【摘要】：我國是世界上地質災害最嚴重、受威脅人口最多的國家之一,地質條件復雜,構造活動頻繁,崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等災害隱患多、分布廣,且隱蔽性、突發(fā)性和破壞性強,防范難度大。地質災害在我國平均每年造成1000多人死亡,直接經濟損失上百億元。地質災害的發(fā)生以及變化,需要通過監(jiān)測才能較準確地掌握;地質災害防治工程的效果,也需要通過監(jiān)測對比方能檢測出來;地質災害的監(jiān)測數(shù)據也是進行地質災害科學研究的重要依據。本世紀前期氣候變化和地震均趨于活躍期,強降雨和地震引發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫災害將加劇,未來5-10年仍是地質災害的高發(fā)期,因此我們有必要采取實時監(jiān)測的方式,采用先進的數(shù)據采集技術,使用可靠的傳輸網絡,為預測提供更詳細的數(shù)據,為預防爭取更多的時間。地質災害的發(fā)生有一定的形成條件,致災地質作用需要在一定的動力誘發(fā)(破壞)下發(fā)生,誘發(fā)動力有的是天然的,有的是人為的,不同的地質災害在形成條件、造成危害等方面存在區(qū)別。本文分析了我國地質災害的分類、發(fā)育分布特點及危害情況,研究了崩塌、滑坡、泥石流等典型突發(fā)地質災害的發(fā)生機制,探索了應用直覺梯形模糊理論進行地質災害危險性評估的方法。監(jiān)測所使用的設備對監(jiān)測技術方法的發(fā)展是至關重要的,監(jiān)測技術方法分為直接信息類、間接信息類和誘發(fā)因素類。本文研究了常見的監(jiān)測方法和設備,包括地表位移監(jiān)測、地下變形監(jiān)測、水文監(jiān)測以及數(shù)據采集和報警設備等,分析了攝影測量中數(shù)碼攝像機的誤差來源,按照標定數(shù)據提取、標定模型建立、參數(shù)計算和優(yōu)化、畸變矯正的步驟建立了一種精確標定方法,先后對像素量化噪聲誤差、圖像坐標軸正交誤差、不對心誤差、鏡頭徑向畸變誤差和切向畸變誤差作了修正,實驗結果表明,此方法可以得到非常精確的標定結果。監(jiān)測的數(shù)據傳輸包括區(qū)域內的短距離傳輸,遠程網絡的傳輸以及傳輸過程的數(shù)據的校驗、壓縮、加密等。本文基于無線傳感器網絡特性,提出了基于量子免疫的能量空洞避免算法,該算法綜合了量子計算的天然并行性、免疫算法的充分自適應性,它比傳統(tǒng)的進化算法具有更好的種群多樣性,更快的收斂速度,更有效的全局和局域尋優(yōu)能力,對比實驗結果表明,該算法相對于已有算法能有效提高網絡效率。對在監(jiān)測中常用的遠程通信技術進行了研究,包括GPRS、LTE、衛(wèi)星數(shù)字通信等。介紹了常見的數(shù)據壓縮方法和校驗方法,提出了適合監(jiān)測的數(shù)據壓縮方法。研究了常見的數(shù)據加密方法,并基于Lorenz混沌映射和有限域理論建立了一種新的圖像加密方法,該方法首先利用Lorenz混沌映射將原始圖像信息分為圖像矩陣,然后在有限域中對圖像矩陣進行處理,通過混沌映射與在有限域中計算相結合的方法,這種新的加密方法具有較好的效果和較快的速度,實現(xiàn)了速度和效果的平衡。目前的監(jiān)測軟件存在可維護性不高、數(shù)據展示效果不好等問題。本文討論了軟件的可維護性在地質災害實時監(jiān)測與信息管理集成系統(tǒng)開發(fā)中的重要性,研究了三層架構、Silverlight、MVVM模式等軟件開發(fā)技術,提出將動態(tài)編譯技術用于系統(tǒng)開發(fā),使得軟件的使用者也可以一定程度地持續(xù)改進更新現(xiàn)有軟件系統(tǒng)。然后對系統(tǒng)進行了總體設計,在實現(xiàn)地表位移、深部位移、裂縫位移、雨量、水位、孔隙水壓(滲壓)、應力、土壓力等監(jiān)測數(shù)據的實時采集、上傳和處理存儲的基礎上,使用Silverlight技術及MVVM模式實現(xiàn)了客戶端的數(shù)據展示。地質災害實時監(jiān)測與信息管理集成系統(tǒng)在萬州區(qū)望江路變形體鞍子壩居民區(qū)監(jiān)測示范點、江南新區(qū)政協(xié)辦公樓滑坡監(jiān)測示范點、萬州區(qū)四季花城7#樓危巖監(jiān)測示范點等三個監(jiān)測項目點進行了應用。文本首先介紹了各個監(jiān)測點的基本情況、成因機制及變形趨勢、監(jiān)測內容及監(jiān)測點的布設,然后對系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據進行了分析。結果表明系統(tǒng)能夠較好地反映各項監(jiān)測參數(shù)的實時值以及其持續(xù)的變化趨勢,為防災減災和預測預報提供依據。
[Abstract]:China is one of the most serious geological disasters in the world, one of the most threatened countries, the complex geological conditions, the frequent construction activities, the collapse, the landslide, the debris flow, the ground collapse, the ground settlement, the ground fissure, etc., the disaster is more and more distributed, and the concealment, the sudden and the destructiveness are strong, And the prevention difficulty is large. The geological disaster has caused more than 1,000 people to die each year in China, and the direct economic loss is one billion yuan. The occurrence and change of the geological disaster needs to be accurately controlled through the monitoring; the effect of the geological disaster prevention and control project is also required to be detected by the monitoring; and the monitoring data of the geological disasters is also an important basis for the scientific research of the geological disasters. In the early period of this century, the climate change and the earthquake all tend to be active, and the landslide, the collapse, the debris flow and the ground crack caused by the strong rainfall and the earthquake will increase, and the future 5 to 10 years is still the high period of the geological disaster, so we need to take the way of real-time monitoring, With the advanced data acquisition technology, a reliable transmission network is used to provide more detailed data for prediction and more time for prevention. The occurrence of geological disasters has a certain formation condition, and the geological effect of the disaster needs to occur under certain power-induced (damage), and the induced power is natural, some are man-made, and different geological disasters are different in terms of formation conditions and harm. In this paper, the classification, development and distribution of geological disasters in China are analyzed, and the occurrence mechanism of typical sudden geological disasters such as collapse, landslide and debris flow is studied. The method of applying the intuitionistic trapezoidal fuzzy theory to the assessment of the risk of geological hazard is also discussed. Monitoring the equipment used is of great importance to the development of the monitoring technology method, and the monitoring technology method is classified into direct information class, indirect information class and inducing factor class. This paper studies the common monitoring methods and equipment, including surface displacement monitoring, underground deformation monitoring, hydrographic monitoring, data acquisition and alarm equipment, etc., analyzes the error source of the digital camera in the photogrammetry, and sets up the calibration model according to the calibration data extraction and calibration model. In the step of parameter calculation and optimization and distortion correction, a precise calibration method is established, and the pixel quantization noise error, the image coordinate axis orthogonal error, the correction center error, the lens radial distortion error and the tangential distortion error are corrected successively, and the experimental results show that, This method can result in a very accurate calibration result. The monitored data transmission includes short-range transmission in the area, transmission of the remote network, and verification, compression, encryption, and the like of the data of the transmission process. In this paper, based on the characteristics of the wireless sensor network, a quantum-immune-based energy-cavity avoidance algorithm is proposed, which combines the natural parallelism of the quantum computation and the full adaptability of the immune algorithm. It has better population diversity and faster convergence rate than the traditional evolutionary algorithm. The results show that the algorithm can effectively improve the efficiency of the network compared with the existing algorithm. The remote communication technologies used in the monitoring are studied, including GPRS, LTE, satellite digital communication and so on. The common data compression method and check method are introduced, and the data compression method suitable for monitoring is put forward. The common data encryption method is studied, and a new method of image encryption is established based on the Lorenz hybrid mapping and the finite field theory. The method comprises the following steps of: firstly, dividing the original image information into an image matrix by a Lorenz hybrid mapping mapping, and then processing the image matrix in a finite field, The new encryption method has better effect and faster speed and realizes the balance of speed and effect through the combination of the hybrid mapping and the calculation in the finite field. The current monitoring software has the problems of low maintainability, poor data display effect and the like. This paper discusses the importance of the maintainability of the software in the development of the real-time monitoring and information management integrated system of geological disasters, and studies the software development technologies such as three-layer architecture, Silverlight, MVVM mode and so on. So that the user of the software can continuously improve and update the existing software system to a certain extent. then the overall design of the system is carried out on the basis of real-time acquisition, uploading and processing of monitoring data such as surface displacement, deep displacement, crack displacement, rainfall, water level, pore water pressure (seepage pressure), stress, earth pressure and the like, Data presentation of the client is achieved using the Silverlight technology and the MVVM mode. The real-time monitoring and information management integrated system of geological hazards has been applied to three monitoring project points, such as the monitoring demonstration point of the area monitoring and demonstration site of the saddle and sub-dam of the Wangjiang Road of Wanzhou District, the landslide monitoring demonstration point of the CPPCC office building of the New District of the South, and the dangerous rock monitoring demonstration point of the 7 # building in the four-year-four of the Wanzhou District. The text first introduces the basic situation, the cause mechanism and the deformation trend of each monitoring point, the monitoring content and the layout of the monitoring points, and then analyzes the data monitored by the system. The results show that the system can better reflect the real-time value of various monitoring parameters and its continuous trend, and provide the basis for disaster prevention and reduction and prediction.
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P694

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本文編號：2437287