本說(shuō)明書(shū)涉及雪崩預(yù)測(cè)，特別涉及一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、雪崩作為山區(qū)中最活躍且最具破壞力的自然災(zāi)害之一，它與滑坡、泥石流相似，具備潛在性和突發(fā)性的特點(diǎn)，往往難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。雪崩災(zāi)害的發(fā)生不僅直接威脅到當(dāng)?shù)氐慕煌ò踩?，還可能導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)施受損、人員傷亡及牲畜損失等嚴(yán)重后果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近十年全球因雪崩造成的直接經(jīng)濟(jì)損失年均增長(zhǎng)率超過(guò)15%，部分高海拔地區(qū)雪崩預(yù)警誤判率高達(dá)30%以上，嚴(yán)重制約了防災(zāi)減災(zāi)效率。雪崩監(jiān)測(cè)的精準(zhǔn)性和時(shí)效性直接關(guān)系到預(yù)警系統(tǒng)的可靠性，而現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)多依賴(lài)氣象數(shù)據(jù)和物理傳感器網(wǎng)絡(luò)生成的多元時(shí)序數(shù)據(jù)。此類(lèi)數(shù)據(jù)具有高維度、強(qiáng)時(shí)空依賴(lài)性以及異常模式非線性動(dòng)態(tài)演化等特點(diǎn)，傳統(tǒng)分析方法往往難以有效捕捉關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)信號(hào)，導(dǎo)致預(yù)警滯后或誤判，成為雪崩災(zāi)害防控體系中的薄弱環(huán)節(jié)。
2、現(xiàn)有中國(guó)專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)為cn119782772a的名稱(chēng)為一種基于深度學(xué)習(xí)的雪崩監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括：獲取當(dāng)前時(shí)刻前一段時(shí)間內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)預(yù)處理，構(gòu)建訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；構(gòu)建雪崩監(jiān)測(cè)預(yù)警模型并進(jìn)行訓(xùn)練；將環(huán)境監(jiān)測(cè)的預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的雪崩監(jiān)測(cè)預(yù)警模型進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)，得到對(duì)應(yīng)的重構(gòu)數(shù)據(jù)；計(jì)算數(shù)據(jù)重構(gòu)誤差；根據(jù)誤差和預(yù)設(shè)閾值，確定數(shù)據(jù)異常，完成所述雪崩監(jiān)測(cè)預(yù)警。本發(fā)明解決了異常檢測(cè)模型在高維、依賴(lài)關(guān)系復(fù)雜數(shù)據(jù)下難以捕捉關(guān)鍵特征的問(wèn)題，提升了異常檢測(cè)模型的精度和魯棒性，尤其適用于處理雪崩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等多元時(shí)序數(shù)據(jù)，捕捉雪崩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)異常，實(shí)現(xiàn)雪崩監(jiān)測(cè)預(yù)警。
3、上述技術(shù)旨在通過(guò)獲取的雪崩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算雪崩的預(yù)警時(shí)間，通過(guò)捕捉關(guān)鍵特征，優(yōu)化異常檢測(cè)的精度，由于雪崩的采樣數(shù)據(jù)廣泛，干擾因素過(guò)多，容易降低后續(xù)的計(jì)算精確度。
4、因此，需要提供一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)，能夠提前對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，剔除非關(guān)聯(lián)的干擾數(shù)據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例提供一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法及系統(tǒng)。
2、在一些實(shí)施例中，一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，獲取采集參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理，采集參數(shù)包括背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)，對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，當(dāng)出現(xiàn)差異性數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)行差異性校準(zhǔn)，剔除干擾數(shù)據(jù)；
3、對(duì)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行物理模型構(gòu)建，將構(gòu)建后的物理模型進(jìn)行訓(xùn)練，優(yōu)化物理模型計(jì)算權(quán)重，得到訓(xùn)練后的物理模型；
4、將新一輪采集參數(shù)發(fā)送至物理模型，輸出預(yù)警結(jié)果。
5、進(jìn)一步的，背景參數(shù)包括巖土斜坡坡度、剪應(yīng)力、生態(tài)環(huán)境，影響參數(shù)包括冰雪坡面抗剪強(qiáng)度、降雪、溫度，觸發(fā)參數(shù)包括降雪、風(fēng)、生物活動(dòng)和偶然因子，其中，巖土坡坡度、剪應(yīng)力、溫度、降雪和風(fēng)能夠通過(guò)單一數(shù)據(jù)源直接獲取，生態(tài)環(huán)境、冰雪坡面抗剪強(qiáng)度、生物活動(dòng)和偶然因子通過(guò)至少一個(gè)數(shù)據(jù)源計(jì)算得出，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)均是基于設(shè)置在待測(cè)雪地的數(shù)據(jù)源輸出的數(shù)據(jù)。
6、進(jìn)一步的，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)應(yīng)用在物理模型中的不同層級(jí)，多個(gè)層級(jí)依次傳送數(shù)據(jù)，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)在對(duì)應(yīng)層級(jí)中占比的權(quán)重依次增大。
7、進(jìn)一步的，差異性數(shù)據(jù)基于采集參數(shù)的三種類(lèi)別參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)其中一個(gè)參數(shù)與另外兩種類(lèi)別的參數(shù)出現(xiàn)差異時(shí)，進(jìn)行差異行校準(zhǔn)，包括將該差異參數(shù)進(jìn)行人工選取或剔除，當(dāng)差異參數(shù)被選取時(shí)，所述另外兩種類(lèi)別的參數(shù)被剔除。
8、進(jìn)一步的，干擾數(shù)據(jù)包括不符合大部分采集數(shù)據(jù)計(jì)算所得的天氣趨勢(shì)，采集數(shù)據(jù)基于各種類(lèi)型的天氣傳感器獲取數(shù)據(jù)，基于獲取的天氣類(lèi)型對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行來(lái)源分類(lèi)，所述大部分采集數(shù)據(jù)是指在相同天氣類(lèi)型下至少占比所有來(lái)源數(shù)據(jù)的四分之三。
9、進(jìn)一步的，物理模型包括分析層、交叉學(xué)習(xí)層和輸出層，
10、分析層包括將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)代入時(shí)域分析器，時(shí)域分析器計(jì)算參數(shù)在上個(gè)時(shí)間段內(nèi)的變化趨勢(shì)作為下個(gè)時(shí)間段的預(yù)計(jì)變化趨勢(shì)；
11、交叉學(xué)習(xí)層將多個(gè)類(lèi)型的預(yù)計(jì)變化趨勢(shì)互相疊加，標(biāo)記相同變化趨勢(shì)和相反變化趨勢(shì)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，記錄兩種變化趨勢(shì)對(duì)應(yīng)的類(lèi)型權(quán)重；
12、根據(jù)多個(gè)類(lèi)型的交叉學(xué)習(xí)結(jié)果，輸出待監(jiān)測(cè)地區(qū)的雪崩預(yù)警等級(jí)和預(yù)警時(shí)間。
13、還包括一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，包括采集單元、傳輸單元、計(jì)算單元和預(yù)警單元，
14、采集單元包括獲取各個(gè)天氣類(lèi)型的傳感設(shè)備，每個(gè)天氣類(lèi)型至少關(guān)聯(lián)一個(gè)采集參數(shù)，每個(gè)采集參數(shù)對(duì)應(yīng)至少一個(gè)的傳感設(shè)備；
15、傳輸單元包括將傳感設(shè)備上采集數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸通道發(fā)送至計(jì)算單元；
16、計(jì)算單元為設(shè)置在待監(jiān)測(cè)雪地的計(jì)算服務(wù)器，計(jì)算服務(wù)器通過(guò)調(diào)取歷史采集參數(shù)和實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行雪崩預(yù)警等級(jí)和預(yù)警時(shí)間計(jì)算；
17、預(yù)警單元將預(yù)警等級(jí)和預(yù)警時(shí)間通過(guò)發(fā)送短信至綁定雪地信號(hào)塔的用戶(hù)手機(jī)。
18、進(jìn)一步的，計(jì)算服務(wù)器上設(shè)置有計(jì)算軟件，計(jì)算軟件的輸入端為傳輸單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算軟件的輸出端為預(yù)警單元。
19、本發(fā)明的有益效果是：
20、1、優(yōu)化待監(jiān)測(cè)雪地采集到的數(shù)據(jù)，剔除干擾數(shù)據(jù)，提高得出雪崩發(fā)生時(shí)間和崩塌范圍的精度；
21、2、將預(yù)測(cè)雪崩的數(shù)據(jù)來(lái)源分為多類(lèi)，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對(duì)氣候的影響規(guī)律，賦予數(shù)據(jù)來(lái)源的權(quán)重，構(gòu)建多重物理模型，便于未來(lái)直接預(yù)測(cè)雪崩的時(shí)間和波及范圍。
1.一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，背景參數(shù)包括巖土斜坡坡度、剪應(yīng)力、生態(tài)環(huán)境，影響參數(shù)包括冰雪坡面抗剪強(qiáng)度、降雪、溫度，觸發(fā)參數(shù)包括降雪、風(fēng)、生物活動(dòng)和偶然因子，其中，巖土坡坡度、剪應(yīng)力、溫度、降雪和風(fēng)能夠通過(guò)單一數(shù)據(jù)源直接獲取，生態(tài)環(huán)境、冰雪坡面抗剪強(qiáng)度、生物活動(dòng)和偶然因子通過(guò)至少一個(gè)數(shù)據(jù)源計(jì)算得出，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)均是基于設(shè)置在待測(cè)雪地的數(shù)據(jù)源輸出的數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)應(yīng)用在物理模型中的不同層級(jí)，多個(gè)層級(jí)依次傳送數(shù)據(jù)，背景參數(shù)、影響參數(shù)和觸發(fā)參數(shù)在對(duì)應(yīng)層級(jí)中占比的權(quán)重依次增大。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，差異性數(shù)據(jù)基于采集參數(shù)的三種類(lèi)別參數(shù)進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)其中一個(gè)參數(shù)與另外兩種類(lèi)別的參數(shù)出現(xiàn)差異時(shí)，進(jìn)行差異行校準(zhǔn)，包括將該差異參數(shù)進(jìn)行人工選取或剔除，當(dāng)差異參數(shù)被選取時(shí)，所述另外兩種類(lèi)別的參數(shù)被剔除。
5.如權(quán)利要求4所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，干擾數(shù)據(jù)包括不符合大部分采集數(shù)據(jù)計(jì)算所得的天氣趨勢(shì)，采集數(shù)據(jù)基于各種類(lèi)型的天氣傳感器獲取數(shù)據(jù)，基于獲取的天氣類(lèi)型對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行來(lái)源分類(lèi)，所述大部分采集數(shù)據(jù)是指在相同天氣類(lèi)型下至少占比所有來(lái)源數(shù)據(jù)的四分之三。
6.如權(quán)利要求5中所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警方法，其特征在于，物理模型包括分析層、交叉學(xué)習(xí)層和輸出層，
7.一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括采集單元、傳輸單元、計(jì)算單元和預(yù)警單元，
8.如權(quán)利要求7所述的一種基于雪崩啟動(dòng)物理模型的雪崩動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算服務(wù)器上設(shè)置有計(jì)算軟件，計(jì)算軟件的輸入端為傳輸單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算軟件的輸出端為預(yù)警單元。