中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 保定市 071051
摘要：1985年开始，美国在加州旧金山湾、华盛顿州等地区陆续建立了基于降雨监测和雷达监测的区域滑坡和泥石流地质灾害监测预警系统。美国地质调查局提出的LHP计划改进了动态滑坡环境的监测技术。欧洲空间组织利用恒定散射体PS、GPS以及光学水准测量进行滑坡变形监测。香港特别行政区结合区域滑坡敏感性和临界雨量研究，建立了滑坡和泥石流区域预警系统。近年来，我国各省相继建立了基于降雨监测的区域地质灾害预警预报系统。
关键词：地质灾害；预警预报技术；创新与应用
引言
地质灾害监测系统设计过程较复杂，要想真正做到对地质灾害全面预防，GIS技术、计算机技术等信息技术的应用显得尤为重要，能够帮助人们执行空间分析和灾害监测等操作，在地质灾害出现之前明确灾害可能出现的位置。在此过程中，主要涉及的指标内容有异样观察、预警模型选择等内容。更为重要的是，相关地质灾害监测人员应学会如何正确使用这些技术，有效应对地质灾害。
1中国地质灾害发育概况
中国山地丘陵区约占国土面积的65%，地质条件复杂，构造活动频繁，崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害隐患多，防范难度大，是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。根据2020年自然资源部中国地质调查局地质环境监测院发布的2019年全国地质灾害通报，数据显示2019年全国共发生地质灾害6181起，其中滑坡4220起、崩塌1238起、泥石流599起、地面塌陷121起、地裂缝1起和地面沉降2起，共造成211人死亡、13人失踪、75人受伤，直接经济损失2.77×109元。与2018年相比，地质灾害发生数量、造成的死亡失踪人数和直接经济损失分别增加108.4%、100.0%和88.4%（表1）。
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表1 2019年与上年地质灾害基本情况对比
2地质灾害监测预警预报技术
2.1崩塌监测
在全面调查崩塌体及危岩体发育特征和形成条件的基础上，利用在监测点布设的自适应拉绳裂缝计、倾角、表面测斜仪、雨量计等专业仪器设备监测危岩体结构、形态变化过程，地质灾害监测预警平台记录诱发崩塌活动的各种环境因素的动态情况，通过崩塌、滑坡（不稳定斜坡）预警模型，叠加物联网大数据算法，实时分析崩塌体及危岩体形变发展趋势，预测、预报崩塌危险程度和可能出现的灾害，并根据危险性等级自动向相关负责人发送报警短信。崩塌以监测变形和降雨为主，具体包括裂缝、倾角、加速度、位移、雨量等测项，按需布置声光报警仪。土质崩塌宜测项包括裂缝、雨量，选项包括位移、倾角和加速度，岩质崩塌上述宜测项包括裂缝、倾角、加速度和雨量，选测项包括位移。
2.2滑坡监测
全面勘查监测点的地质环境条件（如斜坡坡型、斜坡性质、斜坡坡高、坡度、宽度、厚度、长度、体积）、地质灾害特征（如容易发生在阴坡），形成基础地灾数据；统计分析当地滑坡的历史数据、降雨资料，从而确定该区域发生滑坡的雨量阈值、土壤含水率阈值，利用在监测点布设的雨量计、土壤含水率计、深部自动测斜仪、裂缝计、GNSS、倾角、加速度等专业仪器设备实时监测隐患点地下水水量、水位；岩土体松弛以及局部沉降、坍塌、隆起活动，不同部位裂缝的发展过程；地面、地下变形动态（包括滑坡体变形范围、变形速度、变形方向等）。通过4G网、窄带网将这些监测数据实时传送到地质灾害监测预警平台。平台叠加物联网大数据算法，实时分析边坡滑坡变形发展和变形趋势，预测、预报滑坡危险程度和可能出现的灾害，并根据危险性等级自动向相关负责人发送报警短信。滑坡以监测变形和降雨为主，具体包括位移、裂缝、倾角、加速度、雨量和含水率等测项，按需布置声光报警仪。土质滑坡宜测项包括位移、裂缝和雨量等，选测项包括倾角、加速度和含水率；岩质滑坡宜测项包括位移、裂缝和雨量等，选测项包括倾角、加速度。
3地质灾害预警预报技术创新与应用
3.1机器视觉技术
机器视觉系统是通过机器视觉产品（如图像摄取装置，分为CMOS和CCD两种摄像头）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布、亮度和颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算，以抽取目标的特征，进而根据判别结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统最基本的特点是提高生产的灵活性和自动化程度。其应用范围涵盖工业、农业、医药、军事、航天、气象、天文、公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。鉴于地质灾害监测预警工程测不了、测不准和测不起的痛点，上海同禾工程科技有限公司基于机器视觉技术和5G传输技术，实现了所见即所得的超高精度实时测量，在国内开创性地利用同感云+华为云技术开发出“基于机器视觉的工程安全监测解决方案”，获得2020华为开发者大赛机器视觉赛道银奖。当前，该方案已被广泛应用于边坡、泥石流、桥梁、隧道、河堤、大坝、轨道、尾矿库和采空区等的安全监测中。
3.2基于机器视觉的智能灾变识别系统
通过对隐患灾害地质体的地表变形、深部变形、滑坡推力、地下水位、降雨量、视频监控等进行监测，对隐患灾体布设相关监测传感器，并将传感器采集的数据传输至同禾的通用数据采集箱中进行初步解算后，上传到同感云+华为云平台进行远程在线实时监控，提前预测工程隐患危害，从而保障人民的生命财产安全。机器视觉测量仪布设方式灵活，属非接触测量，一台测量仪同时监测若干测点，二维位移一体测量，具有广泛的应用场景。
3.3同感云平台系统架构
同感云平台采用B/S架构，平台具有实时化、智能化的特点，可有效地对结构物健康状况进行管理。平台内置各类结构物监测模板，包括测项与报警域值设置。同感云平台软件有PC端和移动端（iOS+Andriod），其具有以下优点：①实时在线监测，大幅提升把握结构物安全性能力；②全天候全自动数据采集，大大节约人工监测成本；③智能数据管理，进一步提升企业的管理与运营效率；④可定制基于通用数据接口的管理平台，无缝连接至客户的办公自动化（OfficeAu⁃tomation，OA）系统。
结语
综上所述，地质灾害监测技术的应用，能够确保地质灾害预防中的事前、事中和事后控制，为管理部门提供相关的灾害信息，实现对灾害的有效预防，避免人民生命和财产安全出现损失。相关部门也要对地质灾害预警预报等工作提高重视程度，做到应急指挥和演练等环节的充分结合，进而将指导和辅助作用呈现出来。
参考文献：
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