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基于GPS的降雨型滑坡变形监测与预警

作　者: 艾鸿敏
导　师: 吴斌
学　校: 重庆大学
专　业: 测绘科学与技术
关键词: 滑坡降雨卡尔曼滤波变形监测孔隙水压力
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

滑坡是坡体因多种因素耦合下而发生的形变，最终被某些诱发因素（如强降雨）引发失稳产生了滑动的一种地质现象，由于降雨原因引起的滑坡称为降雨型滑坡。降雨型滑坡研究一直是自然灾害灾害领域里研究的难点问题之一。我国是世界上受滑坡灾害影响最为严重的国家之一。本论文研究属于行业公益专项“强降水诱发山体滑坡、泥石流气象预报警报技术”项目，旨在通过降水、滑坡体变形等的同步观测构建降水诱发滑坡灾害机理模型。本文的研究工作是在前人研究成果的基础上，利用GPS技术对云阳王家湾和忠县滑坡进行监测，搜集部分滑坡和降雨资料，应用回归分析和卡尔曼滤波等理论方法，对降雨型滑坡特征、降雨型滑坡位移与降雨量、降雨型滑坡预警等方面进行深入系统研究。研究内容如下：（1）利用GPS对云阳王家湾和忠县滑坡进行监测；（2）利用一元回归分析对降雨量和位移关系进行研究；（3）利用多元线性回归分析降雨量、时间和滑坡位移的关系；（4）推导多因子卡尔曼滤波理论模型；提出了多因子卡尔曼滤波建模方法；（5）将多因子卡尔曼滤波理论应用到滑坡变形监测分析中，建立了滑动量-降雨量-孔隙水压力-时间等因子间的统计模型，取得了满意的效果；（6）滑坡预警与反思；通过滑坡监测实例，基于统计分析，研究了滑坡位移过程与降雨量过程、孔隙水压力过程的关系模型，提出了多因子卡尔曼滤波模型及多因子卡尔曼滤波建模方法并应用到在实际滑坡监测分析、预警中，取得了满意效果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状综述  10-11
    1.2.1 国外研究现状综述  10-11
    1.2.2 国内研究现状综述  11
  1.3 研究目的及内容  11-15
    1.3.1 研究目的  11-13
    1.3.2 研究内容及技术路线  13-15
2 资料来源与处理  15-23
  2.1 资料来源  15
  2.2 云阳监测点概况  15-17
  2.3 监测方案  17-20
  2.4 山体滑坡的特征  20-23
    2.4.1 滑坡的形态特征  20-21
    2.4.2 滑坡的时间及空间分布特征  21-23
3 GPS 原理及数据解算  23-35
  3.1 GPS 原理及特点  23-26
  3.2 GPS 变形监测及其存在的问题  26-27
  3.3 GPS 监测精度及误差  27-28
  3.4 GPS 监测数据处理过程  28-35
4 常用的滑坡监测预报模型  35-49
  4.1 灰色理论模型  35-36
  4.2 线性回归模型  36-41
    4.2.1 一元回归模型  36-39
    4.2.2 多元线性回归模型  39-41
  4.3 2011 年云阳滑坡体位移量与降雨量的关系  41-44
    4.3.1 每日降雨量与每日滑坡体位移之间的关系  41-42
    4.3.2 累计降雨量与累计位移之间的关系  42-44
  4.4 基于有效降雨量模型的滑坡多元回归分析  44-49
    4.4.1 有效降水统计预报模型  44-46
    4.4.2 有效降雨量与滑坡的关系研究  46-49
5 多因子卡尔曼滤波及其在滑坡建模中的应用  49-77
  5.1 卡尔曼滤波模型  49-53
    5.1.1 卡尔滤波模型概述  49-50
    5.1.2 卡尔曼滤波模型  50-51
    5.1.3 卡尔曼滤波的特性  51-53
  5.2 多因子卡尔曼滤波模型的推导  53-56
    5.2.1 降雨型滑坡建模问题  53
    5.2.2 数学模型推导  53-55
    5.2.3 模型求解  55-56
    5.2.4 模型预测  56
  5.3 多因子卡尔曼滤波模型在滑坡中的应用  56-73
    5.3.1 2011 年云阳 3 号监测点应用实例  56-62
    5.3.2 2011 年云阳 4 号监测点应用实例  62-64
    5.3.3 2012 年云阳监测点应用实例  64-69
    5.3.5 2012 年忠县监测点应用实例  69-73
  5.4 结论  73-77
6 滑坡预警与防治  77-83
  6.1 滑坡预警  77
  6.2 预防、预警与监测  77-79
  6.3 滑坡预警发布流程与解除  79
  6.4 滑坡防治对策  79-80
  6.5 滑坡预警成败的反思  80-83
7 结论与展望  83-85
  7.1 结论  83
  7.2 展望  83-85
致谢  85-87
参考文献  87-91
附录  91
  A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录  91

基于GPS的降雨型滑坡变形监测与预警

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