結構11</p><p>　　4 滑坡災害事故預測系統(tǒng)數(shù)據庫建設13</p><p>　　4.1 數(shù)據管理模塊13</p><p>　　4.1.1 空間數(shù)據庫13</p><p>

13、　　4.1.2 屬性數(shù)據庫14</p><p>　　4.2 數(shù)據預處理15</p><p>　　5 系統(tǒng)功能模塊設計和實現(xiàn)方法17</p><p>　　5.1 空間預測預報模塊17</p><p>　　5.1.1基本原理17</p><p>　　5.1.2預測方法與模型17</p><p

14、>　　5.2 時間預測預報模塊19</p><p>　　5.2.1時間預測預報模塊綜合概述19</p><p>　　5.2.2中長期預報及模型方法20</p><p>　　5.2.3 短臨預報及模型方法23</p><p>　　5.3 災情損失預測預報模塊27</p><p>　　5.4 結果顯示和輸出

15、模塊28</p><p><b>　　6 結 論29</b></p><p><b>　　參考文獻30</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><

16、;p><b>　　1.1 研究意義</b></p><p>　　我國是世界上地質災害比較嚴重的國家之一，近年來隨著社會的發(fā)展，城市化進程日漸加快、西部大開發(fā)的開啟、水利水電工程的開發(fā)、切坡建房、公路開挖和植被破壞等人類活動的加劇，對地質內部構造造成了嚴重破壞，為各種災害的發(fā)生創(chuàng)造了條件。</p><p>　　滑坡是一個開放性的體系，是一個灰與白、確定性與隨機性、

17、漸變與突變、平衡與非平衡、有序與無序等對立統(tǒng)一的系統(tǒng)，滑坡以其發(fā)生頻繁、分布廣泛、所造成的經濟損失和人員傷亡巨大而被列為除地震外的地質災害之首?；伦饔眠^程屬于一種自然地質現(xiàn)象，但其造成的后果卻是一種社會和經濟問題，具有災害性，不僅給人類生命安全帶來威脅，而且對財產、環(huán)境、資源等造成破壞。</p><p>　　滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動、地震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的

18、軟弱面或者軟弱帶，整體地或者分散地順坡向下滑動的自然現(xiàn)象，見圖1.1。</p><p>　　在發(fā)育時間上滑坡主要有同時性和滯后性兩個特點：對于同時性，有些滑坡受誘發(fā)因素如強烈地震、暴雨、海嘯、風暴潮等自然活動和不合理的開挖、爆破等人類活動的作用后，立即活動。對于滯后性，有些滑坡發(fā)生時間稍晚于誘發(fā)作用因素的時間。如降雨、融雪、海嘯、風暴潮及人類活動之后。這種滯后性規(guī)律在降雨誘發(fā)型滑坡中表現(xiàn)最為明顯，該類滑坡多發(fā)生在

19、暴雨、大雨和長時間的連續(xù)降雨之后，滯后時間的長短和滑坡體的巖性、結構及降雨量的大小有關系。一般來說，滑坡體越松散、裂隙越發(fā)育、降雨量越大，則滯后時間越短。此外，人工開挖坡腳之后，堆載及水庫蓄、泄水之后發(fā)生的滑坡也屬于這類。由人為活動因素誘發(fā)的滑坡的滯后時間的長短與人類活動的強度大小及滑坡原先穩(wěn)定程度有關，人類活動強度越大、滑坡體的穩(wěn)定程度越低，則滯后時間越短。</p><p>　　人們對滑坡災害事故的發(fā)生不具有先

20、知性，因而造成的后果是無法想象的。據有關部門統(tǒng)計，僅在我國，包括崩塌、滑坡、泥石流等地質災害造成的直接經濟損失每年可達30～50億元左右。并且，在近幾年滑坡發(fā)生的次數(shù)和可能性有逐漸增加的趨勢。因此，對于滑坡災害事故的預測預報具有十分重要的意義，它的研究對于減少人員傷亡和財產損失有著積極作用。</p><p><b>　　圖1.1 滑坡圖片</b></p><p>&l

21、t;b>　　1.2 研究目的</b></p><p>　　滑坡每年給我國帶來的災難非常巨大，進行滑坡預測預報做到提前防災減災極其重要，但傳統(tǒng)的數(shù)據信息管理規(guī)?；潭容^低，已經不能滿足當前工作的需要。而GIS具有強大數(shù)據處理和圖像可視化功能，將GIS的各種功能應用于滑坡災害當中，通過系統(tǒng)對獲得的災害信息加以處理和模擬，真正做到實時監(jiān)測滑坡災害的發(fā)生，最大程度上減少人員傷亡和財產損失。</p&

22、gt;<p>　　1.3 國內外的研究綜述</p><p>　　自20世紀80年代末，隨著聯(lián)合國國際減災十年（INDR）計劃的啟動，包括滑坡在內的自然災害引起了國際社會的空前重視，許多國際和區(qū)域性自然災害合作研究計劃相繼實施，極大地推動了全球范圍內包括降雨滑坡在內的自然災害預測預報研究，在國際減災十年行動中期國際減災十年秘書處成立了包括地質災害專家小組在內的6個專家工作小組。1998年的《波茨坦宣言

23、》中強調：早期預警應該是各國和全球21世紀減災戰(zhàn)略中的關鍵措施之一。1999年聯(lián)合國成立了國際減災戰(zhàn)略秘書處，該秘書處隨后成立了跨國際組織的特別工作小組，2000年該小組決定將推動災害早期預警實踐，將早期預警作為減災的主要對策之一。</p><p>　　目前，委內瑞拉、美國、日本、香港等多個國家和地區(qū)都已經開展了面向公眾的區(qū)域性降雨滑坡實時預報，預報精度可以達到以小時衡量。這些國家或地區(qū)的共同特點是：擁有長期、比

24、較完整的降雨資料，具有布置密度比較合理的降雨遙控監(jiān)測網絡和先進的數(shù)據傳輸系統(tǒng)，完成了詳細的災害調查和深入的災害發(fā)育特征、災害易發(fā)區(qū)或危險區(qū)分區(qū)研究評價。在這些國家和地區(qū)中，以美國和香港的預警系統(tǒng)的發(fā)展過程最具有代表性。</p><p>　　在滑坡災害預警方面，主要體現(xiàn)在將GIS技術應用于空間預測與時間理論的研究。從全世界的范圍來看，美國是世界上開展滑坡災害預警最早的國家，先后于1985年、1992年、1993年、

25、1997年、2000年在舊金山海灣地區(qū)、夏威夷州、加勒比海的波多黎各、俄勒岡州和弗吉尼亞州建立了滑坡實時預報系統(tǒng)。在理論上，主要致力于滑坡災害啟動臨界降雨強度與降雨持續(xù)時間關系的研究，針對不同滑坡區(qū)對氣候的敏感性程度不同，分別采用Cannon-Elleon模型和Wieczoin模型確定舊金山海灣地區(qū)一般敏感性滑坡區(qū)和非常敏感滑坡區(qū)滑坡啟動的臨界降雨判據。1985年，美國地質調查局和美國國家氣象服務中心聯(lián)合建立了一套滑坡實時預報系統(tǒng)，該系

26、統(tǒng)基于1982年2月3～5日在該地區(qū)發(fā)生的一次特大暴雨所引發(fā)的滑坡災害數(shù)據，建立了滑坡與降雨強度和持續(xù)時間的臨界關系曲線，該曲線作為后來滑坡實時預報的經驗曲線。該系統(tǒng)于1986年2月12～21日在舊金山海灣地區(qū)的另一次特大暴雨災害中應用于滑坡預報，并得到檢驗。目前，美國地調局研究人員已經或正在加勒比海其他國家，如委內瑞拉、薩爾瓦多、洪都拉斯等國建立滑坡災害實時預報系統(tǒng)。</p><p>　　在國內，1999年云南

27、省各地國土資源管理部門與民政、氣象、水利等部門，共同構建了省、地、縣、鄉(xiāng)、村五級地質災害群測群防體系，對轄區(qū)內的地質災害隱患點明確責任人，進行監(jiān)測預警。2003年，三峽庫區(qū)建立了專業(yè)隊伍與群測群防相結合的地質災害監(jiān)測體系，建成了庫區(qū)監(jiān)測預警系統(tǒng)。該監(jiān)測預警工程分為三個子系統(tǒng)，分別為基于綜合監(jiān)測獲取現(xiàn)場信息為核心的地質災害監(jiān)測系統(tǒng)、基于網絡數(shù)據分析和管理為核心的地質災害信息系統(tǒng)和基于地理信息系統(tǒng)減災防災決策支持為核心的預警系統(tǒng)。</

28、p><p>　　2003～2005年期間，殷坤龍等在國內開展了基于WEBGIS的地質災害實時預警預報研究。通過對浙江省地質災害與降雨量、降雨歷時、降雨強度等關系的研究，結合地質災害的特點和空間預測結果，建立了適用于浙江省的突發(fā)性地質災害預警預報等級的科學劃分依據，開展了地質災害預警預報模型的理論研究。研究結果經過在示范縣的實際驗證，表明模型具有較好的實用性和可靠性。</p><p>　　200

29、3年4月7日，中國國土資源部和中國氣象局簽訂了《國土資源部和中國氣象局關于聯(lián)合開展地質災害氣象預報預警工作協(xié)議》。該協(xié)議提出氣象預警的總體思路。根據斜坡巖體的含水量必須達到某一極限時才可能在一次降雨過程中產生崩塌、滑坡和泥石流等地質災害的基本規(guī)律，基于地質環(huán)境條件、氣象因素和人類活動因素，將全國劃分為7個大區(qū)28個預警區(qū)，根據全國地質災害數(shù)據庫資料制作了各預警區(qū)的預報預警判斷圖，根據檢索到的研究資料建立了部分預警區(qū)的判據校正圖。據此，在

30、每天收到中國國家氣象中心發(fā)來的全國降雨預報數(shù)據半小時內，對所預報的次日降雨過程是否誘發(fā)地質災害、誘發(fā)災害的空間范圍和危害強度進行預報預警。</p><p>　　在于存在氣象預報精度有待加強、雨量站點與地質災害點之間的距離存在誤差、地質環(huán)境——氣象因素耦合機制的研究尚很薄弱以及人類活動方式、強度和斜坡破壞模式尚缺乏科學界定等因素，造成該研究的預警精度還有待提高。</p><p>　　盡管近年

31、來在滑坡災害預警預報方面取得了長足的進展，但研究程度僅限于根據降雨情況預測災害可能發(fā)生的區(qū)域，尚未和預報區(qū)域的風險評價及區(qū)劃成果相結合，導致在制定減災防災預案時缺少針對性。因而，滑坡災害預警預報研究的發(fā)展趨勢是滑坡等災害預警預報同風險評價模型間的有機結合，從而建立起具有減災防災決策功能的時空預警預報系統(tǒng)。據此，管理部門可以制定相應的減災防災對策，部署實施減災防災措施，使減災管理做到有的放矢。[1]</p><p>

32、;　　1.4 研究范圍與技術路線</p><p>　　本論文針對產生滑坡的各種因素和情況進行研究，收集研究區(qū)的數(shù)據建立數(shù)據庫系統(tǒng)，同時利用各種數(shù)學模型和方法對研究區(qū)進行空間分析和時間分析，對災區(qū)災情損失進行統(tǒng)計和預測。</p><p>　　GIS系統(tǒng)開發(fā)的形式各異，主要有獨立開發(fā)、單純二次開發(fā)、集成二次開發(fā)三種形式。其中集成二次開發(fā)是指以通用編程軟件尤其是面向對象的可視開發(fā)工具（如PB、V

33、isual C++、Visual Basic、Delphi等）為開發(fā)平臺，利用GIS工具軟件實現(xiàn)GIS基本功能。集成二次開發(fā)既可以充分利用可視化軟件開發(fā)工具的高效方便的編程功能，又可以充分利用GIS工具軟件完備的空間數(shù)據可視化分析處理功能，集二者之所長，不僅能大大提高應用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用面向對象的可視化軟件開發(fā)出來的應用程序具有良好的外觀、完善的功能、可靠性好、便于維護等優(yōu)點，因此，本系統(tǒng)主要研究在Windows XP操作系統(tǒng)環(huán)

34、境下，基于ArcEngine組件和Visual Basic開發(fā)環(huán)境如何建立滑坡災害事故預測系統(tǒng)。</p><p><b>　　2 開發(fā)工具概述</b></p><p>　　2.1 ArcEngine概述</p><p>　　2.1.1 ArcEngine介紹</p><p>　　ESRI公司推出的ArcEngine是一個

35、能夠提供應用軟件所需的必要的空間分析功能，并允許軟件開發(fā)人員集中精力構建軟件特定邏輯的GIS框架。它是為響應ESRI用戶的請求而創(chuàng)建的，可以把豐富的ArcGIS技術按產品進行分類，并將其空間分析功能嵌入新的或已有的應用軟件中。</p><p>　　ArcEngine同ArcGIS Desktop一樣都是由ArcObject（簡稱AO）搭建起來的。用ArcEngine開發(fā)出來的GIS程序的功能只能無限接近ArcGI

36、S Desktop。</p><p>　　ArcEngine不是一個終端用戶產品，而是軟件開發(fā)人員的工具包，包括一系列制圖組建。它使程序員能夠向現(xiàn)有應用軟件中添加動態(tài)制圖和GIS功能，或者構建自定義制圖與GIS解決方案。ESRI給它的定義是嵌入式GIS，其目的是很清楚的，就是要讓ArcEngine滲透到GIS的各個角落，構建特定功能的GIS系統(tǒng)。</p><p>　　使用ArcEngine

37、開發(fā)工具包，編程人員在創(chuàng)建制圖與空間分析的用戶化界面時便擁有了空前的靈活性?？梢詫rcEngine組件與其他軟件組件相結合，來利用地圖與用戶收集管理的信息的相互關系。ArcEngine的核心是AO組件。ArcEngine是一組完備的并且打包的嵌入式GIS組件庫和工具庫。用戶可以用來構建自己的GIS和制圖應用程序。并且這些對象是平臺獨立的，可以從不同的平臺來訪問。用戶可以擴展對象庫，并且完全控制應用軟件用戶界面的外形和感覺。</p

38、><p>　　ArcEngine由開發(fā)工具包和運行時環(huán)境組成（圖2.1）：</p><p><b>　　·</b></p><p>　　ArcGIS Engine</p><p>　　圖2.1 ArcGIS Engine的組成部分</p><p>　　2.1.2 ArcEngine的主要特點

39、</p><p>　　ArcEngine作為一套強大的GIS開發(fā)組件，具有以下特征:</p><p>　?。?）標準的GIS框架：ArcEngine為開發(fā)GIS應用軟件提供了標準框架。ArcGIS Desktop就是由這套相同的軟件對象（ArcObject）構建的。ArcEngine既耐用，又具有可擴展性，而且其強大的功能使得開發(fā)人員集中于解決特定的問題，而不是從頭開始構建GIS功能。&l

40、t;/p><p>　?。?）成本適宜的配置: ArcEngine Runtime在每臺計算機上都可得到授權。這允許多個ArcGIS應用軟件在同一臺計算機上運行，因此只需要一個單用戶運行時（Runtime）的授權成本。</p><p>　　（3）開發(fā)控制器：ArcEngine提供了一套公用的開發(fā)控制器，它允許開發(fā)人員輕松配置高性能的具有共同外形和感覺的應用軟件。這可以使用戶在學習使用Engine

41、開發(fā)時少走彎路，進而可以迅速在開發(fā)應用軟件時得到回報。</p><p>　　（4）跨平臺功能：ArcEngine及其所有相關對象與控制器可用于多種平臺，包括Windows、Linux和UNIX。自定義GIS應用軟件將適用于標準計算環(huán)境，而不需要在目前的計算基礎結構中改變或添加運行環(huán)境。</p><p>　?。?）跨開發(fā)語言：ArcEngine支持多種開發(fā)語言，包括VB，.NET,Java以

42、及C++等。這就允許使用大量的工具對對象進行編程，而且編程人員不需要學習一門新的或專用的語言。</p><p>　?。?）ArcGIS的擴展功能：ArcEngine開發(fā)工具包包括多種擴展功能，如更新和創(chuàng)建多用戶地理數(shù)據庫，還有ArcGIS 3D分析、ArcGIS空間分析以及ArcGIS StreetMap產品等。</p><p>　?。?）開發(fā)資源：連同對象模型圖和范例編碼，ArcEngi

43、ne開發(fā)工具包提供了一個幫助系統(tǒng)來幫助開發(fā)人員進行學習。此外，它還包含了多個開發(fā)工具和應用工具來幫助開發(fā)。</p><p>　　2.1.3 ArcEngine的主要功能：</p><p>　?。?）對所有矢量和柵格數(shù)據源的讀權限。</p><p>　?。?）對Shapefile和pGDB的寫權限。</p><p>　?。?）數(shù)據的顯示和地圖瀏

44、覽。</p><p>　?。?）繪制來自于航空照片或衛(wèi)星影像的圖像。</p><p>　?。?）跟蹤和繪制要素（如點、線、圓以及多邊形）。</p><p>　　（6）繪制非GIS要素（如描述性文本、圖形元素）。</p><p>　?。?）地圖數(shù)據的坐標轉換。</p><p>　　（8）搜索地圖上的要素或通過單擊來識別地

45、圖上的要素。</p><p>　　（9）多要素選擇方式：點選、框選、空間拓撲關系選擇和SQL屬性選擇。</p><p>　?。?0）顯示要素屬性字段的文本標注。</p><p>　　（11）TOC圖層管理，如顯示具有多個地圖圖層（如公路和邊界）的地圖。</p><p>　?。?2）要素符號化，使用主題方法為要素著色（如值映射圖和點密度圖）。&

46、lt;/p><p>　?。?3）要素數(shù)據庫的管理和更新。</p><p>　?。?4）專題圖制作（如值映射圖、分類圖和點密度圖）。</p><p>　　（15）跟蹤動態(tài)GPS要素。</p><p>　?。?6）地理編碼功能。</p><p>　?。?7）3D顯示及其應用。</p><p>　?。?8

47、）數(shù)據管理和分析（創(chuàng)建緩沖區(qū)；計算差值；查找形狀的交集；聯(lián)合或反轉交集）。</p><p>　?。?9）交互操作個人地理數(shù)據庫與主地理數(shù)據庫。[2]</p><p>　　2.2 Visual Basic概述</p><p>　　2.2.1 Visual Basic介紹：</p><p>　　Visual Basic（VB）是在1991年由Mi

48、crosoft公司推出的，它以可視化工具進行界面設計，以結構化BASIC語言為基礎，以事件驅動為運行機制。它的誕生標志著軟件設計和軟件開發(fā)的一個新時代的開始。Visual Basic經歷了從1991年的1.0版至1998年的6.0版的多次版本升級，其主要差別是：更高版本的Visual Basic能提供更多、功能更強的用戶控件；增強了多媒體、數(shù)據庫、網絡等功能，使得應用范圍更廣。使用Visual Basic既可以開發(fā)個人或小組使用的小型軟

49、件，又可以開發(fā)多媒體軟件、數(shù)據庫應用程序、網絡應用程序等大型軟件，是國內、外最流行的程序設計語言之一，也是學習開發(fā)Windows應用程序首選的程序設計語言。</p><p>　　2.2.2 Visual Basic的主要特點:</p><p>　?。?）具有基于對象的可視化設計工具</p><p>　　在VB中，程序設計是基于對象的。對象是一個抽象的概念，是將程序和

50、數(shù)據封裝起來的一個軟件部件，是經過調試可以直接使用的程序單位。許多對象都是可視的。程序員只需利用現(xiàn)有開發(fā)環(huán)境所提供的工具，根據設計要求，直接在屏幕上“畫”出窗口、菜單、命令按鈕等不同類型的對象，并為每個對象設置相應的屬性值，就可實現(xiàn)界面?zhèn)€性化。這種“所見即所得”的方式極大地方便了程序員進行界面設計。</p><p>　?。?）事件驅動的編程機制</p><p>　　事件驅動是非常適合圖形用

51、戶界面的編程方式。傳統(tǒng)的編程方式是面向過程的，按程序事先設計的流程來運行的。但在圖形用戶界面的應用程序中，用戶的動作（即事件）控制著程序的運行流向。每個事件都能驅動一段程序的運行，程序員只需要編寫響應用戶動作的代碼，各個動作之間不一定存在關聯(lián)。這樣的應用程序代碼長度較短，既易于編寫又易于維護，極大地提高了程序設計效率。</p><p>　　（3）提供易學易用的應用程序集成開發(fā)環(huán)境</p><p

52、>　　在VB集成開發(fā)環(huán)境中，用戶可以設計界面，編輯代碼，調試程序，直接運行，以獲得結果；也可以把應用程序制作在安裝盤上，以便在脫離VB系統(tǒng)的Windows環(huán)境中運行，為用戶提供了友好的開發(fā)環(huán)境。</p><p>　?。?）結構化程序設計語言</p><p>　　Visual Basic是在BASIC語言的基礎上發(fā)展起來的，它具有高級程序設計語言的優(yōu)點：豐富的數(shù)據類型，大量的內部函數(shù)，

53、多種控制結構，模塊化的程序結構，結構清晰，簡單易學。</p><p>　?。?）強大的網絡、數(shù)據庫、多媒體功能</p><p>　　利用VB系統(tǒng)提供的各類豐富的可視化控件和ActiveX技術，使程序員擺脫了特定語言的束縛，可以方便地使用其他應用程序所提供的功能。使用VB能夠開發(fā)集成多媒體技術、網絡技術、數(shù)據庫技術于一體的應用程序。</p><p>　　（6）完備的聯(lián)

54、機幫助功能</p><p>　　與Windows環(huán)境下的其他軟件一樣，在VB中，利用幫助菜單和F1鍵，用戶可以方便地得到所需的幫助信息；VB幫助窗口中顯示了有關的示例代碼，通過復制、粘貼操作可以獲取大量的示例代碼，為用戶的學習和使用提供了方便。[3]</p><p>　　3 系統(tǒng)總體結構設計</p><p>　　系統(tǒng)的總體設計是系統(tǒng)建設中最重要的指導文件，主要是根據

55、系統(tǒng)確定的應用目標來制定出系統(tǒng)的主要組成模塊?；贕IS的滑坡災害預測系統(tǒng)應根據對發(fā)生災害的因素和數(shù)據仔細分析，采取一系列的方法和模型來進行研究。建立完善的信息數(shù)據庫，實現(xiàn)各類數(shù)據匯總以及空間分析和時間分析，有效保障滑坡災害發(fā)生的提前預測預報和災情損失的預測預報。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設計原則</p><p><b>　?。?）功能合理性</b></

56、p><p>　　一個系統(tǒng)的開發(fā)，其中的各個功能必須符合現(xiàn)實，真正能夠解決現(xiàn)實中的問題，而不是憑空任意想象。</p><p><b>　　（2）完備性</b></p><p>　　完備性主要是指系統(tǒng)功能的完備。常用的GIS應用系統(tǒng)都應該有地圖縮放、查詢分析、編輯、數(shù)據采集與管理、地圖輸出等常用功能。</p><p><b

57、>　　（3）標準化</b></p><p>　　標準化是指系統(tǒng)的設計要符合GIS的基本準則和要求，同時所應用的數(shù)據類型、編碼、圖示符號也應該符合現(xiàn)有的國家標準和行業(yè)規(guī)范。</p><p><b>　?。?）兼容性</b></p><p>　　數(shù)據具有可交換性，選擇標準的數(shù)據格式和設計合適的數(shù)據格式變換軟件，實現(xiàn)與不同的GIS系

58、統(tǒng)、數(shù)據庫之間的數(shù)據共享。</p><p><b>　?。?）先進性</b></p><p>　　在技術上，采用當前先進而且成熟的技術，使得設計更加合理、更為先進。選用的軟件平臺不僅是現(xiàn)階段成熟的先進產品，而且是同類產品的主流，符合今后的發(fā)展方向。在軟件開發(fā)思想上，嚴格按照軟件工程的標準和面向對象的理論來設計、管理和開發(fā)，保證系統(tǒng)開發(fā)的高起點。</p>

59、<p><b>　?。?）可靠性</b></p><p>　　系統(tǒng)的安全可靠性是否有效是滑坡災害事故預測系統(tǒng)的主要性能指標之一。系統(tǒng)必須保證其信息的安全性，嚴格各種權限管理，充分考慮權限和數(shù)據保密等情況，防止不合法的使用所造成的數(shù)據泄露、修改和破壞，并能提供數(shù)據的備份功能。在考慮系統(tǒng)的組網時應選用高可靠性的產品和技術，充分考慮現(xiàn)有業(yè)務的實際情況和系統(tǒng)可能出現(xiàn)的情況，提高整個系統(tǒng)的應

60、變能力和容錯能力，確保整</p><p>　　個系統(tǒng)的安全和可靠。系統(tǒng)軟件要具有較強的容錯能力，使整個軟件系統(tǒng)不易崩潰和受破壞，并具有良好的備份和恢復能力。</p><p><b>　?。?）實用性</b></p><p>　　系統(tǒng)應從用戶需求出發(fā)，在詳細的用戶需求分析的基礎上確保數(shù)據的完備性，以保證數(shù)據信息和功能模塊能滿足用戶的需要。系統(tǒng)操作

61、要求盡量簡單，采用友好的人機對話界面，方便用戶隨時調用。真正做到解決用戶所關心的問題，靈活組織數(shù)據，滿足不同的分析需求。</p><p><b>　　（8）高效性</b></p><p>　　在系統(tǒng)設計、開發(fā)和應用時，應從系統(tǒng)結構、技術措施、軟硬件平臺、技術服務和維護相應能力等方面綜合考慮，確保系統(tǒng)較高的性能和較低的故障率。系統(tǒng)設計和實現(xiàn)過程中需要預留與上下級數(shù)據交換

62、標準與接口，對外發(fā)布系統(tǒng)的接口標準與措施，提供方便、高效的數(shù)據及圖表導入導出等功能。</p><p>　?。?）易二次開發(fā)、易維護性原則</p><p>　　采用封裝技巧，建立穩(wěn)定的底層工具，核心技術文檔隨系統(tǒng)發(fā)布等手段，使具有基本技術水平的系統(tǒng)維護人員可以在一定程度上對系統(tǒng)進行較復雜的維護及一般性擴充。</p><p>　　3.2 系統(tǒng)的基本功能</p>

63、;<p>　　系統(tǒng)在總體設計時應充分考慮用戶的需求，當某地因降雨、地震、地質結構發(fā)生變化等可能出現(xiàn)滑坡時，可以通過輸入這些數(shù)據并對這些數(shù)據進行處理進而對災害區(qū)域進行時間預測和空間預測。對于災害發(fā)生區(qū)可能造成的人員傷亡和財產損失進行預測和估計。這些結果最終能夠以圖形圖像和報表的形式顯現(xiàn)出來。</p><p>　　3.3 系統(tǒng)總體結構</p><p>　　根據用戶的需求和系統(tǒng)功能

64、劃分的原則，本系統(tǒng)主要分為數(shù)據管理，數(shù)據預處理，空間預測預報，時間預測預報，災情損失預測預報，結果顯示和輸出等六個主要功能模塊，如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)總計結構框架</p><p>　　4 滑坡災害事故預測系統(tǒng)數(shù)據庫建設</p><p>　　數(shù)據是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，地理信息系統(tǒng)的一切功能都依賴著數(shù)據，有效的數(shù)據組織將很大程度上提高

65、系統(tǒng)的運行效率。數(shù)據是通過數(shù)字化或記錄下來可以被鑒別的符號，不僅數(shù)字是數(shù)據，而且文字、符號和圖像也是數(shù)據，數(shù)據本身并沒有意義，只有經過處理并且經過解釋后的數(shù)據才有意義。而數(shù)據庫是存儲和管理數(shù)據的主要介質，GIS數(shù)據庫存儲和管理著空間數(shù)據、屬性數(shù)據和空間拓撲關系數(shù)據，是重中之重。所以在設計GIS數(shù)據庫時，就是選取并設計一個合理、規(guī)范、科學的數(shù)據庫，并對數(shù)據進行有效的組織、管理，從而滿足用戶的各種應用需求。</p><p

66、>　　4.1 數(shù)據管理模塊</p><p>　　構建滑坡災害事故預測系統(tǒng)的數(shù)據庫是開發(fā)該系統(tǒng)的基礎工作，是進行數(shù)據管理和各種查詢分析工作的前提。GIS條件下的滑坡災害事故預測系統(tǒng)數(shù)據庫包括：空間數(shù)據庫和屬性數(shù)據庫，分別存儲與滑坡信息有關的空間信息和屬性信息。GIS具有規(guī)范的數(shù)據結構和變長結構數(shù)據的組織、管理能力?？臻g數(shù)據存儲、管理和分析是GIS與一般商用數(shù)據庫管理系統(tǒng)相區(qū)別的主要特征，采用RDBMS屬性表達

67、方式對大量屬性數(shù)據進行管理是GIS與一般制圖系統(tǒng)的主要區(qū)別。</p><p>　　4.1.1 空間數(shù)據庫</p><p>　　在本系統(tǒng)中，空間數(shù)據采用GeoDatabase來進行管理。GeoDatabase是基于ArcSDE(空間數(shù)據引擎)應用服務器標準的數(shù)據庫，以全關系方式存儲數(shù)據。數(shù)據的管理比文件管理更方便有效，并且可用標準的SQL語言對數(shù)據庫進行查詢，對大范圍的數(shù)據也不必分塊進行管理

68、。</p><p>　　由于在GeoDatabase中，同一圖層只能存儲幾何類型（點、線、面）相同的實體，因此，系統(tǒng)中將空間數(shù)據庫分為以下幾個圖層（Featherclasses）：</p><p>　?。?）點狀要素：表示數(shù)據的單一位置，如坡地的起終點、線路交點等。</p><p>　?。?）線狀要素：覆蓋給定距離的開放對象，包括直線、折線和圓弧，如河流、路線、鐵路

69、線等。</p><p>　?。?）面狀要素：覆蓋給定面積的封閉對象，包括多邊形、橢圓和矩形，如村莊、農田等。</p><p>　　對這些數(shù)據庫表的各個空間要素通過規(guī)范的編碼方法進行分類整理入庫，實現(xiàn)對數(shù)據的有效組織和存儲。</p><p>　　4.1.2 屬性數(shù)據庫</p><p>　　屬性數(shù)據亦稱為統(tǒng)計數(shù)據或者專題數(shù)據。屬性數(shù)據是對目標空間

70、特征以外的屬性特征的詳細描述，它包含了對目標類型的描述和目標的具體說明與描述。目標類型是每一個空間目標所必須的，所以有些GIS軟件直接將該項紀錄記錄到空間數(shù)據中，以便于進行符號化和分層顯示。</p><p>　　本系統(tǒng)屬性數(shù)據的輸入方式主要有兩種：一種是對照圖形直接輸入一些簡單的屬性信息；另外一種是預先建立屬性表輸入屬性，或從其他統(tǒng)計數(shù)據庫中導入屬性，然后根據關鍵字與圖形數(shù)據自動連接。考慮到本系統(tǒng)的特點，決定采用

71、關系型的小型桌面數(shù)據庫管理系統(tǒng)Access2003,它相對來說結構簡單、數(shù)據修改和更新較為方便、易于維護、使用方便。</p><p>　　數(shù)據庫中存儲的表主要包括以下幾個部分：用戶信息數(shù)據表、坡地信息數(shù)據表、坡地周圍數(shù)據表、歷史滑坡數(shù)據表等。[4]</p><p>　　系統(tǒng)基礎數(shù)據表，如下表4.1所示：</p><p><b>　　表4.1用戶信息表<

72、;/b></p><p>　　坡地信息數(shù)據表，如下表4.2所示：</p><p><b>　　表4.2坡地信息表</b></p><p>　　坡地周圍數(shù)據表，如下表4.3所示：</p><p>　　表4.3 坡地周圍信息表</p><p>　?。?）歷史滑坡數(shù)據表，如下表4.4所示：<

73、/p><p>　　表4.4 歷史滑坡信息表</p><p>　　4.2 數(shù)據預處理模塊</p><p>　　根據數(shù)據監(jiān)測項目的不同，監(jiān)測數(shù)據庫系統(tǒng)劃分為6個子庫，它們分別是：</p><p>　　（1）水平孔多點位移監(jiān)測子庫</p><p>　?。?）裂縫及平硐位移監(jiān)測子庫</p><p>　?。?

74、）巖體表面絕對位移監(jiān)測子庫</p><p>　　（4）錨索預應力監(jiān)測子庫</p><p>　?。?）鉆孔傾斜儀監(jiān)測子庫</p><p><b>　　（6）應力監(jiān)測子庫</b></p><p>　　該模塊具有對以上監(jiān)測子庫的監(jiān)測數(shù)據進行標定、插值、剔除、濾波和曲線擬合等功能。數(shù)據預處理方法的選擇，必須建立在監(jiān)測量化信息與滑

75、坡機制耦合的基礎上，同時考慮預報方法對數(shù)據的要求。</p><p>　　數(shù)據光滑濾波處理是指對數(shù)據序列平均化，以壓縮隨機干擾，改善監(jiān)測數(shù)據的質量，消除監(jiān)測儀器或人為地影響，提高數(shù)據處理的精度。本系統(tǒng)擬采用如下方法：多階正交多項式平滑濾波、二次移動平滑、三次指數(shù)平滑、三次樣條函數(shù)平滑和一階、三階平微求速度。</p><p>　　數(shù)據插補和剔除是為了克服由于各種客觀或人為因素而引起的數(shù)據缺失或

76、出現(xiàn)異常值等現(xiàn)象而進行的數(shù)據補充和異常值的剔除處理。本系統(tǒng)擬選擇如下方法進行插補計算：線性插值、拉格朗日插值和三次樣條函數(shù)插值。前兩種方法可以多組數(shù)據進行插值，特點是計算速度快；后一種指對一組監(jiān)測數(shù)據插補，特點是計算精度高。數(shù)據的提出選用格拉布斯法。</p><p>　　數(shù)據標定是指對采集的數(shù)據進行頻率-溫度標定、頻率-位移標定、頻率-壓力標定和量測計算。</p><p>　　數(shù)據曲線擬合

77、用于數(shù)據序列趨勢項的提取，擬采用如下方法:線性或一般多項式（分段）曲線擬合、最佳逼近正交多項式擬合和對數(shù)函數(shù)、指數(shù)擬合、冪數(shù)函數(shù)擬合。[5]</p><p>　　5 系統(tǒng)功能模塊設計和實現(xiàn)方法</p><p>　　5.1 空間預測預報模塊</p><p><b>　　5.1.1基本原理</b></p><p>　　滑坡災

78、害空間預測能夠為人類工程活動選擇穩(wěn)定性較好的地段，保障生命和財產盡可能免招滑坡之襲擊，對土地合理使用具有重要的指導作用?；聻暮Φ念l頻發(fā)生除自然因素的作用外，重要的是人為因素的參與，兩者聯(lián)合作用的結果急速加劇了自然斜坡和已有滑坡的演化過程。據報道，地球上約有70%的滑坡災害與現(xiàn)代人類活動有關，其中大部分是在自然存在滑坡隱患的情況下，由于人類工程活動的作用，加速或觸發(fā)了滑坡災害的發(fā)生，如水庫區(qū)的庫岸滑坡、道路兩側開挖邊坡的失穩(wěn)等。有的則完

79、全由人類工程活動所導致，如礦山邊坡失穩(wěn)、城市高層建筑開挖基坑邊坡破壞等。所以，從減災的目的出發(fā)，空間預測是更有效果的。研究范圍的大小決定了滑坡預測的方法及其結果的可靠程度。按研究范圍的大小，可以將滑坡災害空間預測劃分為發(fā)生地點預測和危害范圍預測。</p><p>　　空間預報預測還要對研究區(qū)進行空間分析，通過運用VisualBasic與ArcEngine的集成開發(fā)進行圖層處理。采用VisualBasic開發(fā)前臺可

80、執(zhí)行應用程序和GIS工具軟件ArcEngine在后臺執(zhí)行。通過這些經過處理的圖層來進行研究區(qū)空間預測預報。</p><p>　　5.1.2預測方法與模型</p><p>　　1）滑坡災害空間預測經歷了從定性-半定量預測往定量預測方法的發(fā)展。單體滑坡災害空間預測是以滑坡工程地質測繪、勘探、GIS和RS為基礎，采用穩(wěn)定性計算方法預測滑坡災害可能發(fā)生的空間規(guī)模和潛在滑動面的位置。</p&g

81、t;<p>　　滑坡災害空間預測的基礎是工程地質類比法，類似的工程地質環(huán)境可能發(fā)生類似的滑坡作用，對工程地質環(huán)境進行定量化的科學描述與建模則是基于對滑坡災害靜態(tài)和動態(tài)規(guī)律的研究及預測方法的合理選定。需要注意的是，不同的靜態(tài)因素與動態(tài)因素組合會產生不同的滑坡作用效果，因此，開展滑坡災害空間預測要注重滑坡靜態(tài)與動態(tài)因素組合的研究，在此基礎上建立滑坡災害空間預測的模型。歸納起來，主要的預測模型方法如下：</p>&

82、lt;p><b>　　a.信息模型法。</b></p><p>　　信息模型的理論基礎是信息論，采用滑坡災害發(fā)生過程中熵的減少來表征滑坡災害事件發(fā)生的可能性，因素組合對某滑坡災害事件的確定所帶來的不肯定性程度的平均減少量等于該滑坡災害系統(tǒng)熵值的變化。信息模型認為滑坡災害的產生與預測過程中所獲取的信息的數(shù)量和質量有關，是用信息量來衡量的。信息量越大，表明產生滑坡災害的可能性越大。<

83、/p><p><b>　　b.統(tǒng)計模型法。</b></p><p>　　該類模型方法是通過統(tǒng)計現(xiàn)有滑坡災害及類似不穩(wěn)定現(xiàn)象與所在的地質地貌環(huán)境因素和觸發(fā)因素之間的規(guī)律，建立滑坡災害與各因素之間的相關關系或各種滑坡災害因素之間的組合關系，從而建立相應的預測模型，如回歸預測模型、判別分析模型、聚類分析模型等。回歸模型預測法是建立滑坡災害的結果與各因素之間的相關關系，某因素的回

84、歸系數(shù)越大，一般表示該因素對滑坡的作用越顯著；判別分析方法則是通過建立滑坡預測的判別函數(shù)來達到預測的目的，各因素作用程度的大小是通過判別系數(shù)的大小來反映；聚類分析則不是直接建立滑坡與各因素的關系，而是通過對滑坡作用因素的定量分析，研究因素之間的組合規(guī)律，將之劃分為不同的因素組合，并進一步與不同的滑坡災害類型或滑坡災害的地質地貌環(huán)境相比較，從而達到預測的目的。</p><p>　　c.傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預測法。[6]&

85、lt;/p><p>　　a：當Fs<1.0時，邊坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)；</p><p>　　b：當Fs=1.0時，邊坡處于臨界狀態(tài)；</p><p>　　c：當Fs>1.0時，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。</p><p><b>　　d.灰色系統(tǒng)模型。</b></p><p>　　此類模型以灰色系統(tǒng)理論

86、為基礎，可采用灰色關聯(lián)分析評價滑坡災害各因素的影響程度，然后對多個影響因素進行綜合分析，以確定多因素作用時滑坡災害危險性大小；也可通過灰色聚類中的灰類白化權函數(shù)進行聚類，以滑坡作用因素的聚類組合狀態(tài)，結合已有滑坡災害的分布與這些聚類組合因素的關系，預測不同研究單元產生滑坡災害的危險性程度。</p><p>　　e.模糊綜合評判法。</p><p>　　邊坡的穩(wěn)定性受諸多因素的影響，很難用一

87、個確定的結論來表述其穩(wěn)定還是不穩(wěn)定，往往用模糊概念來表達，如把邊坡的穩(wěn)定等級分為“危險區(qū)”、“不穩(wěn)定區(qū)”、“較不穩(wěn)定區(qū)”、“穩(wěn)定區(qū)”等。模糊綜合評判方法就是對邊坡穩(wěn)定性等級進行分類，并通過專家評分或構造隸屬函數(shù)確定對同一等級各因素以及某一因素在不同等級中對邊坡穩(wěn)定性的影響程度（隸屬度），建立模糊評判矩陣，確定邊坡的穩(wěn)定性對各等級的隸屬程度，最后按擇優(yōu)原則預測邊坡的穩(wěn)定性。該方法的最終結果是否可靠，受單因素的選擇和隸屬度的確定影響較大。&

88、lt;/p><p><b>　　f.非線性模型。</b></p><p>　　由于滑坡災害系統(tǒng)是一個復雜的開放式系統(tǒng)，很難用簡單的線性模型來表達，從而使非線性預測模型的預測應用研究得到迅速發(fā)展。如分形理論是從幾何角度探討系統(tǒng)內各個層次間的自相似性，通過分形理論研究滑坡災害系統(tǒng)的自相似性和滑坡災害的規(guī)律性；運用自組織理論可以研究滑坡災害復雜系統(tǒng)如何從無序進化到有序的組織過程

89、，可用來描述滑坡災害發(fā)生的過程達到預測預報的目的。[7]</p><p>　　2）空間預測預報模型比較多，比較常用的主要有以上六種，針對這六種模型方法再做一下對比：</p><p>　　信息模型中滑坡的預測主要是用信息量來衡量的，而信息收集是一個復雜的環(huán)節(jié)，很難在預測過程中將信息收集全面，這樣對滑坡發(fā)生的可能性就不能得到很好的準確預測。</p><p>　　在傳統(tǒng)的

90、穩(wěn)定系數(shù)預測法中也存在著很多不足，如抗滑力和下滑力處于一個動態(tài)變化之中，很難做到時刻監(jiān)測研究區(qū)域的抗滑力和下滑力。</p><p>　　在灰色系統(tǒng)模型中要將研究區(qū)劃分為不同研究單元，而每個單元之間諸多導致滑坡災害發(fā)生的因素又有不同的值，要做到每個單元的準確預測預報實屬不易。</p><p>　　而模糊綜合評判法本身就是用一個模糊的概念來表達邊坡的穩(wěn)定性。單因素的選擇和隸屬度的確定不當都不能

91、保證最終結果的可靠性。</p><p>　　在非線性模型中，非線性一直都是一個復雜繁瑣的問題，也就是說非線性中牽涉到很多導致線性成為非線性的因素，在實例中很難保證充分考慮到各個方面的因素，這樣預測結果也便無法得到保證。</p><p>　　而在統(tǒng)計模型法中是通過統(tǒng)計各種觸發(fā)因素之間的規(guī)律，得到災害與因素之間的關系和因素與因素之間的關系。然后再針對每一種關系建立相應這種關系的預測模型，能做到

92、具體問題具體分析，而不至于出現(xiàn)模型和信息不符。這樣的話滑坡預測的結果就能得到很大的保證。 </p><p>　　綜上，在滑坡空間預測預報模塊中采用統(tǒng)計模型法是相對比較好的一種方法。</p><p>　　5.2 時間預測預報模塊</p><p>　　5.2.1時間預測預報模塊綜合概述</p><p>　　在任何災害發(fā)生前，如果人們知道了災害將要

93、發(fā)生的時間，這樣人們便可以做好提前應對災害發(fā)生的準備，以至于災害真的發(fā)生時能夠最大程度上減少人員傷亡和財產損失。因此，做好時間預測預報是滑坡災害事故預測系統(tǒng)至關重要的一步。</p><p>　　按照時間預測的類型可以將時間預測預報分為兩部分：中長期預報和短臨預報。</p><p>　　5.2.2中長期預報及模型方法</p><p>　　滑坡中長期預報是指對滑坡未來的

94、穩(wěn)定性演化趨勢做出預測。</p><p>　　1) 滑坡中長期預測預報主要采用的方法如下：</p><p><b>　　指數(shù)平滑法</b></p><p>　　中長期預報 </p><p><b>　　灰色災變預測模型</b></p><p><b>　　

95、a.指數(shù)平滑法</b></p><p>　　指數(shù)平滑法（Exponential Smoothing，ES）是布朗(Robert G..Brown)所提出，布朗認為時間序列的態(tài)勢具有穩(wěn)定性或規(guī)則性，所以時間序列可被合理地順勢推延；他認為最近的過去態(tài)勢，在某種程度上會持續(xù)到未來，所以將較大的權數(shù)放在最近的資料。如圖5.1</p><p>　　圖5.1 指數(shù)平滑圖</p>

96、<p>　　指數(shù)平滑法是中長期預測中常用的一種方法，所有預測方法中，指數(shù)平滑法是用的最多的一種。簡單的全期平均法是對時間數(shù)列的過去數(shù)據一個不漏地全部加以同等利用；移動平均法則不考慮較遠期的數(shù)據，并在加權移動平均法中給予近期資料更大的權重；而指數(shù)平滑法則兼顧了全期平均和移動平均所長，不舍棄過去的數(shù)據，但是僅給予逐漸減弱的影響程度，即隨著數(shù)據的遠離，賦予逐漸收斂為零的權數(shù)。</p><p>　　也就是說

97、指數(shù)平滑法是在移動平均法基礎上發(fā)展起來的一種時間序列分析預測法，它是通過計算指數(shù)平滑值，配合一定的時間序列預測模型對現(xiàn)象的未來進行預測。其原理是任一期的指數(shù)平滑值都是本期實際觀察值與前一期指數(shù)平滑值的加權平均。</p><p>　　指數(shù)平滑法的基本公式是：</p><p>　　式中， --時間t的平滑值； </p><p>　　--時間t的實際值； </p&g

98、t;<p>　　--時間t-1的平滑值； </p><p>　　a--平滑常數(shù)，其取值范圍為[0,1]；</p><p>　　根據平滑次數(shù)不同，指數(shù)平滑法可分為:一次指數(shù)平滑法、二次指數(shù)平滑法和三次指數(shù)平滑法: </p><p>　?。?）一次指數(shù)平滑預測　　</p><p>　　當時間數(shù)列無明顯的趨勢變化，可用一次指數(shù)平滑預

99、測。 </p><p>　　其預測公式為： 式中，</p><p>　　--t+1期的預測值，即本期（t期）的平滑值；</p><p>　　--t期的實際值； </p><p>　　--t期的預測值，即上期的平滑值 。 </p><p>　　該公式又可以寫作：?？梢姡缕陬A測值又是本期預測值與以a為折扣的本期實際值與預

100、測值誤差之和。 </p><p>　?。?）二次指數(shù)平滑預測</p><p>　　二次指數(shù)平滑是對一次指數(shù)平滑的再平滑。它適用于具線性趨勢的時間數(shù)列。 其預測公式為： </p><p>　　式中， 顯然，二次指數(shù)平滑是一直線方程，其截距為：，斜率為：,自變量為預測天數(shù)。</p><p>　　二次指數(shù)平滑基本公式</p><

101、p>　　式中，--第t期的一次指數(shù)平滑值--第t期的二次指數(shù)平滑值 --平滑系數(shù)--第期預測值 T--由t期向后推移期數(shù) </p><p>　　（3）三次指數(shù)平滑預測</p><p>　　三次指數(shù)平滑預測是二次平滑基礎上的再平滑。 其預測公式為:</p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　它們

102、的基本思想都是：預測值是以前觀測值的加權和，且對不同的數(shù)據給予不同的權，新數(shù)據給較大的權，舊數(shù)據給較小的權。[8]</p><p>　　b.灰色災變預測模型</p><p>　　滑坡災害中長期時間預測主要是根據歷史滑坡活動資料，以及與降雨、地震等外部有規(guī)律性（周期性）變化的因素的相關分析，推測未來外部因素異常時滑坡活動的相應時期。目前可以借助的基于概率統(tǒng)計學理論的各種周期分析方法的一個重要

103、前提是要有足夠長的歷史資料。如果歷史資料長度小于周期本身長度，則這種周期性是無法反映出來的。然而，滑坡活動的長期歷史資料獲取的主要途徑是查詢?yōu)暮κ录挠涊d（地方志等），這種記載資料往往是災害性的點記載（災害時間），在時間軸上是間斷的。因此，根據這種歷史資料的災變性點記載特點，運用灰色模型中的災變預測模型是合適的。災變預測不是對數(shù)據本身的大小進行預測，而是預測災害性事件出現(xiàn)的時刻，從而達到滑坡災害的中長期時間預測的目的。</p>

104、;<p>　　假如某地區(qū)在 [,]時間間隔內，共記載有p次滑坡災害事件，其對應的時間序號為：</p><p>　　災變預測模型按p個數(shù)據點建立GM（1,1），即對作AGO，再經過GM（1,1）建模過程得到微分方程解：</p><p>　　再對作IAGO,便得到待預測的下一個滑坡災害事件所對應的時間。</p><p>　　隨著時間的發(fā)展，新的信息數(shù)據不斷

105、增多，而老的數(shù)據對今后預測的意義不再重要時，所建立的災變預測模型需要更新，因而要對原災變模型所用的原數(shù)列作新陳代謝處理，即刪去那些歷史過分久遠的災變點，而增加的新獲得的災變數(shù)據。[7]</p><p>　　刪除 增加</p><p>　　2）在滑坡時間預報的中長期預報中主要采用指數(shù)平滑法和灰色災變預測模型。指數(shù)平滑法兼顧了全期平均法和移動平均法，它同多計算出的指數(shù)

106、平滑值再結合一定的時間序列模型對現(xiàn)象的未來進行預測。它在使用中可以根據平滑次數(shù)的不同來分為一次，二次和三次指數(shù)平滑法。一次和二次指數(shù)平滑法是分別針對時間數(shù)列無明顯的變化趨勢、具有線性趨勢的時間數(shù)列，三次指數(shù)平滑法則是在二次平滑基礎上再平滑。這種方法能夠對不同的時間數(shù)列進行預測。</p><p>　　灰色災變預測模型只能對于具有比較長期的歷史資料，且這些資料在時間軸上是間斷的。</p><p&g

107、t;　　兩者相比之下指數(shù)平滑法更能準確方便的對中長期滑坡災害事故進行時間預預報預測。</p><p>　　5.2.3 短臨預報及模型方法</p><p>　　當滑坡已經進入加速變形階段的時候，中長期預報已經不能用來進行災害的預測預報，此時應進行短臨預報。預報人員將根據滑坡所處的階段，在主菜單中任意選擇子菜單，以選取預測預報的方法，并通過人機對話輸入有關的預報參數(shù)，即可獲得滑坡實際的預測預報

108、結果，并及時獲取最新監(jiān)測信息。通過數(shù)據庫模塊及數(shù)據預處理模塊進行數(shù)據追加及預處理，使得預報時間逐漸逼近滑坡的實際發(fā)生時間。</p><p>　　1）滑坡短臨預測預報主要采用的方法如下：</p><p><b>　　齋藤迪孝模型</b></p><p>　　灰色理論的Verhulst模型</p><p>　　短臨預測預報

109、 非線性動力學模型</p><p><b>　　多參數(shù)預報法</b></p><p><b>　　黃金分割法</b></p><p><b>　　a：齋藤迪孝模型</b></p><p>　　由日本學者齋藤迪孝于1968年提出來的，其指導思想的核心是破壞三階段理論。如圖5.

110、2</p><p>　　巖土體蠕變（流變）理論：</p><p>　　第1蠕變階段——減速蠕變階段：減速發(fā)展，斜率逐漸減小</p><p>　　第2蠕變階段——穩(wěn)定蠕變階段: 等速發(fā)展，斜率大體不變</p><p>　　第3蠕變階段——加速蠕變階段： </p><p>　　CD段：變形迅速增大，但巖土體尚未破壞<

111、/p><p>　　DE段：巖土體變形速率劇增，巖土體很快破壞</p><p>　　圖5.2 蠕變三階段圖</p><p>　　均質土坡的滑坡時間與蠕變速率之間有如下經驗公式：</p><p>　　當坡體進入加速蠕變階段，可根據位移-時間曲線作預報。取 曲線上三個點t1、t2、t3使其t1-t2和t2-t3兩段之間位移量相等，所發(fā)生破壞時