基于GIS的滑坡灾变智能预测系统及应用研究

【摘要】：本文是“十五”重点攻关课题“库区地质灾害监测、预警及辅助决策支持系 统关键技术研究与示范”(2001BA604A02)的重要研究组成部分。针对“十五”课 题确立的研究攻关目标,本文主要采用计算智能理论及其耦合方法,结合地理信 息系统(GIS)技术,研究建立了基于 GIS 的滑坡灾变预测智能集成系统,并在课题 示范点吴家湾滑坡、实验小学滑坡上作了实例分析,完成的研究工作及取得的主 要进展如下: 1) 讨论了滑坡计算智能(神经网络 ANN、模糊逻辑 FIS、遗传算法 GA)预测的 基本方法原理,重点研究了神经网络、模糊逻辑及其耦合方法,并探讨了将之应 用于滑坡灾变预测分析的优点及可行性。 2) 详细研究了滑坡灾变预测的神经网络、模糊逻辑方法,并提出了神经网络 与模糊逻辑耦合应用于滑坡灾变的自适应神经-模糊推理方法,以及 ANN、FIS、 ANFIS 建模的关键技术及其系统设计实现步骤。 3) 对滑坡预测灾变判据进行研究,提出了基于计算智能方法的滑坡灾变综合 信息模糊预报判据,并研究了滑坡灾变综合信息模糊预报判据的优点及其具体表 达方式。 4) 在 GIS 基本理论、方法分析的基础上,研究了基于 ArcView GIS 3.2 滑坡预 报 GIS 综合信息模型建立的相关关键技术,并对滑坡 GIS 信息模型的数值解析技 术方法进行研究,分析了 3D-GIS 仿真模型的相关技术问题。 5) 首次提出了 GIS 技术与计算智能理论耦合应用于滑坡灾变研究的新思路。 研究开发了滑坡灾变 GIS 综合信息模型与滑坡灾变计算智能预测系统之间的数据 交换及数据接口技术。 6) 研究了系统程序实现的关键技术,采用 GIS 二次开发技术、Microsoft Visual Studio 系列 VB.NET、Matlab 程序解释语言及 ArcView GIS 的面向对象语言 Avenue 进行混合编程,开发了 GIS 支持下计算智能集成滑坡灾变预测系统。 7) 以“十五”课题(2001BA604A02)研究示范点吴家湾滑坡-实验小学滑坡为 例,探讨了 GIS 支持下计算智能集成滑坡灾变预测系统在三峡万州库区滑坡灾变 预测中的应用;并得到了多种方法分析基本吻合的结果。 通过本文的研究,结合多种滑坡灾变预测研究方法进行分析,无论是理论上 的科学性还是滑坡灾变预测实践分析成果的可靠性,均表明 GIS 技术与计算智能 I WP=6 重庆大学博士学位论文 理论耦合方法研究滑坡灾变问题具有巨大优越性,同时也显示出这类耦合方法具 有广阔的应用前景。