基于時(shí)間序列的滑坡監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)

張煥

摘要：我國(guó)國(guó)土地形地貌錯(cuò)綜復(fù)雜，并且大多以山地為主，是世界上滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家之一，滑坡也是對(duì)人類(lèi)危害最大的自然災(zāi)害之一。古今中外，關(guān)于滑坡的案例舉不勝舉，成功的不少，失敗的更多。因此滑坡成因監(jiān)測(cè)及其預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 。滑坡監(jiān)測(cè)的最終目的是預(yù)測(cè)，即利用長(zhǎng)期積累的觀測(cè)資料掌握變化規(guī)律，對(duì)地質(zhì)體的未來(lái)性態(tài)做出及時(shí)有效的分析和預(yù)報(bào)。對(duì)滑坡觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理一直也是各國(guó)專(zhuān)家學(xué)者研究的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：滑坡監(jiān)測(cè)；預(yù)報(bào)分析 ；時(shí)序分析

1滑坡監(jiān)測(cè)的方法

目前常用的滑坡監(jiān)測(cè)方法主要有宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)法、簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)法、設(shè)站觀測(cè)法、大地精密測(cè)量法、儀表監(jiān)測(cè)法和自動(dòng)遙測(cè)法等。新技術(shù)有基于GPS的滑坡監(jiān)測(cè)、合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量、激光掃描技術(shù)、其他光電技術(shù)等。其中， GPS作為現(xiàn)代大地測(cè)量中一種重要的技術(shù)手段，可以同時(shí)測(cè)量出三維位移量X， Y和Z，作業(yè)方便簡(jiǎn)單且精度高、投入快、易監(jiān)測(cè)，可以進(jìn)行全天候連續(xù)監(jiān)測(cè)，同時(shí)不受氣候條件的限制。

2時(shí)間序列分析

時(shí)間序列的含義是指被觀察到的依時(shí)間為序排列的數(shù)據(jù)序列。

它的特點(diǎn)有：（1）現(xiàn)實(shí)的、真實(shí)的一組數(shù)據(jù)，而不是數(shù)理統(tǒng)計(jì)中做實(shí)驗(yàn)得到的。既然是真實(shí)的，它就是反映某一現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，因而，時(shí)間序列背后是某一現(xiàn)象的變化規(guī)律。（2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。 時(shí)間序列研究實(shí)質(zhì)是通過(guò)處理預(yù)測(cè)目標(biāo)本身的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，獲得事物隨時(shí)間過(guò)程的演變特性與規(guī)律，進(jìn)而預(yù)測(cè)事物的未來(lái)發(fā)展。它不研究事物之間相互依存的因果關(guān)系。 其假設(shè)基礎(chǔ)是慣性原則。即在一定條件下，被預(yù)測(cè)事物的過(guò)去變化趨勢(shì)會(huì)延續(xù)到未來(lái)。暗示著歷史數(shù)據(jù)存在著某些信息，利用它們可以解釋與預(yù)測(cè)時(shí)間序列的現(xiàn)在和未來(lái)。時(shí)間序列常用模型：（1）AR模型也稱(chēng)為自回歸模型。它的預(yù)測(cè)方式是通過(guò)過(guò)去的觀測(cè)值和現(xiàn)在的干擾值的線性組合預(yù)測(cè)。簡(jiǎn)記為AR（P）。 （2）MA模型也稱(chēng)為滑動(dòng)平均模型。它的預(yù)測(cè)方式是通過(guò)過(guò)去的干擾值和現(xiàn)在的干擾值的線性組合預(yù)測(cè)。簡(jiǎn)記為MA（q）。 （3）ARMA模型：自回歸模型和滑動(dòng)平均模型的組合，便構(gòu)成了用于描述平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的自回歸滑動(dòng)平均模型ARMA。簡(jiǎn)記為ARMA（p，q）。

3.算例分析

3.1實(shí)例介紹

延安以南經(jīng)銅川等渭北一帶直至渭河盆地內(nèi)的臺(tái)源邊坡，各種類(lèi)型的黃土滑坡廠泛發(fā)育。每逢雨澇，大地封凍、解凍時(shí)期，各種崩塌、滑坡等災(zāi)害多有所見(jiàn)。本文使用的數(shù)據(jù)是延安某處滑坡點(diǎn)1到23期監(jiān)測(cè)的下沉位移。

3.2數(shù)據(jù)處理

對(duì)于滑坡產(chǎn)生的位移而言，可以看做是一個(gè)隨時(shí)間變化的時(shí)間序列。通過(guò)利用時(shí)間序列的分解方法建立出關(guān)于滑坡位移預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型，以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)滑坡的位移變化。

第一步：創(chuàng)建時(shí)間序列

第二步：繪制出自相關(guān)圖和偏自相關(guān)圖

第三步：模型預(yù)測(cè)

4結(jié)語(yǔ)

利用時(shí)間序列建立模型對(duì)沉降擬合，并進(jìn)行預(yù)測(cè)，沉降曲線的形式及規(guī)律能夠準(zhǔn)確的利用時(shí)間序列模型進(jìn)行擬合預(yù)測(cè)成為可能 。由于應(yīng)用時(shí)間序列分析理論對(duì)模型進(jìn)行定階，本身就是一個(gè)比較復(fù)雜的過(guò)程，再加上測(cè)量數(shù)據(jù)在量測(cè)過(guò)程中，不可避免地會(huì)有些誤差，甚至出現(xiàn)異常值，這都增加了模型定階的困難，通過(guò)按照時(shí)間序列理論對(duì)模型進(jìn)行了合理的定階，可以對(duì)滑坡等進(jìn)行預(yù)報(bào)，效果較為理想。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊佳潔. 一元線性回歸分析法在高層建筑變形監(jiān)測(cè)分析與預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 科技致富向?qū)В?2012 （15）： 89-90.

[2]周宗華， 王翔俊， 余和園， 等. 線性回歸在滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)粗差判別中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)， 2009， 20（3）： 118-121.

[3]林勛. 時(shí)間序列分析在建筑物變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)