(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211067478.7 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 中国科学院地质与地球物理研究所 地址 100191 北京市朝阳区北土城西路19 号 申请人 中国自然资源航空物探 遥感中心 (72)发明人 王学良　孙娟娟　王珊珊　刘海洋　 (74)专利代理 机构 北京东方盛凡知识产权代理 有限公司 1 1562 专利代理师 向离山 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06T 17/05(2011.01) (54)发明名称 基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区 识别方法及装置 (57)摘要 本发明提供了基于高差和坡度双参量的斜 坡失稳易发区识别方法及装置， 该方法包括步骤 S100:在斜坡尺度上确定斜坡强度参数c1、 φ1； 步骤S200:测量斜坡每个细分区域A的起伏度H和 坡角β； 步骤S300:计算细分区域A的极限起伏度 Hc； 步骤S400:比较当前起伏度H和极限起伏度Hc 的差值， 来估算区域A的稳定状态。 当前起伏度大 于极限起伏度的区被确定为斜坡失稳的易发区； 步骤S500:重复步骤S100 ‑S400,对研究区所有斜 坡的细分区域进行搜索， 并对其失稳的易发性状 态进行估算。 本发明解决了 现有的方法主要适用 单体尺度、 无法满足现阶段区域尺度防灾减灾需 求的技术问题。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 115391896 A 2022.11.25 CN 115391896 A 1.基于高差和坡度双参 量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S100： 在斜坡尺度上确定基岩边坡岩体强度参数； S200： 测量每个细分区域的当前起伏度和边坡角； 细分区域的大小通过步骤S100中研 究区历史失稳区的大小统计得到； S300： 基于Culmann原理， 计算细分区域的极限起伏度； S400： 比较当前起伏度和极限起伏度的差值， 来评估细分区域的稳定状态， 当前起伏度 大于极限起伏度的区被确定为 斜坡失稳的易发区； S500： 重复步骤S100 ‑S400,对研究区所有斜坡的细分区域进行搜索， 并对其失稳的易 发性状态进行估算。 2.根据权利要求1所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 步骤S10 0包括： 结合数字高程模型对研究区历史失稳区进行识别， 并提取历史失稳区的起伏度和坡 角； 根据提取的起伏度和坡角进行拟合， 反演得到斜坡尺度的岩体强度参数 数值。 3.根据权利要求2所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 所述方法具体包括： 输入研究区3D表面 高程数据DEM， 分别计算表面坡度数据slop e与邻域面积NA内的表面 起伏度SSR； 确定坡度阈值， 进行逻辑计算， 若坡度大于阈值的栅格PSS， 则定义为潜在坡度表面， 反 之， 则删除栅格； 计算斜坡尺度下斜坡岩体强度参数C、 φ， 利用Culmann模型通过栅格运算得到邻域NA 内的极限起伏度LSR； 将研究区当前表面起伏度SSR与极限起伏度 LSR进行逻辑运算， 估计其稳定状态， 当SSR >LSR时， 该区域判定为预警栅格； 对预警栅格进行噪点过 滤， 得到最终识别的失稳易发区分布范围。 4.根据权利要求3所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 所述坡度阈值 为35° ‑45°。 5.根据权利要求3所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 所有脚本都在Python  3中编码， 并使用用于Python的ES RI工具集的arcpy、 os、 numpy 和操作符号库； 使用嵌入在3D  Analyst包中的SurfaceVolume_3D工具、 嵌入在spatial   analyst中的Neighborho od工具与Map  Algebra工具； 其中， LSR为最大起伏度， β 为边坡角， ρ 为斜坡材料密度， g为重力加速度， C为黏聚力， φ 为摩擦角。 6.根据权利要求3所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 失稳易发区识别使用数字高程模型DEM作为主要输入， 并使用一个文件夹来存储输 出； DEM使用ArcGIS  10.1支持的任何栅格格式； 另外工具的使用还需要六个附加参数， 分别 是邻域范围、 阈值坡度、 黏聚力C、 摩擦角φ、 斜坡材 料密度ρ 与重力加速度g； 其中：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115391896 A 2邻域范围， 默认设置为长方形； 阈值坡度定义为崩塌发生的下限坡度； 黏聚力C和摩擦 角φ根据历史崩塌的起伏度和坡度数据进行拟合计算； 斜坡材料密度ρ与重力加速度g， 根 据研究区特 征进行设定 。 7.根据权利要求6所述的基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别方法， 其特征 在于， 当输入所有信息， 点击运行按钮后， 结果将在一个弹出窗口中返回， 该窗口还包含关 于脚本运行的附加信息， 每一 步的输出文件将会保存在指定文件夹内。 8.基于高差和坡度双参量的斜坡失稳易发区识别装置， 其特征在于， 包括： 强度参数确 定单元、 测量单 元、 计算单 元、 比较单 元和稳定性估计单 元； 强度参数确定单 元， 用于在斜坡尺度上确定基岩边坡岩体强度参数； 测量单元， 用于测量每个细分区域的当前起伏度和边坡角； 其中细分区域的大小通过 步骤S100中研究区历史失稳区的大小统计得到； 计算单元， 用于基于 Culmann原理， 计算细分区域的极限起伏度； 比较单元， 用于比较当前起伏度和极限起伏度的差值， 来评估细 分区域的稳定状态， 当 前起伏度大于极限起伏度的区被确定为 斜坡失稳的易发区； 稳定性估计单元， 用于重复步骤S100 ‑S400,对研究区所有斜坡的细分区域进行搜索， 并对其失稳的易发性状态进行估算。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115391896 A 3