基于滑坡多源观测数据同化的形变及稳定性分析

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滑坡是一种受多种因素影响而触发的常见自然灾害,中国是一个滑坡灾害发生十分频繁且承受损失极为严重的国家。随着传感器技术的发展,采用多源传感网络进行滑坡观测已经成为滑坡监测和评估领域的研究热点。因此,如何针对滑坡多源观测特点,在统一的方法论框架内进行多源观测数据的集成分析,并且结合滑坡模型对结果进行评估,成为重要的研究方向。
  数据同化理论和方法是解决不同观测系统数据、模型之间融合和集成分析的重要手段。本论文针对滑坡多源观测的特点,以数据同化理论为基础,创新地提出和构建了大型滑坡多源观测的数据同化框架。然后,一方面针对空间连续地表形变观测进行同化分析,另一方面讨论了观测与模型同化的关键问题。最后,在上述研究成果的基础上,论文以开展了西山村滑坡“浅层-地表”观测的综合同化研究。本论文的主要研究内容和成果如下:
  (1)滑坡多源观测数据同化理论与框架构建
  根据数据同化的理论,针对滑坡观测的特点构建滑坡多源观测数据同化框架。滑坡多源观测具有广泛性、多样性和异构性的特点,因此论文采用三维变分数据同化方法,研究构建了滑坡多源观测数据的同化框架。框架包含“观测数据”“观测与观测同化”“观测与模型同化”“三维变分同化过程”和“同化结果评价”五个部分,满足了滑坡多源观测集成分析和融合评估的要求,对本文研究具有指导意义。
  (2)大型滑坡形变观测、稳定性模型与同化实例
  分析滑坡观测与观测、观测与模型的同化关系,针对西山村滑坡“浅层-地表”观测进行综合同化实例研究。首先研究了根据多期地面点云观测构建滑坡地表形变场的方法,分析了西山村滑坡在形变上的特点,进行观测与观测的同化分析。然后,论文根据滑坡的时序观测数据,从致灾因子出发分析了西山村滑坡的时序位移特点和稳定性变化规律,并讨论观测与模型同化的必要性。最后在上述研究的基础上开展了“浅层-地表”观测滑坡同化实例。
  综上所述,本论文的研究表明数据同化方法在滑坡多源观测集成分析和融合评估中的重要作用,并且通过对西山村滑坡地表形变和稳定性的分析,完成了西山村滑坡观测同化实例,对以后滑坡灾害观测和分析具有指导意义。
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