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《中国地质大学》 2011年
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基于决策树的滑坡预报判据数据挖掘研究

赵艳南  
【摘要】:自2003年三峡水库开始蓄水后,在库水位周期波动的作用下,三峡库区的地质环境更加恶化,致使大量古滑坡复活,如白水河滑坡等。在降雨和库水的诱发因素影响下,这些滑坡的变形往往表现出周期波动性增加。这种滑坡在失稳前要经历多次加速变形,采用传统的工程防治方法耗财耗力。为了避免灾害发生或减轻灾害影响,事先对滑坡做出预报,判断其变形情况,并采取有效的防范措施显得尤为重要。 滑坡预报问题的核心是预报模型的建立与预报判据的挖掘。自20世纪60年代开始,国内外专家经过数十年的悉心钻研,在滑坡预测预报模型和理论方面取得了长足进展,提出了多种不同参数的滑坡预报判据,并且在实践上也积累了成功预报的经验。但是由于滑坡变形演化过程的随机性、复杂性和不确定性,现有的滑坡预测预报模型和预报判据仍存在着一些明显的缺点或不足,并未真正揭示滑坡变形的本质和综合考虑各种影响因素。 面对海量的滑坡数据资料,本文将数据挖掘方法和技术引入到研究中,以白水河滑坡为例,综合分析滑坡变形的时空演化特征,发现白水河滑坡目前并未进入加速变形阶段。受时间尺度的影响很难对白水河滑坡的破坏发生时间做出准确预报,故本文利用数据挖掘方法对其进行了中长期定性与定量趋势预报,挖掘出综合预报判据并提出综合预报指数的概念。最后利用综合预报指数建立时间序列ARIMA位移预测模型,取得了良好的预测结果。通过对这些问题的分析与研究,论文取得了以下成果: 1)分析了白水河滑坡变形的时空演化特征。 通过对滑坡的累计位移-时间曲线分析,发现白水河滑坡的变形演化过程具有明显的阶梯形特征,且滑坡中前部变形较明显,后缘变形缓慢,判断该滑坡属于牵引式滑坡。通过研究该滑坡的裂缝分布,发现该滑坡目前没有形成圈闭的裂缝贯通体系,整体滑动边界并未形成,综合判断该滑坡尚未进入加速变形阶段。 2)建立了白水河滑坡降雨和库水诱发因素中长期预报判据。 首先利用K-Means算法对滑坡变形的月位移量进行聚类,根据滑坡变形演化特征,将各期滑坡变形阶段划分成三类:缓慢变形阶段、累进变形阶段和快速变形阶段;然后利用决策树C5.0算法对降雨(日降雨量、月降雨量)、库水(升降、平均库水位变化率)诱发因素构建滑坡变形趋势预报模型,归纳出诱发因素预报判据。 3)结合宏观变形等因子建立滑坡综合预报判据,并提出综合预报指数(I)概念。 利用决策树C5.0算法,结合挖掘出的诱发因素判据、宏观变形特征(裂缝、局部变形等)、深部位移变化率构建综合预报模型,预报结果的Kappa系数均达到了0.9以上。分析归纳出的综合预报判据,发现各判据多是各因子共同叠加影响滑坡变形,且过于精确绝对,不能全面表现出各因子叠加组合。为此,提出了综合预报指数(I)的概念,利用挖掘出的综合预报判据中的最优分割点将各个因子划分成四类,并对各个类别赋予相同的权重,利用构建决策树模型时计算的各个因子变量的重要性程度作为因子权重,然后将各因子权重叠加,得到综合预报指数,确定该值的范围是1.0-4.0。 4)利用时间序列方法对滑坡累计位移量进行了定量预测。 论文对2004年1月到2010年11月的位移监测数据进行分析,按照月划分时间区间,得到83期位移数据,对前60期数据利用ARIMA算法构建累计位移-综合预报指数模型,对后23期数据进行预测验证,平均绝对误差(MAE)为25.014,证明利用综合预报指数(I)构建位移预测模型史能全而反映滑坡变形受自身、诱发因素、外界环境变化等因素的影响,对滑坡位移量的预测准确度较高。
【学位授予单位】:中国地质大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P642.22

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王朋伟;库水作用下滑坡变形演化规律研究[D];中国地质大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林孝松;滑坡与降雨研究[J];地质灾害与环境保护;2001年03期
2 王念秦;王永锋;罗东海;姚勇;;中国滑坡预测预报研究综述[J];地质论评;2008年03期
3 秦四清,张倬元,王士天,黄润秋;滑坡时间预报的突变理论及灰色突变理论方法[J];大自然探索;1993年04期
4 阳吉宝;堆积层滑坡临滑预报的新判据[J];工程地质学报;1995年02期
5 凌荣华,陈月娥;塑性应变与塑性应变率意义下的滑坡判据研究[J];工程地质学报;1997年04期
6 阳吉宝,贺可强;堆积层滑坡时间预报问题的讨论──以新滩滑坡为例[J];河北地质学院学报;1995年01期
7 赵建华,陈汉林,杨树锋,马志江;基于决策树算法的滑坡危险性区划评价[J];浙江大学学报(理学版);2004年04期
8 刘文军;贺可强;;堆积层滑坡位移矢量角的R/S分析——以新滩滑坡分析为例[J];青岛理工大学学报;2006年01期
9 黄润秋,许强;斜坡失稳时间的协同预测模型[J];山地研究;1997年01期
10 万全,范书龙,林炎;滑坡的多模型综合预测预报研究[J];水土保持研究;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 文海家;基于GIS的滑坡灾变智能预测系统及应用研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李秀珍;滑坡灾害的时间预测预报研究[D];成都理工大学;2004年
2 倪秀静;小波理论在滑坡降噪和组合预测中的应用[D];成都理工大学;2005年
3 彭继兵;信息融合技术在滑坡预报中的应用研究[D];成都理工大学;2005年
4 袁勇;人工免疫系统在滑坡预测预报中的应用[D];成都理工大学;2005年
5 丁岩;三峡库区八字门滑坡预报判据研究[D];长安大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王羽;肖盛燮;冯五一;张元才;;滑坡灾害链式演化阶段及规律研究[J];四川建筑科学研究;2010年06期
2 费龙;田秋艳;李秋菊;;基于RS与GIS的玉米种植适宜性分析[J];安徽农业科学;2010年32期
3 王国伟;陈桂芬;姚玉霞;闫丽;;玉米精准作业智能空间决策支持系统的研究与应用[J];安徽农业科学;2010年32期
4 宋杨;范湘涛;陆现彩;;利用多时相遥感影像与DEM数据的滑坡灾害调查——以新滩地区为例[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年03期
5 周志军;;库岸公路岩石边坡极限破坏角研究[J];安全与环境学报;2012年03期
6 张永兴,胡居义,文海家;滑坡预测预报研究现状述评[J];地下空间;2003年02期
7 易武;易庆林;余庆;;吕家坪公路隧道地质勘察与施工监控[J];地下空间与工程学报;2006年06期
8 莫伟伟;徐平;丁秀丽;;库水位涨落对滑坡稳定性影响研究进展[J];地下空间与工程学报;2006年06期
9 史爱民;康钦容;谢瑜;;滑坡灾害时间预测预报研究现状及趋势[J];地下空间与工程学报;2008年06期
10 曹力桥;周丁恒;林川;周志广;冉万云;;数据突变下隧道洞口边坡变形灰色预测研究[J];地下空间与工程学报;2009年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郭瑶;;地质灾害经济评价的方法及其作用[A];河南地球科学通报2009年卷(下册)[C];2009年
2 李成均;;腊寨水电站大坝右岸滑坡位移矢量角的时序分析[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
3 王海龙;范广海;秦志辉;;弓长岭露天铁矿北帮边坡的稳定性分析与研究[A];2010全国采矿科学技术高峰论坛论文集[C];2010年
4 杨光华;张玉成;张有祥;;变模量弹塑性强度折减法及其在边坡稳定分析中的应用[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
5 赵俊兰;赵洪岩;;GIS在边坡工程中的应用[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 贾泽露;刘耀林;;可视化空间数据挖掘研究综述[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
7 谭万鹏;郑颖人;陈卫兵;;基于宏观观察、位移监测、数值分析的滑坡预警预报研究[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
8 王锐;马德涛;刘晓辉;;基于网格的空间数据挖掘研究[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年
9 孙强;李厚恩;李雄;;基于拱效应的顺层边坡失稳突变模型[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
10 孙强;张小宝;秦四清;杨继红;;关于边坡非线性研究的几点思考[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵洪涛;甘肃中南部滑坡、泥石流灾害机制及防灾可持续发展研究[D];兰州大学;2010年
2 刘汉霞;我国权力寻租的影响因素研究[D];华南理工大学;2010年
3 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
4 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
5 任高峰;露井联合开采作用边坡损害机理及控制研究[D];武汉理工大学;2010年
6 邓华锋;库水变幅带水—岩作用机理和作用效应研究[D];武汉大学;2010年
7 闫大鹏;基于D-InSAR技术监测云驾岭煤矿区开采沉陷的应用研究[D];中国地质大学(北京);2011年
8 王日勖;抚顺西露天矿北帮滑坡监测预报系统研究[D];吉林大学;2011年
9 王辉;珠三角花岗岩残积土边坡稳定性分析及非线性预测[D];吉林大学;2011年
10 张晓辉;云理论和数据挖掘在水上安全分析中的应用[D];大连海事大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋延生;基于图的适应性相似度估算的半监督学习[D];大连理工大学;2010年
2 王宏云;基于数据挖掘的煤矿安全监测系统研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 郑婧;阜新市细河以北主体功能区工程地质环境质量综合评价[D];辽宁工程技术大学;2009年
4 孙志彬;西坑口滑坡现场监测与治理效果分析[D];长沙理工大学;2010年
5 董胜光;GeoEye-1影像的空间信息提取及其三维地图制作技术研究[D];长沙理工大学;2010年
6 芮文艳;基于数据挖掘的智能化辅助教学系统的研究与实现[D];苏州大学;2010年
7 贺拿;矸石山边坡稳定性分析及治理研究[D];河南理工大学;2010年
8 汤金娥;基于动态矩形遍历搜索的K-NN查询算法[D];河南理工大学;2010年
9 张睿;ID3决策树算法分析与改进[D];兰州大学;2010年
10 邵帅;基于数据场的聚类可视化算法研究与应用[D];西北民族大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘先珊;武丽;;改进的滑坡位移预测模型研究[J];地下空间与工程学报;2006年06期
2 莫伟伟;徐平;丁秀丽;;库水位涨落对滑坡稳定性影响研究进展[J];地下空间与工程学报;2006年06期
3 陈卫兵;李端有;;基于非线性动力学的滑坡位移预测[J];长江科学院院报;2006年02期
4 胡光道;李振华;梅红波;吴湘宁;肖敦辉;于炳飞;丁露薇;江山;谭照华;;三峡库区地质灾害数据仓库的设计与实现[J];地球科学(中国地质大学学报);2011年02期
5 许强,黄润秋,李秀珍;滑坡时间预测预报研究进展[J];地球科学进展;2004年03期
6 李天斌,陈明东;滑坡时间预报的费尔哈斯反函数模型法[J];地质灾害与环境保护;1996年03期
7 王士天,刘汉超,张倬元,黄润秋,许模尚,岳全,王思敬,杜永廉,马风山,丁恩保;大型水域水岩相互作用及其环境效应研究[J];地质灾害与环境保护;1997年01期
8 缪海波;殷坤龙;柴波;李德营;;基于非平稳时间序列分析的滑坡变形预测[J];地质科技情报;2009年04期
9 王念秦;王永锋;罗东海;姚勇;;中国滑坡预测预报研究综述[J];地质论评;2008年03期
10 陈建胜;陈从新;赵海斌;于新华;唐纯华;;基于Fourier级数的滑坡位移预测模型研究[J];工程地质计算机应用;2011年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李远耀;三峡库区渐进式库岸滑坡的预测预报研究[D];中国地质大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谭超;地下水对滑坡的力学作用研究[D];成都理工大学;2009年
2 曾耀;水库库岸老滑坡复活过程中地下水作用机制研究[D];中国地质大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈洪凯,欧阳仲春,廖世荣;三峡库区危岩综合治理技术及应用[J];地下空间;2002年02期
2 张永兴,胡居义,文海家;滑坡预测预报研究现状述评[J];地下空间;2003年02期
3 文海家,柳源,张永兴;三峡库区万州城区吴家湾滑坡特征及成因分析[J];地下空间;2003年03期
4 段伟国;孙世国;刘玉福;;滑坡预测技术发展概论[J];北方工业大学学报;2008年01期
5 陈晓利;冉洪流;祁生文;;1976年龙陵地震诱发滑坡的影响因子敏感性分析[J];北京大学学报(自然科学版);2009年01期
6 位耀光,郑德玲,周颖,王英,付冬梅;一种人工免疫应答模型的研究及应用[J];北京科技大学学报;2004年03期
7 陈发堂,周宗放;电话发展的R/S分析[J];重庆邮电学院学报;1997年02期
8 吴树仁,金逸民,石菊松,张永双,韩金良,何锋,董诚;滑坡预警判据初步研究——以三峡库区为例[J];吉林大学学报(地球科学版);2004年04期
9 冯文凯;石豫川;柴贺军;刘汉超;吉锋;;降雨及库水升降作用下地下水浸润线简化求解[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年01期
10 李强,李端有;滑坡位移监测动态预报时间序列分析技术研究[J];长江科学院院报;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 庆祖荫;;半岩性土高速滑坡形成机制及龙羊峡库岸滑坡评价[A];中国典型滑坡[C];1986年
2 肖远;丁恩保;;滑坡预报新方法及其初步应用[A];中国岩石力学与工程学会第三次大会论文集[C];1994年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 许明;锚固系统质量的无损检测与智能诊断技术研究[D];重庆大学;2002年
2 张桂荣;基于WEBGIS的滑坡灾害预测预报与风险管理[D];中国地质大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 成华;数据挖掘在糖尿病数据中的应用研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2003年
2 章广成;水位变化对滑坡稳定性的影响研究[D];中国地质大学;2005年
3 杜明亮;考虑渗流作用的土质边坡稳定性分析[D];河海大学;2007年
【相似文献】
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1 叶民权,郑大伟,李茂玮;新疆灾害性地震环境因子预报判据的研究[J];中国科学B辑;1991年10期
2 程万正,陈立德,王振亚,郑文卿;滇川甘及邻区短临观测前兆标志体系的研究[J];四川地震;1997年01期
3 彭武坚;影响广西东南部的热带气旋统计特征及登陆地段预报判据[J];海洋预报;2005年02期
4 宋俊高,陆远忠;应用ΣE~(2/3)-t曲线进行中期地震预报的研究[J];西北地震学报;1995年03期
5 李秀珍,许强;滑坡预报模型和预报判据[J];灾害学;2003年04期
6 张启明,董国胜;滇西地震的短临综合预报决策研究[J];地震研究;1995年01期
7 钟荫乾;黄腊石滑坡综合信息预报方法研究[J];中国地质灾害与防治学报;1995年04期
8 郭文发,彭美凤;华南及台湾地区地震活动度异常的研究[J];华南地震;1993年02期
9 李秀珍,许强,黄润秋,汤明高;滑坡预报判据研究[J];中国地质灾害与防治学报;2003年04期
10 胡华;俞登荣;;基于权变理论的滑坡灾害监测预报思路探讨[J];中国地质灾害与防治学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 王长爱;顾伟毅;;秋冬过渡季节南海台风及其海事预防[A];中国航海学会海洋船舶驾驶专业委员会海浪与船舶航行安全及防抗台风经验研讨会论文集[C];1998年
2 许强;黄润秋;李秀珍;;滑坡时间预测预报研究[A];全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C];2010年
3 刘汉华;杨万裕;裘杭培;;2010/2011年冬季浙江省两场大到暴雪过程对比分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
4 陈雰;黄成;丁新东;;一种水工隧洞超前预报综合评判模型[A];2011全国水工泄水建筑物安全与病害处理技术应用会刊[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 记者 张传玖;三峡地灾防治科技含量提高[N];中国国土资源报;2003年
2 本报记者 范宏喜;用科技引领地灾防治[N];地质勘查导报;2009年
3 束家鑫;《台风》读后感[N];福建科技报;2003年
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1 李旭;三峡库区四方碑滑坡预报判据研究[D];成都理工大学;2010年
2 赵艳南;基于决策树的滑坡预报判据数据挖掘研究[D];中国地质大学;2011年
3 肖先煊;三峡库区塘角村1号滑坡模拟试验及预报判据研究[D];成都理工大学;2011年
4 陆俊;滑坡预报模型及其在工程中的应用研究[D];合肥工业大学;2006年
5 丁岩;三峡库区八字门滑坡预报判据研究[D];长安大学;2008年
6 段功豪;三峡库区堆积层滑坡预报判据的动态挖掘研究[D];中国地质大学;2013年
7 杨永波;边坡监测与预测预报智能化方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2005年
8 崔巍;变权组合方法在滑坡预测中的应用[D];长春工业大学;2010年
9 李彦荣;基于GIS的滑坡预测预报系统开发及应用研究[D];成都理工大学;2003年
10 焦方晖;崂山地质灾害监测预警系统研究[D];中国海洋大学;2011年
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