本發(fā)明涉及生態(tài)修復(fù)評(píng)估，具體而言，涉及一種用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、順層巖質(zhì)邊坡廣泛分布于山區(qū)及基礎(chǔ)工程建設(shè)區(qū)域，由于其結(jié)構(gòu)面與坡面方向一致，在外部荷載、降水及風(fēng)化作用下極易發(fā)生順層滑移，影響邊坡穩(wěn)定性。為降低邊坡滑坡風(fēng)險(xiǎn)，植被修復(fù)成為一種常見且可持續(xù)的工程措施。植被不僅能改善坡面微環(huán)境、減少地表侵蝕，還能通過根系加筋效應(yīng)增強(qiáng)巖土體的抗剪強(qiáng)度，提高邊坡穩(wěn)定性。因此，針對(duì)順層巖質(zhì)邊坡的植被修復(fù)評(píng)估方法具有重要的工程意義。

2、傳統(tǒng)的植被修復(fù)評(píng)估方法主要依賴于綠植覆蓋率和根系分布，通常采用無人機(jī)遙感、地面調(diào)查或遙感影像分析等手段對(duì)邊坡植被狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算修復(fù)效果。但未充分考慮濕度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的長(zhǎng)期影響。降水和土壤濕度的變化可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度降低，從而影響邊坡的安全性。當(dāng)前無法通過濕度變化趨勢(shì)調(diào)整修復(fù)評(píng)估值。例如，當(dāng)預(yù)測(cè)未來濕度升高可能導(dǎo)致邊坡安全系數(shù)降低時(shí)，傳統(tǒng)方法無法及時(shí)修正修復(fù)評(píng)估值，從而可能高估修復(fù)效果，增加邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。

3、因此，有必要設(shè)計(jì)一種用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法用以解決當(dāng)前技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法，旨在解決當(dāng)前缺乏對(duì)濕度影響的動(dòng)態(tài)評(píng)估，造成植被修復(fù)評(píng)估結(jié)果可靠性較低的問題。

2、一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法，包括：

3、采集待評(píng)估邊坡的植被信息，所述植被信息包括綠植面積以及平均根系深度，根據(jù)所述植被信息初步確定修復(fù)評(píng)估值；

4、基于濕度傳感器采集所述待評(píng)估邊坡預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)若干處的濕度數(shù)據(jù)，將每一所述濕度傳感器的數(shù)據(jù)建立為時(shí)間-濕度數(shù)據(jù)鏈，將所有所述時(shí)間-濕度數(shù)據(jù)鏈構(gòu)建為濕度數(shù)據(jù)集，基于高斯混合分布確定所述待評(píng)估邊坡每一時(shí)刻的代表濕度數(shù)據(jù)并構(gòu)建代表數(shù)據(jù)鏈；

5、將所述代表數(shù)據(jù)鏈與歷史濕度數(shù)據(jù)集進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)，所述歷史濕度數(shù)據(jù)集包括若干歷史代表數(shù)據(jù)鏈以及若干歷史驗(yàn)證濕度數(shù)據(jù)，且每一所述歷史代表數(shù)據(jù)鏈與一歷史驗(yàn)證濕度數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)；

6、將所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)與濕度閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)判定對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，根據(jù)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)確定邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，根據(jù)所述邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整。

7、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述植被信息初步確定修復(fù)評(píng)估值時(shí)，包括：

8、；

9、其中，s表示修復(fù)評(píng)估值，as表示綠植面積，az表示邊坡總面積，ds表示平均根系深度，dz表示臨界根植深度，τs表示實(shí)測(cè)根系抗剪強(qiáng)度，τz表示參考根系抗剪強(qiáng)度。

10、進(jìn)一步的，基于高斯混合分布確定所述待評(píng)估邊坡每一時(shí)刻的代表濕度數(shù)據(jù)并構(gòu)建代表數(shù)據(jù)鏈時(shí)，包括：

11、核密度函數(shù)表達(dá)式為：

12、

13、其中，n表示同一時(shí)刻采集的濕度數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)，h表示平滑帶寬，表示同一時(shí)刻采集的第i濕度數(shù)據(jù)，x表示要估計(jì)的某個(gè)頻率點(diǎn)的值；

14、將核密度最高頻率對(duì)應(yīng)的濕度數(shù)據(jù)作為該時(shí)刻的代表數(shù)據(jù)；

15、將每一時(shí)刻代表數(shù)據(jù)組合構(gòu)建為所述代表數(shù)據(jù)鏈。

16、進(jìn)一步的，將所述代表數(shù)據(jù)鏈與歷史濕度數(shù)據(jù)集進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)時(shí)，包括：

17、當(dāng)所述歷史濕度數(shù)據(jù)集中存在與所述代表數(shù)據(jù)鏈的相似度大于相似度閾值的數(shù)據(jù)時(shí)，將最大相似度對(duì)應(yīng)的歷史代表數(shù)據(jù)鏈的歷史驗(yàn)證濕度數(shù)作為所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)；

18、當(dāng)所述歷史濕度數(shù)據(jù)集中所有歷史代表數(shù)據(jù)鏈與所述代表數(shù)據(jù)鏈的相似度均小于或等于相似度閾值時(shí)，基于所述歷史濕度數(shù)據(jù)集訓(xùn)練lstm模型，根據(jù)所述lstm模型確定所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)。

19、進(jìn)一步的，根據(jù)所述lstm模型確定所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)時(shí)，包括：

20、將所述代表數(shù)據(jù)鏈中每一所述濕度數(shù)據(jù)按時(shí)間序列進(jìn)行窗口劃分作為輸入數(shù)據(jù)，獲得所述lstm模型的輸出結(jié)果，將所述輸出結(jié)果作為所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)。

21、進(jìn)一步的，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，包括：

22、將所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)與濕度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)大于所述濕度閾值時(shí)，判定對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)小于或等于所述濕度閾值時(shí)，判定不對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整。

23、進(jìn)一步的，根據(jù)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)確定邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)時(shí)，包括：

24、根據(jù)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)與濕度閾值獲得濕度差值，所述濕度差值為所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)與濕度閾值的差值，將所述濕度差值分別與第一預(yù)設(shè)差值和第二預(yù)設(shè)差值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定黏聚力；所述第一預(yù)設(shè)差值小于第二預(yù)設(shè)差值；

25、當(dāng)所述濕度差值小于或等于第一預(yù)設(shè)差值時(shí)，確定所述黏聚力為第一預(yù)設(shè)黏聚力；當(dāng)所述濕度差值大于第一預(yù)設(shè)差值且小于第二預(yù)設(shè)差值時(shí)，確定所述黏聚力為第二預(yù)設(shè)黏聚力；當(dāng)所述濕度差值大于第二預(yù)設(shè)差值時(shí)，確定所述黏聚力為第三預(yù)設(shè)黏聚力；所述第一預(yù)設(shè)黏聚力大于第二預(yù)設(shè)黏聚力，所述第二預(yù)設(shè)黏聚力大于第三預(yù)設(shè)黏聚力，所述第三預(yù)設(shè)黏聚力大于或等于0。

26、進(jìn)一步的，根據(jù)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)確定邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)時(shí)，還包括：

27、

28、其中，f表示邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，n表示黏聚力，邊坡的高度為h,邊坡坡角為α,結(jié)構(gòu)面傾角為θ,γ為巖體重度,φ為內(nèi)摩擦角。

29、進(jìn)一步的，根據(jù)所述邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，包括：

30、將所述邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)與最小邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)進(jìn)行比對(duì)，所述最小邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)為1，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定調(diào)整系數(shù)對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整；

31、所述調(diào)整系數(shù)與所述邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)成正比關(guān)系，且所述調(diào)整系數(shù)取值范圍為（0，1），調(diào)整后的修復(fù)評(píng)估值為所述修復(fù)評(píng)估值與所述調(diào)整系數(shù)的乘積。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：通過植被信息采集、濕度動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)鏈建模及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估調(diào)整分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)效果的動(dòng)態(tài)評(píng)估。采用無人機(jī)遙感或地面測(cè)量獲取邊坡植被信息，包括綠植覆蓋面積和平均根系深度計(jì)算修復(fù)評(píng)估值。利用濕度傳感器在邊坡多個(gè)位置長(zhǎng)期采集濕度數(shù)據(jù)，并通過時(shí)間-濕度數(shù)據(jù)鏈的方式存儲(chǔ)，構(gòu)建全面的濕度數(shù)據(jù)集，避免了傳統(tǒng)方法因數(shù)據(jù)點(diǎn)分散而導(dǎo)致的精度不足問題。采用高斯混合分布模型對(duì)濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提取最具代表性的濕度數(shù)據(jù)，減少單點(diǎn)數(shù)據(jù)波動(dòng)對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響。通過比對(duì)當(dāng)前代表數(shù)據(jù)鏈與歷史濕度數(shù)據(jù)集，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的濕度變化趨勢(shì)，使評(píng)估方法具備前瞻性。當(dāng)預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)超出安全閾值時(shí)，進(jìn)一步計(jì)算邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，結(jié)合邊坡穩(wěn)定性理論，依據(jù)濕度對(duì)邊坡抗剪強(qiáng)度的影響，動(dòng)態(tài)調(diào)整修復(fù)評(píng)估值，確保評(píng)估結(jié)果的可靠性。相比于傳統(tǒng)靜態(tài)評(píng)估方法，能夠?qū)崟r(shí)感知環(huán)境變化，提前預(yù)警邊坡穩(wěn)定性降低的風(fēng)險(xiǎn)，避免修復(fù)效果高估帶來的隱患，提高了邊坡管理的安全性與精準(zhǔn)度。

33、另一方面，本技術(shù)還提供了一種用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估系統(tǒng)，應(yīng)用于上述用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法，包括：

34、采集單元，被配置為采集待評(píng)估邊坡的植被信息，所述植被信息包括綠植面積以及平均根系深度，根據(jù)所述植被信息初步確定修復(fù)評(píng)估值；

35、處理單元，被配置為基于濕度傳感器采集所述待評(píng)估邊坡預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)若干處的濕度數(shù)據(jù)，將每一所述濕度傳感器的數(shù)據(jù)建立為時(shí)間-濕度數(shù)據(jù)鏈，將所有所述時(shí)間-濕度數(shù)據(jù)鏈構(gòu)建為濕度數(shù)據(jù)集，基于高斯混合分布確定所述待評(píng)估邊坡每一時(shí)刻的代表濕度數(shù)據(jù)并構(gòu)建代表數(shù)據(jù)鏈；

36、判斷單元，被配置為將所述代表數(shù)據(jù)鏈與歷史濕度數(shù)據(jù)集進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果確定預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)，所述歷史濕度數(shù)據(jù)集包括若干歷史代表數(shù)據(jù)鏈以及若干歷史驗(yàn)證濕度數(shù)據(jù)，且每一所述歷史代表數(shù)據(jù)鏈與一歷史驗(yàn)證濕度數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)；

37、調(diào)整單元，被配置為將所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)與濕度閾值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果判斷是否對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)判定對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整時(shí)，根據(jù)所述預(yù)測(cè)濕度數(shù)據(jù)確定邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，根據(jù)所述邊坡風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)對(duì)所述修復(fù)評(píng)估值進(jìn)行調(diào)整。

38、可以理解的是，上述用于順層巖質(zhì)邊坡植被修復(fù)評(píng)估方法及系統(tǒng)具備相同的有益效果，在此不再贅述。