基于经验模态分解的滑坡变形监测模型

滑坡变形监测数据分析与变形预测研究发表时间：2016-07-07T15:10:48.987Z 来源：《基层建设》2016年7期作者：张涛[导读] 本文以某滑坡工程为例，对滑坡进行变形监测，以滑坡变形监测数据为基础。

广东省佛山地质局广东佛山 528000 摘要：本文以某滑坡工程为例，对滑坡进行变形监测，以滑坡变形监测数据为基础，利用一元线性回归分析模型、常规GM(1.1) 模型对滑坡变形监测数据进行数据预测分析，及时预测变形数据的未来发展，为滑坡治理的安全施工提供技术保障。

关键词：滑坡；变形监测；一元线性回归分析模型；常规GM(1.1) 模型 1、前言随着城市化进程的加快，人类工程活动日益频繁，规模日益增大，遇到边坡稳定问题也越来越突出，边坡失稳形成滑坡、崩塌等地质灾害，轻则增加投资、延长工期，重则摧毁建筑物、造成人员伤亡。

目前，滑坡是危害人民生命财产安全的主要灾害之一，因此滑坡治理一直是我国灾害治理的重要任务。

在滑坡治理过程中，对滑坡进行变形监测，利用前期监测数据能较准确地对滑坡下一期的变形进行预测，对滑坡的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解，以确保滑坡治理工程的顺利进行。

传统的变形预测方法如神经网络分析法、时间序列分析法等适用于对变形数据长期、连续的预测，如变形数据突然变化或变形数据间断，则数据预测精度较低，无法满足滑坡监测数据变形预测的精度要求。

一元线性回归分析模型、常规GM(1.1) 模型相结合，有助于实现滑坡监测数据的短期、中长期变形预测。

本文以某滑坡治理监测工程为例，用一元线性回归分析模型、常规GM(1.1) 模型对变形监测数据和变形预测进行深入研究。

2、工程概况本文所采用数据为某滑坡变形监测的真实数据，该山坡原地貌为台阶状，整体坡度约30～40°，坡体植被发育。

上个世纪九十年代修筑居民楼期间，坡脚被人工开挖形成一陡坎，且修筑有高约3.5m浆砌石挡土墙，墙面近似直立。

该滑坡一遇较大暴雨，便有岩土崩落，大量山体泥石被水冲下，直至坡脚建筑物和水泥路面，严重影响坡脚居民楼及其居民的安全。

滑坡变形监测实施方案一、引言。

滑坡是地质灾害中常见的一种，其对人类生命财产造成的危害不可小觑。

为了及时发现滑坡变形的迹象，采取有效的监测措施，制定一套科学合理的监测实施方案显得尤为重要。

本文将就滑坡变形监测的实施方案进行探讨，以期为相关工作者提供参考。

二、滑坡变形监测技术。

1. 定位监测技术。

定位监测技术是通过全球定位系统（GPS）和卫星雷达干涉技术等手段，实现对滑坡位置的精确定位。

通过定期对滑坡位置进行监测，可以及时掌握滑坡的位置变化情况，为后续的监测工作提供数据支持。

2. 地面变形监测技术。

地面变形监测技术是通过地面变形监测仪器，如倾斜仪、位移仪等，对滑坡周边地面的变形情况进行监测。

这些监测仪器可以实时监测地面的倾斜角度和位移情况，一旦发现异常变化，就能及时报警，为滑坡的防范和治理提供重要数据支持。

3. 遥感监测技术。

遥感监测技术是通过卫星遥感和无人机遥感等手段，对滑坡区域进行高分辨率的影像监测。

通过对滑坡区域的遥感监测，可以获取大范围、全方位的滑坡信息，为滑坡变形的监测和预警提供重要数据支持。

三、滑坡变形监测实施方案。

1. 确定监测区域。

首先需要对滑坡区域进行详细的调查和分析，确定监测的范围和重点区域。

根据滑坡的规模和地质条件，合理划分监测区域，确定监测点位和监测方案。

2. 建立监测网络。

在确定监测区域后，需要建立完善的监测网络，包括定位监测点、地面变形监测点和遥感监测点。

通过这些监测点的布设，可以实现对滑坡区域的全方位监测，为滑坡变形的及时监测提供数据支持。

3. 确定监测频次。

根据滑坡的特点和监测需求，确定监测的频次和监测时间。

一般情况下，对于高危险性的滑坡区域，监测频次可以适当增加，以确保对滑坡变形的及时监测和预警。

4. 建立监测预警机制。

在监测实施过程中，需要建立健全的监测预警机制，一旦发现滑坡变形的异常情况，及时启动预警机制，通知相关部门和人员进行应急处理和处置，最大限度减少滑坡灾害对人类生命财产的危害。

Vol. 51, No. 5May, 2020第51卷第5期2 0 2 0年5月人民长江Yangtze River文章编号：1001 -4179(2020)05 -0144 -05基于经验模态分解和LSTM 模型的滑坡位移预测(吉林电子信息职业技术学院，吉林吉林132012)摘要：建立高精度的住移预测模型对滑坡的提前预报具有重要意义，然而以往的研究多是选用静态预测模型， 无法满足滑坡的动态特性。

鉴于氏，以三峡库区新滩滑坡为例，选用了近期较为流行的长短时记忆网络(LSTM)模型来对滑坡滑动前的累积位移进行动态预测。

首先选用经验模态分解法(EMD)将滑坡累积位移分解成趋势项和周期项，然后利用多项式函数预测趋势项位移；再利用动态LSTM 模型预测周期项位移；最后 将各分量住移累加得到最终的模型计算值。

结果表明:LSTM 模型预测结果的均方根误差为17.07 mm,相关 性系数达0.999,具有较高的预测精度，为"阶梯状”滑坡住移的预测提供了一种可行的思路。

关 键 词：滑坡位移预测；时间序列；经验模态分解；长短时记忆网络；新滩滑坡；三峡库区中图法分类号：P642 文献标志码：A DOI ：10.16232/j. cnki. 1001 -4179.2020.05.0241研究背景滑坡位移预测是目前国际滑坡研究领域的前沿问题,它能够通过对滑坡历史变形情况的总结，预测 今后一段时间内滑坡的状态，因此对于滑坡的预测预报具有重要的意义⑶。

在三峡库区，受到降雨和库水 位联合作用的影响，滑坡累计位移通常显现出“阶梯 状”的特征,在雨季加速而在旱季则几乎保持平稳⑷。

因此，如何预测滑坡位移的增长成为了学者们关注的 焦点问题。

目前，已有很多模型运用到了此类滑坡位移预测当中，包括经验模型⑸、数理统计模型⑷及非线性模 型⑷等。

其中，机器学习模型是目前最具代表性的方法，如支持向量机模型"旳、人工神经网络模型⑼、极 限学习机模型等。

分析滑坡变形监测预警系统的设计和应用【摘要】在滑坡变形的监测过程中，由于监测周期较长，必然会导致大量数据信息的积累，因此对这些监测资料实行有效的管理和数据分析将直接关系到滑坡的稳定性监测和预警，因此滑坡变形监测预警系统的设计和开发也成为广大工程技术人员的重要研究项目[1]。

本文根据滑坡变形监测预警系统的设计原则，设计了一个关于滑坡变形监测的逻辑系统，进而通过实验验证得到客观的应用分析。

【关键词】滑坡变形；监测预警系统；设计；应用二十一世纪是科学技术迅速发展的时期，各种经济技术的突飞猛进给人们的生产生活带来了极大的便利，但是自然灾害尤其是地质灾害的发生又使人们在自然环境面前变得被动。

自然环境的改变导致大量的滑坡灾害，不仅给经济建设带来了严重的危害，而且还会造成人员伤亡和生态环境的破坏，因此对地质滑坡灾害的监测预警和防治工作就显得尤为重要。

一、滑坡变形监测预警系统的设计（一）系统的设计原则滑坡变形监测预警系统即滑坡变形监测信息管理系统，其功能主要是对滑坡的周期性变形监测信息进行数据计算和分析。

滑坡变形监测信息管理系统的设计需要注意四项原则：实用性原则、可靠性原则、先进性原则、友好原则。

实用性原则是信息管理系统的主要设计原则，是为了保证滑坡变形监测系统能够以实际问题为处理目标，并在实用的基础上达到系统功能的完善和更新。

可靠性原则指的是系统能够适应外界环境的变化，并具有极强的抗干扰能力和纠错能力，保证系统在复杂的自然环境和地质条件下也能正常的运行。

信息管理系统的设计和研发要采用先进的思想，使系统能够更好的适应计算机系统和软件技术的发展方向，使系统设计与实际应用更加符合。

友好原则是指人机交互界面的友好，滑坡变形监测系统最终是由人来操作的，因此符合人们操作习惯和布局合理的操作界面可以简化操作步骤，提高工作效率[2]。

（二）数据处理滑坡变形监测信息管理系统是通过对数据的收集和分析来实现监测的，因此数据的处理流程将直接影响系统的监测效果。

滑坡变形监测方案1. 简介滑坡是一种常见的地质灾害，其发生通常与地表的巨大滑动、失稳和破坏有关。

为了及时掌握滑坡的变形状况，保护人民生命财产安全，采取监测滑坡变形的措施十分必要。

本文将介绍一种滑坡变形监测方案，包括监测方法、监测设备和数据处理等方面的内容。

2. 监测方法2.1 动态监测动态监测是通过实时采集滑坡变形数据，通过分析数据的变化趋势，判断滑坡的稳定性和可能发生的危险性。

常用的动态监测方法包括：•连续位移监测：使用位移传感器或卫星定位技术，定期测量滑坡的位移变化，以便实时掌握滑坡的变形情况。

•GPS监测：通过安装GPS接收器，测量滑坡上各测点的三维位移，可以实时监测滑坡的变形变化。

•遥感监测：利用遥感技术获取滑坡区域的高分辨率遥感影像，通过对影像的比对分析，判断滑坡的变形情况。

•声波监测：通过在滑坡区域埋设声波传感器，并结合声波测量仪器，实时监测滑坡区域的声波振动情况，以判断滑坡的变形情况。

2.2 静态监测静态监测是通过定期采集滑坡变形数据，对数据进行分析和处理，以评估滑坡的稳定性和可能的风险。

常用的静态监测方法包括：•光纤测温监测：通过在滑坡区域埋设光纤传感器，利用传感器对温度的敏感性，测量滑坡的表面温度变化，以判断滑坡的变形情况。

•声波监测：通过在滑坡区域埋设声波传感器，并结合声波测量仪器，定期监测滑坡区域的声波振动情况，以评估滑坡的变形情况。

•遥感监测：利用遥感技术获取滑坡区域的高分辨率遥感影像，通过对影像的比对分析，评估滑坡的变形情况。

3. 监测设备3.1 位移传感器位移传感器是监测滑坡位移变化的重要设备，常用的位移传感器有：•激光位移传感器：通过激光测距技术，测量滑坡上测点的位移变化。

•压电位移传感器：通过测量压电位移传感器的电阻变化，来判断滑坡位移的变化情况。

•GPS位移传感器：通过GPS定位技术，测量滑坡上测点的三维位移变化。

3.2 声波传感器声波传感器可以实时监测滑坡区域的声波振动情况，以判断滑坡的变形情况。

浅谈滑坡的变形监测发布时间：2021-07-12T06:49:12.656Z 来源：《防护工程》2021年7期作者：陈运林1[导读] 近年来，人们对滑坡的重视程度越来越高，开展了大量研究，并且取得了重大进展。

了解滑坡的形态特征、变形特征、动力特征对滑坡的防治有很大的帮助。

了解滑坡的相关特性后，便易开展滑坡的监测，在滑坡监测期间要求滑坡监测基准点尽可能稳定，检测点的布点位置合理，检测网的形态可满足精度要求。

在满足这些要求的前提下，通过优化相关监测点的位置，提高监测的精确度，根据滑坡的位移、变形程度并对变形的发展趋势进行较准确的预报，尽快采取减灾和防灾措施，尽量减少灾害造成的损失。

陈运林11.重庆交通大学土木工程学院重庆 400074摘要：：近年来，人们对滑坡的重视程度越来越高，开展了大量研究，并且取得了重大进展。

了解滑坡的形态特征、变形特征、动力特征对滑坡的防治有很大的帮助。

了解滑坡的相关特性后，便易开展滑坡的监测，在滑坡监测期间要求滑坡监测基准点尽可能稳定，检测点的布点位置合理，检测网的形态可满足精度要求。

在满足这些要求的前提下，通过优化相关监测点的位置，提高监测的精确度，根据滑坡的位移、变形程度并对变形的发展趋势进行较准确的预报，尽快采取减灾和防灾措施，尽量减少灾害造成的损失。

关键词：滑坡监测；基准点；监测点；监测网；监测点优化引言滑坡监测的最重要的事情是了解和掌握演变过程的滑坡,收集信息的特征,滑坡灾害时间,并提供可靠的数据和科学依据正确的分析、评估、预测和处理滑坡。

滑坡的定义与组成要素定义：是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着：定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。

俗称“走山”、“垮山”、“地滑”、“土溜”等。

滑坡的主要组成要素有：滑坡体、滑坡壁、滑动面、滑动带、滑坡床、滑坡舌、滑坡台阶、滑坡周界、滑坡洼地、滑坡鼓丘、滑坡裂缝以上滑坡诸要素只有在发育完全的新生滑坡才同时具备，并非任：滑坡都具有。

基于历史坡面位移监测数据的滑坡变形预测
陈涛;王卫中
【期刊名称】《黄河科技学院学报》
【年(卷),期】2024(26)5
【摘要】根据最优加权组合理论,结合多个适应不同曲线特征的数学模型,建立最优加权组合模型用于滑坡变形的预测。

基于实际滑坡监测数据分析,对加权组合模型及单一模型在数据拟合精度及预测精度方面进行了分析比较。

拟合数据的结果表明,加权组合模型的拟合精度最高,预测值与实际值比较吻合,因此加权组合模型可提高滑坡变形临近时段的预测精度,预测数据可用于滑坡的临滑预警。

【总页数】6页(P50-55)
【作者】陈涛;王卫中
【作者单位】黄河科技学院;河南省交通规划设计研究院股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U213.1
【相关文献】
1.基于滑坡监测数据的时间序列位移预测
2.基于新型智能算法ELM的滑坡变形位移预测
3.基于长期监测数据与LSTM网络的滑坡位移预测
4.基于极限位移准则和变形预测的滑坡变形潜势分析
5.基于变权组合模型的古建筑位移变形分析与预测——以苏州轨道交通4号线沿线沧浪亭变形监测为例
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EMD-GM(1,1)模型及在大坝变形预测中的应用蔡小辉;张瀚;崔冬冬【摘要】大坝水平位移影响因素复杂,形成的数据序列一般不具有单调性,但灰色GM(1,1)模型只有在数据序列具有单调性时才能得到比较好的结果.针对这种情况,详细讨论了EMD-GM(1,1)模型的基本内容及建模过程.EMD-GM(1,1)模型利用EMD的自适应性,自动地从目标序列提取出若干个独立的内在模式分量(IMF),剩余余项则具有单调性,然后采用GM(1,1)模型对余项进行拟合,并使用适宜的方法对各IMF分量进行拟合,最后通过加权平均求出最终值.仿真试验表明,EMD-CM(1,1)模型由于考虑了白噪声对模型的影响,提高了灰区间的白色度,预测效果比传统的GM(1,1)模型效果好.因此,在大坝变形的预测预报中EMD-GM(1,1)模型比GM(1,1)模型具有更高的应用价值.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2011(042)010【总页数】5页(P91-94,104)【关键词】CM(1,1)模型;经验模态分解;EMD-GM(1,1)模型;内在模式分量;余项;大坝安全监测【作者】蔡小辉;张瀚;崔冬冬【作者单位】深圳市水务规划设计院,广东,深圳,510800;四川大学,水利水电学院,四川,成都,610065;四川大学,水利水电学院,四川,成都,610065【正文语种】中文【中图分类】TV698.1大坝监测数据预测是大坝安全运行管理的重要手段，常用的大坝监测数据预测方法主要有回归分析法、时间序列法、人工神经网络法以及小波、神经网络组合法、灰色理论和模糊方法等[1-3]。

大坝水平位移为非平稳时间序列，但传统的预测方法是假设它为平稳序列，预测精度难以提高[4-5]。

为了提高预测精度，对监测数据序列进行分解，解析出其中可以代表序列不同变化特性的分量，并根据各个分量的变化规律分别予以预测。

目前常用小波方法对大坝监测数据进行分解[6]，此方法需要预先确定小波基函数和分解尺度，它们通常都是根据经验来选择,所以小波分解不是一种自适应的分解方法。

滑坡测量中的形变观测与变形分析方法滑坡，作为一种地质灾害，给人们的生活和财产安全带来了巨大威胁。

为了准确判断滑坡的形态和演化趋势，形变观测和变形分析方法成为了滑坡研究中的重要内容。

本文将介绍几种常见的滑坡测量中的形变观测与变形分析方法。

首先，形变观测中的一种常见方法是GPS测量。

全球定位系统(GPS)是一项利用卫星提供的信号来确定位置的技术。

通过在滑坡区域埋设GPS接收器，可以实时获取该地区的位置信息。

利用GPS技术，可以测量滑坡区域的水平位移和垂直位移，从而判断滑坡的形变情况。

另外，还可以通过多点GPS观测，计算滑坡区域各点的相对位移，进一步分析滑坡区域的变形特征。

除了GPS测量，地面形变观测方法也是滑坡研究中常用的手段之一。

地面形变观测方法利用传感器测量地面表面的变形量，从而分析滑坡的形变情况。

其中，倾斜仪是一种常用的地面形变观测设备。

倾斜仪通过测量地面的倾斜角度来判断滑坡的形变情况。

另外，还可以使用位移计等设备来测量地面的水平位移和垂直位移，从而进一步了解滑坡的变形过程。

此外，遥感技术也可以应用于滑坡测量中的形变观测与变形分析。

遥感技术利用卫星或航空器上的传感器获取地表的图像数据，从而分析地表的形变情况。

在滑坡研究中，可以利用遥感技术获取滑坡区域的变形图像，通过对比不同时间段的图像，可以判断滑坡的演化趋势。

同时，还可以利用遥感技术获取滑坡区域的地形数据，从而进一步分析滑坡的形态特征和变形过程。

除了形变观测方法，变形分析方法也是滑坡研究中不可忽视的内容。

变形分析方法旨在通过数学和统计学方法，分析和解释滑坡的形变过程和机制。

其中，有限元法是一种常用的变形分析方法。

有限元法通过将滑坡区域划分为若干个小单元，建立数学模型，模拟滑坡的形变过程。

通过求解模型，可以计算滑坡区域各点的形变量，从而分析滑坡的形变特征。

另外，还可以利用地质雷达、激光测量等先进技术进行变形分析，以获取更加精确的滑坡形变信息。

需要注意的是，滑坡测量中的形变观测与变形分析方法需要与其他地学观测方法和分析手段相结合，才能得出准确的结果。

露天矿边坡变形监测体系构建及滑坡预测研究
露天矿是一种重要的矿山开采方式，但其边坡稳定性常常受到地质、气候和采矿活动等因素的影响，导致边坡变形和滑坡的发生。

为了及时发现和预测边坡变形，保障矿山安全，我们进行了露天矿边坡变形监测体系构建及滑坡预测的研究。

首先，我们选择了一座典型的露天矿进行研究，并在其边坡上安装了一系列监测设备，包括倾斜计、位移传感器和压力计等。

这些设备能够实时监测边坡的倾斜、位移和压力等变化情况，并将数据传输到监测中心进行处理和分析。

其次，我们建立了边坡变形监测体系，该体系包括数据采集、传输、存储和分析等模块。

数据采集模块负责收集监测设备传输的数据；数据传输模块将采集到的数据通过网络传输到监测中心；数据存储模块将传输的数据进行存储和备份；数据分析模块对存储的数据进行处理和分析，提取有用的信息。

然后，我们利用收集到的边坡变形数据进行滑坡预测研究。

通过对数据的统计和分析，我们发现边坡变形与地质条件、降雨量和采矿活动等因素有关。

我们建立了边坡变形的预测模型，并通过模型预测了边坡未来的变形趋势。

最后，我们根据预测结果制定了相应的应对措施。

对于边坡变形较为严重的区域，我们采取了加固和支护措施，以提高边坡
的稳定性；对于可能发生滑坡的区域，我们加大了监测频率，及时发现并采取应急措施，以减少滑坡的危害。

通过本研究，我们成功构建了一套完整的露天矿边坡变形监测体系，并进行了滑坡预测研究，为矿山安全管理提供了科学依据。

我们的研究成果可以为其他露天矿的边坡变形监测和滑坡预测提供借鉴和参考，促进矿山开采的可持续发展。

滑坡监测技术的原理与应用案例近年来，随着城市化进程的加速和人类活动的增加，滑坡灾害的发生频率也逐渐增加。

滑坡灾害给人们的生命财产安全带来了严重威胁，因此，滑坡监测技术的研究与应用日益受到关注。

滑坡是指在山坡上发生的大范围土体运动，它的主要原因是岩土体受力或水分变化引起的稳定性问题。

而滑坡监测技术的主要目的是通过对滑坡区域进行实时、准确的监测，早期发现隐患，及时采取措施，防止和减轻滑坡灾害。

滑坡监测技术的原理主要包括遥感监测、地面监测和数值模拟三个方面。

其中，遥感监测是通过利用卫星或飞机等高空平台获取滑坡区域的图像数据，根据图像数据的变化来判断滑坡的发生和发展趋势。

地面监测则是通过设置传感器等设备，实时监测滑坡区域的位移、倾斜等参数，以及地下水位等信息，从而推测滑坡的稳定性。

数值模拟则通过建立地质力学模型，利用计算机仿真技术，模拟分析滑坡的发生和演化过程，提供预警信息。

在滑坡监测技术的应用中，我们可以看到一些典型的案例。

例如，在四川汶川地震后，汶川县、理县等地发生了多起滑坡灾害，导致大量人员伤亡和财产损失。

而在汶川地震前，汶川县就已经确立了国家级岩体滑坡监测系统。

该系统通过遥感监测、地面监测和数值模拟相结合的方式，及时发现滑坡隐患，实施了紧急疏散和救援工作，减少了灾害损失。

另外一个应用案例是在广东省珠海市的一个滑坡监测项目。

该项目主要利用了地面监测技术，通过在岩体表面安装位移传感器，实时监测滑坡体的位移情况。

当滑坡体的位移超过一定阈值时，系统会发出报警信号，提醒相关部门采取紧急措施。

该项目的实施使得原本具有较大风险的滑坡区域，得到了有效的监测和控制，保护了周边居民的生命安全。

此外，滑坡监测技术在环境保护和工程建设中也得到了广泛应用。

例如，在长江流域的三峡工程建设过程中，滑坡监测技术被用于监测工程施工中可能出现的滑坡风险，确保工程的稳定性。

在山区的生态环境保护工作中，滑坡监测技术可以用于监测山体的稳定性，及时发现滑坡隐患，保护生态系统的平衡。