基于氣象因素的地質災害預警預報系統探析

摘 要：地質災害預警預報系統是防災減災的重要手段之一。高效、準確的預警系統能夠及時為政府部門和公眾提供準確的災害信息，幫助人們做出正確的應對決策，從而有效降低災害造成的人員傷亡和財產損失。分析了氣象因素在地質災害預警中的重要性，介紹了預警預報系統的建設目標與工作流程，探討了地質災害預警預報系統的構建措施、優化方向。

關鍵詞：氣象因素；地質災害；預警預報系統

中圖分類號：P694 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）06–0-03

地質災害作為一種自然界常見的災害現象，其帶來的破壞性和危險性不容忽視。隨著全球氣候變化和人類活動的不斷增加，地質災害的頻率和影響范圍也呈現出上升的趨勢。為了有效應對這一挑戰，各國紛紛投入大量資源研發地質災害預警預報系統，以期通過科技手段提前識別潛在的地質災害風險，從而采取相應的防范措施，最大限度地減少災害帶來的損失。

1 氣象因素在地質災害預警中的重要性

氣象因素在地質災害預警中占據著舉足輕重的地位。地質災害，如滑坡、泥石流等，往往與降雨、氣溫、風力等氣象條件密切相關。特別是降雨，它是觸發許多地質災害的主要因素。當土壤吸水達到飽和狀態時，其抗剪強度會降低，從而增加滑坡和泥石流等災害的風險。

第一，降雨量和降雨強度對地質災害的影響尤為顯著。短時間內的大量降雨或長時間的持續降雨都可能導致土壤飽和，進而引發地質災害。因此，在地質災害預警系統中，對降雨量的實時監測和準確預報至關重要。第二，氣溫和濕度的變化也會對地質災害的發生產生影響。例如，氣溫的驟降可能導致土壤中的水分結冰，從而改變土壤的力學性質，增加滑坡等災害的風險。同時，濕度的變化也會影響土壤的穩定性。第三，風力也是一個不可忽視的氣象因素。在山區，強風可能導致巖石松動，進而引發落石等災害。因此，在地質災害預警中，對風力的監測和預報也是必不可少的[1]。

2 預警預報系統的建設目標與工作流程

2.1 建設目標

2.1.1 構建高效準確的預警預報體系

構建高效、準確的預警預報體系是地質災害預警預報系統的首要目標。這一體系需要綜合運用現代科技手段，整合多元化的地質、氣象、環境等監測數據，通過高精度的數據分析和模型預測，實現對地質災害發生時間、地點和影響范圍的準確判斷。高效性體現在系統能夠快速處理大量數據，及時給出預警信息。準確性則要求預警結果與實際情況高度吻合，降低誤報和漏報的概率。為實現這一目標，需要不斷完善預警模型和算法，提高數據處理能力和預測精度，確保預警信息的可靠性和有效性。

2.1.2 為政府、相關部門提供科學決策依據

地質災害預警預報系統的另一個重要目標是為政府、相關部門提供科學決策的依據。政府、相關部門在應對地質災害時，需要準確、及時的信息指導救援和災后重建工作。預警預報系統通過提供實時的地質災害風險評估和預測信息，可以幫助政府、相關部門做出更加科學、合理的決策，如疏散路線的規劃、救援資源的分配等。此外，系統還可以提供歷史數據和案例分析，為政府、相關部門制定長期的地質災害防治策略提供參考。

2.1.3 建立地質災害預警預報信息服務平臺

建立地質災害預警預報信息服務平臺是預警預報系統的第3個目標。這一平臺需要具備信息發布、查詢、共享等功能，確保預警信息能夠快速、準確地傳遞給公眾和相關部門。平臺還應提供用戶友好的界面和便捷的交互方式，方便用戶隨時隨地獲取地質災害預警信息。通過這一平臺，可以深化公眾對地質災害的認識和增強防范意識，提高整個社會的防災減災能力。同時，平臺還可以收集用戶反饋和建議，不斷完善預警預報服務，提升系統的實用性和滿意度。

2.2 工作流程

2.2.1 數據收集與分析模塊化處理

數據收集與分析模塊化處理包括從各種傳感器、衛星遙感、氣象站等渠道廣泛收集地質、氣象和環境等相關數據。收集到的數據會經過預處理，如清洗、格式化等，以確保數據的質量和一致性。隨后，數據會進入分析模塊，利用統計學方法、機器學習算法等手段進行深入分析，提取出與地質災害相關的特征信息，為后續預警預報提供準確的數據基礎。

2.2.2 實時監控與地質災害因素分析

在實時監控與地質災害因素分析流程中，系統會利用先進的傳感器技術和遙感技術，對地質環境進行持續、實時的監測。通過對監測數據的實時分析，系統能夠及時發現地質環境的變化，如土體的位移、地下水位的變化等。同時，結合地質、氣象等多元數據，系統會深入分析各種地質災害因素的發展趨勢，評估地質災害發生的風險和可能性。這一流程旨在確保預警預報的時效性和準確性。

2.2.3 信息及時傳播與防控工作準備

信息及時傳播與防控工作準備是預警預報系統的最終環節。一旦系統檢測到可能發生的地質災害，它會立即生成預警信息，并通過多種渠道，如廣播、電視、手機短信等，迅速將預警信息傳播給相關部門和公眾。同時，系統會提供具體的防控建議和措施，指導公眾和相關部門做好應對準備。此外，系統還會與應急管理部門緊密合作，確保防控工作的及時、有效開展。這一流程旨在最大限度地減少地質災害帶來的損失，保護人民生命財產安全[2]。

3 地質災害預警預報系統的構建措施

3.1 科學構建高效穩定的應用平臺

3.1.1 數據庫作為核心要點的重要性

在地質災害預警預報系統中，數據庫不僅存儲了海量的地質、氣象等數據，還是預警模型分析和預測的基礎。一個設計合理、性能穩定的數據庫能夠確保數據的完整性、安全性和高效性，從而為預警預報提供堅實的數據支撐。此外，隨著技術的不斷發展，數據庫還需要具備良好的可擴展性和可維護性，以適應未來數據量的增長和系統的升級需求。因此，在建設地質災害預警預報系統時，必須高度重視數據庫的建設和優化。

3.1.2 數據平臺構建的關鍵環節

一個優秀的數據平臺應該具備數據采集、存儲、處理、分析、可視化等功能。在數據采集方面，需要確保數據的來源廣泛、準確可靠；在數據存儲方面，要選擇合適的存儲技術和硬件設備，以確保數據的安全性和穩定性；在數據處理和分析方面，需要運用先進的算法和模型，對數據進行深入挖掘和分析，提取出有價值的信息；在數據可視化方面，要設計直觀、易用的界面，方便用戶查看和理解數據。此外，數據平臺的構建還需要考慮系統的可擴展性和可維護性，以適應未來業務的發展和變化。

3.1.3 確保數據的科學性與及時性

數據的科學性是指數據必須來源于可靠的渠道，經過嚴格的質量控制和校驗，以確保數據的準確性和可信度。為實現數據的科學性，需要建立完善的數據采集、審核和更新機制，確保數據的來源可靠、處理過程規范。同時，數據的及時性也是預警預報系統的關鍵因素。及時的數據更新和傳輸能夠確保預警信息的實時性和有效性，為政府和公眾提供準確的預警服務。因此，在構建地質災害預警預報系統時，必須高度重視數據的科學性與及時性，為預警預報提供堅實的數據基礎。

3.2 確保系統的安全性與權威性

3.2.1 系統整體維護與使用壽命延長

為確保系統的穩定運行和延長其使用壽命，需要制定全面的系統維護計劃。這包括定期對硬件設備進行巡檢、保養和替換，以確保其性能處于最佳狀態。同時，對軟件系統進行更新和補丁安裝，以修復潛在的安全漏洞和提高系統的穩定性。此外，還需建立系統故障應急預案，以便在系統出現故障時能夠迅速響應并恢復正常運行。通過這些措施，可以有效保障地質災害預警預報系統的安全性，延長其使用壽命[3]。

3.2.2 系統間的緊密聯系與協同運作

地質災害預警預報系統并非孤立存在，而是需要與其他相關系統緊密聯系和協同運作。為實現這一目標，需要建立完善的系統間通信機制和制定數據共享標準。通過與其他系統（如氣象監測系統、地質勘測系統等）進行數據交換和信息共享，地質災害預警預報系統能夠獲取更全面、準確的數據支持，從而提高預警預報的準確性和權威性。同時，各系統之間的協同運作也有助于提升整個預警體系的效率，確保在地質災害發生時能夠迅速做出響應。

3.2.3 操作日志的記錄與錯誤排查

操作日志的記錄與錯誤排查是確保地質災害預警預報系統安全性和權威性的關鍵環節。通過詳細記錄系統的操作日志，可以追蹤系統的運行狀態和操作流程，及時發現并處理潛在的問題。在出現系統故障或預警失誤時，操作日志可以為錯誤排查提供有力的依據，幫助技術人員迅速定位問題所在并進行修復。同時，對操作日志的分析還有助于發現系統的安全漏洞和潛在風險，為系統的持續改進和優化提供重要參考。通過這些措施，可以確保地質災害預警預報系統的安全性和權威性得到有力保障。

3.3 地質災害預警預報系統的監測

3.3.1 系統構建的試點操作與效用觀察

在地質災害預警預報系統構建之初，進行試點操作至關重要。通過選擇具有代表性的地區進行試點，可以檢驗系統的各項功能和性能。在試點階段，需要密切關注系統的運行情況，包括數據采集、傳輸、處理和分析等環節。同時，對試點地區的地質災害預警預報結果進行效用觀察，評估預警的準確性和時效性。通過這種方式，可以及時發現并解決系統在實際運行中可能出現的問題，為后續的系統推廣和應用提供有力支持。

3.3.2 系統運行數據的記錄與標準對比

地質災害預警預報系統的持續運行會產生海量的數據，這些數據不僅涵蓋了地質災害的各項關鍵指標，還反映了系統的運行狀態和性能。從數據采集的角度來看，需要精確記錄每個數據的采集時間、數據來源以及數據的質量等級。這些數據可能來自分布在地質災害易發區的各種傳感器，如雨量計、土壤濕度計、地震檢波器等。每個傳感器都在不斷地將實時的地質環境監測數據傳輸到預警系統中，因此，確保這些數據的準確性和完整性對于評估地質災害風險至關重要[4]。

在記錄數據的同時，還需要將這些數據與預設的標準進行詳細地對比分析。這些標準通常基于歷史數據、地質學原理以及災害風險評估模型來設定。通過對比實時數據與這些標準，可以評估出當前地質災害的潛在風險，以及預警系統的性能是否達到預期的要求。數據的記錄不僅是為了當前的預警工作，更是為了未來的系統優化和升級提供寶貴的經驗。

此外，數據的標準對比分析還有助于及時發現系統的異常或故障。如果實時數據與預設標準出現較大偏差，這可能意味著某個傳感器出現故障，或者地質環境發生了意想不到的變化。此時，可以迅速采取措施，如檢查傳感器狀態、調整預警模型參數，甚至啟動應急響應機制，以確保人民生命財產的安全。

3.3.3 問題排查與精確性保障

從地質災害預警預報系統的監測角度來看，問題排查首先涉及對系統硬件的全面檢查。這包括對傳感器、數據采集設備、通信設備等關鍵硬件的定期檢測和維護。由于這些硬件設備通常部署在環境惡劣的地質災害易發區域，因此需要定期檢查其工作狀態，確保其能夠在惡劣環境下穩定運行，及時準確地采集和傳輸數據。

在軟件方面，問題排查則涉及對系統軟件的實時監控和故障排查。這包括對數據處理軟件、預警模型分析軟件以及各種輔助軟件的性能監控和故障診斷。由于地質災害預警預報系統需要處理大量的實時監測數據，并進行復雜的模型分析，因此必須確保軟件系統的穩定性和高效性。一旦發現軟件故障或性能瓶頸，需要立即進行排查和優化，以保證預警信息的及時性和準確性。

4 預警預報系統的優化方向

4.1 技術升級與創新

技術升級與創新是地質災害預警預報系統持續發展的重要動力。隨著科技的進步，新的監測技術、數據處理方法和預警模型不斷涌現，為預警預報系統的優化提供了更多可能性。技術升級包括但不限于引入更先進的傳感器技術以提高數據采集的精度和范圍，應用云計算和大數據技術以增強數據處理和分析能力，以及應用人工智能和機器學習算法優化預警模型。通過這些技術創新，可以顯著提升預警預報系統的性能和準確性，從而更好地服務于防災減災工作。

4.2 預警模型的完善與調整

預警模型的完善與調整是提高地質災害預警預報系統準確性的關鍵。隨著數據的不斷積累和地質環境的變化，原有的預警模型可能逐漸失去其適用性。因此，需要定期對預警模型進行回顧、評估和調整，以確保其與實際地質環境相匹配。此外，還應積極探索和引入新的預警模型和方法，如基于機器學習的預警模型、多源數據融合技術等，以進一步提升預警的準確性和時效性。通過這些措施，可以使預警預報系統更加適應復雜多變的地質環境，為防災減災提供更加可靠的信息支持。

4.3 多部門協同與信息共享機制

多部門協同與信息共享機制是優化地質災害預警預報系統的另一個重要方向。地質災害的預警和應對涉及多個部門和單位的協作，包括地質勘測部門、氣象部門、應急管理部門等。建立有效的協同和信息共享機制，可以確保各部門之間的信息暢通，提高預警預報的效率和準確性。具體而言，可以建立統一的信息平臺，實現各部門數據的實時共享和交換。同時，加強部門間的溝通和協調，明確各自的職責和分工，形成合力應對地質災害。通過這些措施，可以顯著提升地質災害預警預報系統的整體效能，更好地保護人民生命財產安全[5]。

5 結束語

基于氣象因素的地質災害預警預報系統在地質災害防治工作中具有重要意義。通過科學構建高效穩定的應用平臺、確保系統的安全性與權威性以及加強地質災害預警預報系統的監測等措施，可以不斷完善和優化該系統。隨著技術的不斷進步和各部門之間的緊密合作，地質災害預警預報系統將更加準確、高效地為人們提供預警服務，減少地質災害帶來的損失。

參考文獻

[1] 翁靜嫻，蘇雋濤，廖江璐，等.基于氣象因素的地質災害預警預報系統探討[J].農家科技（下旬刊），2021（2）：160.

[2] 汪夏旭，陳婷.水文地質因素對礦山地質災害的影響探討[J].世界有色金屬，2022（19）：124-126.

[3] 何山.水文地質因素對礦山地質災害的影響及預防措施[J].世界有色金屬，2021（4）：107-108.

[4] 張麗紅，張新海，藍海波，等.基于氣象預報的山洪地質災害預警技術研究[J].人民黃河，2020，42（S1）：16-17.

[5] 董蕙青，譚凌志，鄭鳳琴，等.廣西汛期地質災害氣象預報預警技術[J].廣西氣象，2004（4）：21-24.

收稿日期：2024-01-10

作者簡介：王玉玲（1977—），女，吉林敦化人，工程師， 研究方向為氣象。