淺談地質災害監測預警中現代化信息技術的運用

張函函

摘 要：目前我國地質災害監測預警主要采用群測群防方式，耗費大量人力且技術手段落后，不能保證地質災害信息準確、及時的傳達。隨著現代化信息技術的發展，地質災害實時監測預警技術的應用勢在必行，可以有效提高對地質災害發生的應急反應能力，保障人民群眾生命財產安全，將是未來地質災害防治工作中的一個重要環節。

關鍵詞：地質災害 現代化 監測預警

中圖分類號：P694 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0151-02

地質災害是指由自然因素或人為活動誘發的危害群眾生命和財產安全的山體滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面塌陷、沉降等與地質作用有關的災害。具有隱蔽性強、突發性高和破壞性大等復雜特性，社會影響大，防范難度大。我國的地質環境比較復雜，每年都有多起地質災害發生，造成大量人員傷亡和財產損失。

地質災害防治工作是一項重大的系統工程，防治工作的開展必需結合實際、因地制宜，并且要兼顧社會效益與地方經濟發展相適應，有效地保護城鎮、交通、能源、工礦企業等國民經濟建設與人民群眾生命財產安全。對于傳統的區域地質災害動態監測來說，一般非重點地質災害的狀態信息是通過群測群防獲取，而重點地質災害的狀態信息則是用常規監測手段獲得。群測群防方式需要消耗大量的人力，而且因為監測手段落后，很難及時取得地質災害發生前期的先兆信息。隨著現代化信息技術的發展，地質災害實時監測預警技術取得一定進步。

1 實時監測預警系統的運用

地質災害實時監測預警系統一般有三個組成部分：實時監測數據采集系統、無線遠程數據傳輸系統和數據處理系統，如圖1所示。

（1）實時監測數據采集系統是以跟蹤、連續式的數據采集方式來記錄監測對象的發展趨勢和動態變化，數據的收集和傳輸均是自動化，不需要人工干預和值守[1]。

（2）無線遠程數據傳輸系統是實時監測數據采集系統與數據處理系統之間的橋梁，為監測數據的上傳與監測指令的下達提供通信基礎。目前，我國地質災害監測預警系統的通信傳輸主要采用ZIGBEE、無線短信（GSM）、無線公網與北斗一號衛星通信等方式[2]。

（3）數據處理系統可以對采集的實時數據進行匯總、分析、儲存、共享，并為發布預警信息提供分析資料，具有數據庫服務器、網絡服務器與工作站的功能[3]。

地質災害實時監測預警技術在國外已運用很久，美國采用地面伸縮儀、傾斜儀、地下水壓力傳感器和雨量計等儀器設備來進行滑坡的實時監測，其傳感器的研發與制造一直處于世界領先地位；歐盟有Winsoch和Slews等基于現代化信息技術技術的滑坡實時監測項目；在日本，由雨量計、地面及地下的傳感器和視頻組成的傳感網，臨界雨量判據、預警模型與預警信息發布系統也常用于滑坡、泥石流的監測預警[4]。

目前，地質災害實時監測預警系統的運用在我國也起到了一定作用，例如，2018年2月，通過“北斗智慧云公共監測平臺”成功預警了發生在四川省阿壩州小金縣春廠壩的山體滑坡。在該滑坡發生的前一天，該監測平臺先后向當地發出橙色預警和紅色預警，有效避免了由地質災害造成的人員傷亡和直接經濟損失。

國內的地質災害實時監測預警技術起步較晚，在智能傳感器研發、監測預警模型、數據通信傳輸、信息系統研制與相關的技術標準規范等方面與國外相比還存在一定差距[5]，因此該技術在今后的發展中還有廣闊的前景。

2 實時監測預警系統的優缺點

2.1 實時監測預警系統的優點

地質災害的發生往往伴隨著非常惡劣的氣象條件和地質條件，傳統的監測手段不能實時獲取監測目標的狀態，監測人員的人身安全也得不到保障。因此建立一套包含遠程測量、遠程數據自動獲取、數據處理、數據分析與預測預報等功能的地質災害實時監測預警系統，有助于提高地質災害監測預警的自動化水平，可以實時取得監測目標的狀態，并及時分析和預測預報效果。

（1）經濟效益。

一般來說，現代化監測預警系統在建成后需要持續的投入才能確保其正常運行，因此沒有直接的經濟效益，但可通過減少災害損失來發揮出間接的經濟效益。對地質災害的發生進行監測預警，能夠及時通知隱患范圍內的群眾疏散避讓，減少災害造成的人、財、物的損失和投入。在維護區域自然生態環境，促進當地社會經濟的持續發展等方面體現出間接經濟效益。

（2）社會效益。

地質災害不僅關系到國土資源和國土生態的安全，而且也危及到周邊群眾的生產生活和生命財產，關系到社會穩定和團結。現代化監測預警系統的建立有利于保護國土資源的穩定，有效保護生態系統，既是提高社會和公眾保護國土資源，有效監控災害發生的需要，也是落實科學發展觀，構建和諧社會，建設節約型和環境友好型社會，保障社會經濟可持續發展的一項重要因素。

2.2 實時監測預警系統的缺點

由于實時監測預警系統是一個包含了數據采集、通信傳輸與數據處理、分析、發布等的綜合系統，因此任何一個細節出現問題就有可能導致整個系統無法正常運行。如電力系統（斷電停電）、監測儀器（傳感器、采集儀故障）、傳輸系統（斷網、數據安全）、處理系統（網絡堵塞、病毒攻擊、系統崩潰）、人為因素（人為破壞設備設施）、自然因素（大風、暴雨、地震等對室外設備的影響）等均可造成實時監測預警系統運營風險增加，這就要求配備專業的技術人員對監測系統進行實時維護，確保系統的正常運行[6]。

3 目前常用監測預警技術

3.1 地質災害專業監測系統

（1）自動化雨量和表面位移裂縫監測。

通過自動化雨量站可獲取區域內的雨量實時數據曲線，可提前預測滑坡變形。位移裂縫計對邊坡滑動位移、裂縫變化進行實時監測、數據采集，通過GPRS/GSM等方式傳輸到監測預警平臺。當降雨量和位移變化達到設定的報警閾值時系統將自動發出報警，警告監測點附近居民及時避難。

（2）地下深部位移監測。

一般采用鉆孔測斜儀來測量不同深度地層的水平位移，滑坡引起測斜管位移，使得測斜管從初始位置變形到新的位置。這種變化可以傳輸到監測預警平臺，經過數據處理，可繪制出位移曲線圖，反應位移變化情況。

（3）地下水位監測。

為滿足精度要求和可實現自動化監測，測量地下水位通常采用滲壓計法。目前我國常用于測量水壓的傳感器一般是使用模擬信號，隨著科技的不斷發展，水壓傳感器的精度逐步提高，可以滿足滑坡監測預警的需求。

（4）自動化視頻監測。

通過專網傳輸到指揮中心，指揮中心通過視頻監測系統對地質災害危險區的情況進行24h實時高清監測，為防災減災提供決策依據。

（5）GNSS滑坡監測系統。

可實時監測滑坡體地表變形的規模、速率，監控滑坡的變化發展情況，掌握滑坡體的位移變化信息。當監測數據超過閾值時，系統以短消息、聲光等多種方式自動報警，提醒相關人員采取措施，避免安全狀態繼續向危險狀態演變，從而達到消除事故隱患以及提前轉移的目的。

（6）無線預警廣播站。

當系統報警時，可以通過短信或電話進行自動/半自動語音廣播，提醒地質災害監測點附近居民提前預防和撤離。

3.2 地質災害預警指揮系統

（1）地質災害監測預警綜合系統：系統錄入地質災害隱患點信息（含坐標、威脅程度、監測人員電話、逃離路線），以及應急裝備、倉庫、避難場所等應急資源信息等，同時可對專業監測系統所采集的數據進行多方面的圖形展示和統計分析，并通過服務器后臺數據控制中心實現不間斷的監控，實現自動化的手機短信預警、聲光報警等報警方式。

（2）地質災害群測群防移動定位系統：地質災害監測人員通過手機安裝群測群防APP，通過手機與指揮中心進行災害報警、公共預警、日常匯報、任務發布、人員定位等功能。

3.3 應急指揮無線通信系統

應急指揮無線通信系統包括單兵系統和可視化對講系統，單兵系統能夠全天候移動監測，實現高清視頻4G實時上傳、本地儲存、集語音、視頻一體化可視對講等功能。可視化對講系統擁有單呼、組呼、全呼智能通訊功能，消除距離的限制，能夠在移動網絡不通的情況下實現遠程指揮、遠程應急搶險調度等功能。

4 結語

（1）地質災害監測預警是一個長期、持續性的工作，在傳統監測方式的基礎上，運用現代化信息技術進行實時監測預警，將是未來地質災害防治工作中的一個發展趨勢。雖然該技術已經取得了一定成果，但從總體上看，仍然處于起步階段，還有很長的路要走。

（2）現代化監測預警技術的建設，不是一次性的工程，也不是一勞永逸的工程。地質災害的發生、發育、分布也不是固定一成不變的，因此，隨著災害情況變化和災害的突發性、特殊性等性質，實時監測預警系統的建設也需要不斷的進行更新和補充。

參考文獻

[1] 楊秀元，羅靖筠，高幼龍，等.巫山縣滑坡實時監測系統的建設與運行工[J].西部探礦工程，2009（8）：82.

[2] 石愛軍，馬娟，齊安文，等.物聯網技術在突發地質災害應急響應中的應用研究[J].水文地質工程地質，2014，41（5）：148.

[3] 張順斌，陳濤，晏萍，等.實時自動監測系統在庫區某滑坡監測中的應用[J].地下空間與工程學報，2010，6（2）：1716.

[4] 喬輝，汪滔，謝志遠.物聯網技術在地質災害防治中的應用[J].物聯網學報，2018，2（3）：99.

[5] 陳寧生，丁海濤.物聯網技術在山地災害監測預警中的應用——需求、現狀、問題與突破展望[J].自然雜志，2014，36（5）：353.

[6] 高幼龍，張俊義，薛星橋，等.實時監測技術在地質災害防治中的應用——以巫山縣地質災害實時監測預警示范站為例[A].中國災害防御協會.全國突發性地質災害應急處置與災害防治技術高級研討會論文集[C].中國災害防御協會：中國災害防御協會，2010：8.