關于建立區域泥石流預警數據匯集分析系統的探究

摘要：本系統強化了對數據匯集及分析，通過數據系統模塊化，降低數據匯集模塊與數據分析模塊的耦合性。引入數據分析模型，實現了該系統與監測系統的無縫對接，能夠對監測區域的險情進行智能判斷。鑒于系統實時更新改進的必要性，該系統創造性的引入數據傳輸功能，通過相關設計可實現系統實時更新，保證了數據的精確度和關聯的合理性。

關鍵詞：泥石流預警數據搜集數據分析模型實時更新

1、概述

泥石流是山區特有的一種突發性的自然災害。它常發生在山區小流域，是一種飽含大量泥石流砂石塊和巨礫的固液兩相流體，呈粘性層或稀性紊流等運動狀態。它是地質、地貌、水文、氣象、土壤、植被等自然因素和人為因素綜合作用的結果，是山地環境惡化的產物 。

由于泥石流的爆發具有明顯的的區域性，這就導致了泥石流爆發呈現出差異性分布。而建立泥石流預警數據平臺就必須涉及到某一具體區域，因此有必要建立區域級泥石流預警平臺，且對該平臺進行統一信息編碼，實現數據內部共享，以便于傳輸匯總。

現行研究機構對泥石流的監測預警基本上都集中在泥石流相關具體數據的搜集上，且系統較為單一，在我國山區地貌復雜，泥石流誘因多樣的情況下，具有很大的局限性，無法大規模推廣。因此，考慮如何解決泥石流預警平臺的普適性是一個重要的問題。

泥石流預警平臺包括泥石流監測系統、泥石流數據匯集分析系統和報警系統。在泥石流監測方面例如有國內較已出名的G212公路泥石流滑坡檢測系統 ，此類監測系統代表了較為主流的區域泥石流監測方式，但由于地質環境的復雜性和現行監測技術的不成熟性，監測系統的推廣還有很大的難度，故本文不予考慮；本文著重研究了泥石流數據匯聚分析系統，通過進一步把系統分為數據匯聚模塊和數據分析模塊，提高了模塊的獨立性并降低了系統的耦合性，提高了系統的應用性，也細化了預警指標。

2、數據匯集分析系統

2.1、數據匯集模塊

2.1.1模塊功能要求：

1）數據獲取

從指定數據源獲取區域數據，數據獲取的方法包括人工數據錄入和自動數據獲取兩種方式；可根據監測系統選擇的不同，泥石流誘因提供的不同，收集不同的數據。

2）數據處理

把獲取的數據按照目標數據庫進行預處理、校驗、分類、入庫操作；

3）配置管理

配置管理模塊能夠對系統的數據源信息、目的數據庫配置、運行控制參數等進行配置；

4）監視統計

對系統的運行狀態、數據匯集日志進行監視，對系統運行情況和數據匯集情況進行分析統計。

2.1.2模塊具體設計：

數據匯集模塊實際是以泥石流災情數據匯集庫為主體的系統項目，包括對大量精確實時的各類數據信息進行加工、處理，按不同的數據庫表結構和標識符分類存儲。數據庫在結構設計時要求在邏輯上合理劃分，減少數據的冗余性，以便于管理與維護和實現數據共享。

（1）模塊設計內容

數據匯集模塊從內容上劃分為屬性數據庫和圖層空間數據庫，并最終經統一編碼實現模塊內聚。

屬性數據庫主要包括：地質信息數據、氣象信息數據、工情信息數據、經濟社會信息、災情數據、單位機構信息數據和超文本數據等。

圖形數據庫主要包括各省、市或縣區域圖、行政區劃圖、山區分布圖、交通設施圖、安全區、危險區分布圖及降雨量等數據顯示圖等。

（2）數據庫表結構

數據庫表結構應對實時地質情況數據庫表結構、實時雨情工程數據庫表結構等進行設計；其它各類數據庫主要結合各地的災害特點、實際需要和資料情況進行合理設計。

最終數據匯集系統即是由基于C/S構架的軟件界面、數據匯集服務、數據匯集數據庫構成。

2.2、數據分析模塊

數據分析的目標是建立基于服務架構和B/S的專業信息系統。該系統以模型所需的山地坡度等數據為基礎，借助WebGIS及Matlab等工程軟件，實現泥石流數據查詢與分析的功能。

考慮到我國泥石流災情復雜多變的情況，由于系統中任何預測模型都不具有絕對完美的精度，因此本文提出了利用模塊間的低耦合性，實現對數據模塊的定期更新，利用不斷改進的判斷模型對現有測得數據進行分析。在該系統推廣初期，本文擬利用國家氣象中心研究的生態環境背景與降雨量預報的泥石流預報模型 ，建立算法改進模型。根據數據匯集系統得到的山地坡度、植被指數、前期降水、坡地裂隙、地震烈度、土壤侵蝕強度進行權重分配，得到

其中N為因子數，Ki為該因子的值，Fi為該因子所占的權重。權重因子可參照已知成果。

借助研究表明，生態環境背景值與該地區日發生的臨界降雨量有直接關系，根據區域綜合環境指數與臨界降水量的關系表明，發生泥石流所需的日降水量最小值與環境背景值存在某些線形關系。我們可以借助回歸分析擬合，得到兩者間的關系。求出臨界降雨量，借助函數只要能夠統計出相關所需數據即可利用該地區得到判斷其與臨界降雨量大小比較即可。

3、結束語

泥石流數據匯集分析系統主要依托小地區信息收集快速精確的優勢，對相關泥石流數據進行匯集并分析，通過內置的判斷函數來科學合理的預測判斷泥石流可能性。該系統旨在匯集區域相關數據并處理分析，避免了涉及泥石流監測的相關技術。同時借助統一編碼，實現了數據匯集系統與監測系統的無縫融合，增加了匯集分析系統的使用廣度，延長了系統的生命周期。該模型在對小范圍的區域總體數據分析具有良好的預測作用，但針對大范圍的精確的數據分析不具有優良的特點，因此在后續研究中可對該模塊進行升級更新以確保系統的精確可靠性。

參考文獻：

[1]唐邦興，周必凡等. 中國泥石流[M]，商務印書館，2000，1~375.

[2]鄧偉.無線數據通信在滑坡、泥石流預警預報系統中的研究與實現[J]，西安:長安大學，2007.

[3]張國平，劉桂清等.基于生態環境背景評價與氣象預報的中國暴雨泥石流預報方法研究初探[J]，中國地理學會2004年土地變化科學與生態建設學術研討會，2004.