地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究

龍昭騰

摘要：地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)立，可實現(xiàn)對災(zāi)害預(yù)警信息的獲取與分布，繼而為防災(zāi)減災(zāi)工作展開提供價值依據(jù)。靈活利用檢測預(yù)警技術(shù)，可實時監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害，通過網(wǎng)絡(luò)平臺公布信息，可滿足相關(guān)部門或人們對地質(zhì)災(zāi)害信息的需求。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；監(jiān)測；預(yù)警技術(shù)

設(shè)立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)是復(fù)雜且繁瑣的過程，要想實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)測與防范，需要借助GIS 技術(shù)、計算機技術(shù)等信息技術(shù)，展開模型計算、空間分析與災(zāi)害監(jiān)測的判斷，從而在災(zāi)害發(fā)生前發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域。在此過程中，涉及預(yù)警指標(biāo)異樣觀察、預(yù)警模型選擇等關(guān)鍵技術(shù)，作為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測人員應(yīng)明確掌握并學(xué)會合理利用，從而有效規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害。

一、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)安裝準(zhǔn)備

首先獲取地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生區(qū)域的地形、地籍?dāng)?shù)據(jù)，實地走訪調(diào)查各地質(zhì)災(zāi)害點威脅區(qū)域，現(xiàn)場查看并了解周邊地形交通環(huán)境，根據(jù)避險要求尋找安全的逃生路線、避險區(qū)域，并繪至底圖內(nèi)，為防災(zāi)減災(zāi)工作展開提供價值依據(jù)。其次在安裝專業(yè)儀器，布置簡易裝置點前，進行全面的現(xiàn)場勘查，了解現(xiàn)場地裂縫危害程度，根據(jù)周邊環(huán)境、簡易裝置特性等，尋找安全的簡易裝置點，編繪至底圖為最終確定簡易裝置點保障。除此之外，安裝專業(yè)儀器的地質(zhì)災(zāi)害點，應(yīng)根據(jù)周邊環(huán)境、水文條件、穩(wěn)定危害性等，以及儀器安裝要求等展開詳細的現(xiàn)場勘查。

二、項目實施要點

（一）預(yù)警指標(biāo)

預(yù)警指標(biāo)包括定量指標(biāo)、定性指標(biāo)，是指地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生前的位移或變形發(fā)生明顯變化，是繼續(xù)發(fā)展或可能發(fā)生的參照信息。定量或定性指標(biāo)，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，會出現(xiàn)異樣變化，是衡量災(zāi)害的重要參照信息。基于降雨量指標(biāo)角度分析，其分為警戒雨量（準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移）、危險雨兩級。前者屬于準(zhǔn)備轉(zhuǎn)移參照信息，降雨24h可達到90mm；后者屬于立即轉(zhuǎn)移參照信息，降雨24h可達到120mm。基于位移指標(biāo)角度分析，變形到一定程度后，會憑借較高速率致使邊坡失穩(wěn)。位移指標(biāo)也是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的重要參照信息。通過變形速率可有效判別滑坡是處于初始、穩(wěn)定變形階段，還是處在加速變形階段。處于加速變形階段的典型位移，應(yīng)設(shè)立立即組織撤離的預(yù)警指標(biāo)，當(dāng)作滑坡預(yù)報關(guān)鍵參數(shù)。其他預(yù)警指標(biāo)主要指定性指標(biāo)，對放射狀裂縫、井水位異常等異樣現(xiàn)象的經(jīng)驗，判斷出滑坡發(fā)生的可能性。群測群防中村民、監(jiān)測人巡查到的險情信息也是重要的預(yù)警信息；對此，加強監(jiān)測人、村民的地質(zhì)災(zāi)害防范、警惕意識尤為關(guān)鍵。[1]

（二）預(yù)警模型

預(yù)警模型是指將觀測到的數(shù)據(jù)，結(jié)合以往總結(jié)規(guī)律，利用經(jīng)驗公式、數(shù)值分析等方法去模擬未來，即利用現(xiàn)有信息，去推測未知信息。構(gòu)建預(yù)警模型，如齋藤短臨預(yù)報模型的設(shè)立，能夠提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)事前的有效預(yù)防，為群眾轉(zhuǎn)移、減災(zāi)工作展開制造更多時間。

（三）預(yù)警流程

預(yù)警流程是指事后按工作流程，針對性、有組織的展開減災(zāi)工作。現(xiàn)場負責(zé)人或指揮中心值班人發(fā)現(xiàn)險情后，根據(jù)險情級別，通知相關(guān)級別責(zé)任人。責(zé)任部門確認險情后啟動防災(zāi)預(yù)案，組織救援物資、人員準(zhǔn)備就緒。嚴重災(zāi)情應(yīng)當(dāng)啟動現(xiàn)場警報，組織群眾徹離。

三、關(guān)鍵技術(shù)

（一）基于ZigBee技術(shù)的傳感器節(jié)點組網(wǎng)

基于物聯(lián)網(wǎng)的野外信息實時采集系統(tǒng)，涉及匯聚節(jié)點、傳感器節(jié)點，傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信方式要求多級，系統(tǒng)繁瑣且成本高。另外傳感器節(jié)點的通信能力、數(shù)據(jù)存儲能力薄弱，嚴格要求低功耗，自適應(yīng)優(yōu)化通信協(xié)議設(shè)計尤為關(guān)鍵。基于ZigBee技術(shù)的傳感器節(jié)點組網(wǎng)，其中ZigBee 技術(shù)成本低、功耗低，同時可實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時收發(fā)。匯聚節(jié)點與遠程地質(zhì)災(zāi)害信息傳輸網(wǎng)絡(luò)連接，繼而實現(xiàn)節(jié)點監(jiān)測數(shù)據(jù)的遠程實時傳輸。[2]

（二）設(shè)立多形式傳輸網(wǎng)絡(luò)

設(shè)立傳輸鏈路冗余、性能穩(wěn)定的地質(zhì)災(zāi)害信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，可確保監(jiān)測指揮中心、野外現(xiàn)場通信的時效性與穩(wěn)定性；對此，可利用3G移動通信網(wǎng)絡(luò)或是GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)，展開通訊傳輸，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸時效性，及時轉(zhuǎn)換衛(wèi)星通信鏈路，及時檢查網(wǎng)絡(luò)運行故障，確保監(jiān)測信息有效傳輸。

（三）設(shè)立預(yù)警模型

智能分析平臺綜合了地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律、發(fā)育特征等內(nèi)外誘因的多種影響因子，利用模糊評判法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等構(gòu)筑模型，模擬各影響因子誘發(fā)災(zāi)情的作用。當(dāng)模型風(fēng)險指標(biāo)超出設(shè)定閥值，應(yīng)由監(jiān)測指揮中心發(fā)布預(yù)警信息。

四、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)功能和構(gòu)成

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)涉及地質(zhì)災(zāi)害各項管理業(yè)務(wù)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)儲存于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)，由GIS平臺管理。

（一）預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成

預(yù)警系統(tǒng)包括基礎(chǔ)地理管理、地質(zhì)災(zāi)害管理、專業(yè)監(jiān)測管理、群測群防管理、預(yù)警預(yù)報管理、災(zāi)害背景管理等子系統(tǒng)。其中基礎(chǔ)地理信息管理子系統(tǒng)，涵蓋了入庫管理、查詢管理、圖屬編輯等功能模塊，負責(zé)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、道路、居民地、等高線等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)信息的管理。其中地質(zhì)災(zāi)害管理子系統(tǒng)，涵蓋崩塌與泥石流等各類地質(zhì)災(zāi)害的查詢、增刪編輯、統(tǒng)計等功能，主要負責(zé)地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害點圖層的綜合管理。其中預(yù)警預(yù)報管理子系統(tǒng)具有預(yù)警發(fā)布與解除等功能，利用短信報警或是現(xiàn)場自動報警裝置，能夠告知相關(guān)人員具體情況，同時提醒周邊民眾做好與預(yù)防或轉(zhuǎn)移措施。可根據(jù)地災(zāi)點預(yù)警級別，設(shè)置減災(zāi)方案。統(tǒng)計分析監(jiān)測數(shù)據(jù)后，對超出預(yù)警值的地質(zhì)災(zāi)害點，施以針對性的預(yù)警處理。

（二）預(yù)警系統(tǒng)功能

首先利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫，合并矢量圖形數(shù)據(jù)管理、柵格影像數(shù)據(jù)管理，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的綜合管理。其次借助信息化管理，能夠?qū)崟r統(tǒng)計分析與更新數(shù)據(jù)，自由縮小或放大處理矢量圖形，或是矢量圖形的屬性查詢。同時預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)崟r查詢?nèi)簻y群防點的屬性或信息。災(zāi)害預(yù)測點信息圖庫能夠?qū)崿F(xiàn)信息互查，可實時查看預(yù)測點地理位置，或是查詢預(yù)測點屬性信息。最后預(yù)警系統(tǒng)能夠?qū)庀箢A(yù)警信息、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防信息相互疊加，并進行系統(tǒng)分析，利用網(wǎng)絡(luò)、移動智能終端進行發(fā)布。

五、總結(jié)

地質(zhì)災(zāi)害檢測預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了地質(zhì)災(zāi)害的事前有效預(yù)防、事中有效控制與事后有效處理，能夠為社會公眾、災(zāi)情管理者與相關(guān)部門及時提供災(zāi)害信息，從而對災(zāi)害進行有計劃、有組織的預(yù)防與預(yù)警，保障人民生命財產(chǎn)安全。

參考文獻：

[1]王怡平，李月.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].信息通信，2016（4）：190191.

[2]黃露，謝忠，羅顯剛.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警信息共享機制研究[J].測繪科學(xué)，2016，41（5）：5559.