(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 20221086480 6.X (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 许开行 地址 646000 四川省 泸州市江阳区丹林镇 马岭街16号 申请人 陈建华　赵铮　甘先霞　谢华伟 (72)发明人 许开行　陈建华　赵铮　甘先霞　 谢华伟　 (74)专利代理 机构 成都顶峰专利事务所(普通 合伙) 51224 专利代理师 杨国瑞 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/26(2012.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06N 5/04(2006.01) (54)发明名称 基于元胞自动机的区域滑坡危险性动态预 测方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于元胞自动机的区域 滑坡危险性动态预测方法及装置， 涉及滑坡风险 预测技术领域。 所述方法是在将目标区域划分成 多个格网单元后， 先基于所述多个格网单元在历 史单位时期的滑坡危险性级别值， 构建对应的元 胞自动机， 然后启动所述元胞自动机执行演化步 长为一个单位时期的且基于空间场景相似性案 例推理算法的演化规则， 得到各个元胞在目标单 位时期的元胞状态值求解结果， 最后基于求解结 果得到所述目标区域在所述目标单位时期的区 域滑坡危险性动态预测结果， 如此可以充分挖掘 空间特征进行语义空间计算， 使得动态预测方案 具有优异的计算简化、 低费用和不限场景等表 现， 进而可为区域滑坡危险性动态预测提供新的 方法支持。 权利要求书3页 说明书14页 附图6页 CN 115169718 A 2022.10.11 CN 115169718 A 1.一种基于元 胞自动机的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特 征在于， 包括： 将目标区域划分成多个 格网单元； 针对所述多个格网单元中的各个格网单元， 确定对应的且在历史单位 时期的滑坡危险 性级别值； 根据所述多个格网单元构建如下的元胞自动机： 针对所述各个格网单元， 在整个元胞 空间中定义一个对应的元胞， 并将对应的且在某个历史单位时期的滑坡危险性级别值作为 对应元胞的初始元胞状态值， 以及使对应元胞的元胞邻居关系与对应的格网单元邻居关系 保持一致； 启动所述元胞自动机执行演化步长为一个单位时期的且基于空间场景相似性案例推 理算法的演化规则， 以便根据在所述整个元胞空间中各个元胞的初始元胞状态值及元胞邻 居关系， 得到所述各个元胞在目标单位时期的元胞状态值求解结果， 其中， 所述目标单位时 期为在时序上位于所述某个历史单位时期之后的一个单位时期； 根据所述各个元胞在所述目标单位时期的元胞状态值求解结果和所述各个格网单元 与所述各个元胞的一一对应关系， 确定所述各个格网单元在所述目标单位时期的滑坡危险 性级别值； 汇总所述各个格网单元在所述目标单位 时期的滑坡危险性级别值， 得到所述目标区域 在所述目标 单位时期的区域滑坡危险性动态预测结果。 2.根据权利要求1所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 启动所述元胞自 动机执行演化步长为一个单位时期的且基于空间场景相似性案例推理算法的演化规则， 以 便根据在所述整个元胞空间中各个元胞的初始元胞状态值及元胞邻居关系， 得到所述各个 元胞在目标 单位时期的元 胞状态值 求解结果， 包括： 按照如下公式表达在所述整个元 胞空间中各个元 胞的未知案例： Cuk,i＝(Si,0,Si,1,Si,2···,Si,n…,Si,N,ri,t+1) 式中， i表示正整数， Cuk,i表示在所述整个 元胞空间中第i个 元胞的未知案例， Si,0表示所 述第i个元胞在当前单位时期的已知元胞状态 值， N表示单个元胞的元胞邻居总数， n表 示不 大于N的正整 数， Si,n表示所述第i个元胞的第n个元胞邻居在所述当前单位时期的已知元胞 状态值， ri,t+1表示所述第i个元 胞在下一个单位时期的待求 解元胞状态值； 按照如下公式表达在案例库中的各个已知案例: Ckn,j＝(Sj,0,Sj,1,Sj,2···,Sj,n…,Sj,N,rj, τ +1) 式中， j表示正整数， Ckn,j表示在所述案例库中第j个已知案例， Sj,0表示所述第j个已知 案例的中心元胞在前一历史单位时期的已知元胞状态值， Sj,n表示所述中心元胞的第n个元 胞邻居在所述前一历史单位时期的已知元胞状态值， rj, τ +1表示所述中心元胞在后一历史单 位时期的已知元胞状态值， 所述前一历史单位时期和所述后一历史单位时期为在时序上连 续的两单位时期； 按照如下公式计算得到所述第i个元胞的未知案例与所述第j个已知案例的案例相似 度Cij： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115169718 A 2式中， k表示自然数； 针对所述第i个元胞， 从所述案例库中查找出对应的至少一个相似已知案例， 其中， 所 述相似已知案例是指与所述第i个元 胞的未知案例具有最大案例 相似度的已知案例； 将所述至少一个相似已知案例中具有最多的且中心元胞在后一历史单位时期的已知 元胞状态值， 作为所述第i个元 胞在所述下一个单位时期的元 胞状态值 求解结果。 3.根据权利要求2所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 在将所述至少一 个相似已知案例中具有最多的且中心元胞在后一历史单位时期的已知元胞状态值， 作为所 述第i个元 胞在所述下一个单位时期的元 胞状态值 求解结果之后， 所述方法还 包括： 当所述第i个元胞具有预先确定的且在所述下一个单位时期的滑坡危险性级别值时， 则根据该滑坡危险性级别值验证所述第i个元胞在所述下一个单位时期的元胞状态值求解 结果是否预测正确， 若 是， 则进一步将用所述元胞状态值求解结果替换所述第i个元胞的未 知案例中的所述待求 解元胞状态值而得的已知案例， 随机抽样地添加到所述案例库中。 4.根据权利要求1所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 针对所述多个格 网单元中的各个 格网单元， 确定对应的且在历史单位时期的滑坡危险性级别值， 包括： 针对各个格网单元且各个历史单位时期， 将对应的且在多个评价因子上的实 际数值， 输入基于一 维卷积神经网络的且完成预训练的滑坡危险性静态评价模型， 输出得到对应的 且为滑坡或非滑坡的概 率； 针对所述各个格网单元且所述各个历史单位 时期， 根据对应的且为滑坡或非滑坡的概 率与不同滑坡危险性级别的概 率分界线的比较结果， 确定对应的滑坡危险性级别值。 5.根据权利要求4所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 所述多个评价因 子包含有高程、 坡度、 坡向、 地层、 距断层距离、 单位时期平均降水量、 距震中距离、 植被覆盖 度、 距水系距离、 距 道路距离、 土地利用类型和人口密度。 6.根据权利要求4所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 所述一维卷积神 经网络包括有输入层、 卷积层、 池化层、 全连接层、 整流线性单元ReLU及批量规范化层、 Dropout层、 Sigmo id层和输出层。 7.根据权利要求4所述的区域滑坡危险性动态预测方法， 其特征在于， 所述不同滑坡危 险性级别的概 率分界线预 先采用概 率统计理论和数值定性含义结合的方式确定 。 8.一种基于元胞自动机的区域滑坡危险性动态预测装置， 其特征在于， 包括有依次通 信连接的格网单元划分模块、 危险级别确定模块、 元胞自动机构建模块、 演化启动模块、 危 险级别映射模块和预测结果汇总模块； 所述格网单 元划分模块， 用于将目标区域划分成多个 格网单元； 所述危险级别确定模块， 用于针对所述多个格网单元中的各个格网单元， 确定对应的 且在历史单位时期的滑坡危险性级别值； 所述元胞自动机构建模块， 用于根据所述多个格网单元构建如下的元胞自动机： 针对 所述各个格网单元， 在整个元胞空间中定义一个对应的元胞， 并将对应的且在某个历史单 位时期的滑坡危险性级别值作为对应元胞的初始元胞状态值， 以及使对应元胞的元胞邻居 关系与对应的格网单 元邻居关系保持一 致； 所述演化启动模块， 用于启动所述元胞自动机执行演化步长为一个单位 时期的且基于 空间场景相似性案例推理算法的演化规则， 以便根据在所述整个元胞 空间中各个元胞的初权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115169718 A 3