地质灾害移动监测预警及会商系统设计与应用＊

胡惠霞，高 媛

（1.山西省地质环境监测中心，山西 太原 030024；2.临汾市地质环境监测中心，山西 临汾 041000）

地质灾害群测群防体系，是地质灾害易发区的县（市）、乡两级人民政府和村（居）民委员会组织辖区内企事业单位和广大人民群众，在国土资源主管部门和相关专业技术单位的指导下，通过开展宣传培训、建立防灾制度等手段，对崩塌、滑坡、泥石流等突发地质灾害前兆和动态进行调查、巡查和简易监测，实现灾害的及时发现、快速预警和有效避让的一种主动减灾措施，是我国广大地质灾害防治工作者在实际工作中探索、总结出来的一套具有中国特色的地质灾害防治手段、措施和方法，是我国地质灾害防治体系的重要组成部分[1]。实践证明，群测群防是成功预报避让地质灾害、减少人员伤亡最有效的方法之一[2]。

就我国现有地质灾害监测技术而言，尚未形成完整的、系统的、能够与群测群防体系机制相适应的技术体系[3]。目前，我国大部分群测群防监测人员仍以传统的纸质载体记录监测数据，以电话或传真上报灾害发生的前兆信息，导致群测群防实际工作中数据采集手段落后，信息化程度低，数据记录不完整、不连续，甚至无数据记录等，不能满足临灾研判和应急处置需要及日常业务管理工作要求。

现代通信技术与计算机技术的融合，既促进了网络通信的发展，又提高了通信的各种性能，呈现出通信的移动性、视频化、云协作和社交元素增加等特点，也为地质灾害群测群防工作提供了灵活、多样的业务数据传输方式。以智能手机、平板电脑为代表的便携式移动终端基本满足包括定位数据、矢量地图、图片、视频等多种类型数据的一体化采集需要，被应用于地质灾害群测群防领域[4-5]。目前，有关研究文献多从基于移动终端的地质灾害群测群防监测数据的采集、传输、管理和系统编程等方面探讨，鲁学军[3]等人从地质灾害群测群防体系构成、业务链和运行机制等方面入手探讨了基于移动终端地质灾害群测群防系统功能的实现。

本文从现阶段地质灾害群测群防监测预警、会商业务需求分析入手，提出了基于融合通信的地质灾害移动监测预警和会商系统，在满足数据采集上报的同时，将省（市、县）应急平台的预警信息推送至移动终端，同时，移动终端音/视频信息直接接入省（市、县）应急平台，满足会商需求。

1 群测群防及移动应急会商体系结构

1.1 群测群防体系

群测群防体系由县、乡、村三级监测网络和监测点构成。县、乡、村三级群测群防网络是一个较完善的系统工程，以县为中心，对乡、村两级网络进行管理和指导，村级网络是基础，三级网络的管理和运行是重点。群测群防的监测人和县、乡、村管理责任人共同组成了群测群防工作的实施主体。

1.2 地质灾害移动会商

专业的地质灾害远程会商和应急指挥系统适用于较大规模的突发性地质灾害应急处置和现场救援工作，有以下特点：①基于应急通信系统（有线、无线调度，卫星通信，短波通信）实现与各级应急平台间以及与应急现场间的信息传送；②基于计算机网络系统，保障地质调查、应急会商数据的实时传输；③基于视频会议系统，实现会商系统向上、向下延伸和同级互联；④基于无线单兵系统（卫星或其他网络），实现现场图像采集，并实时传输到应急会商系统。

对于纳入群测群防体系的地质灾害隐患点，日常监测、巡查工作中发现异常或突发灾情、险情时，需要上级管理部门、专业监测技术人员及时解疑答惑或在线指导临灾自救。常规业务工作流程，是以电话、短信、网络等形式逐级上报，但在特殊情况下，特别是需要专业技术指导时，这种方式可能会错过最佳指导（救援）时机。

对于遍布乡村的小型地质灾害隐患点，监测人临灾判别或应急处置经验不足，上述情况更应引起重视。移动会商系统利用移动终端可以一键开启与值班管理人员或专业技术人员的音/视频通话，必要时，可将群测群防人员或基层管理人员的音/视频接入省、市应急平台会议系统，以满足应急会商和在线指导需求。

1.3 工作体系结构

“监测”与“管理”是地质灾害群测群防工作的两项基本任务，主要围绕易发区地质灾害隐患点开展工作，延伸到宣传培训，灾情、险情上报，应急处置，抢险救灾，防灾演习等方面。随着专业人员技术支撑合作机制的建立，专业监测预警工作的逐步开展，群测群防技术支撑体系逐渐明晰和趋于完善，一种以强化业务管理、技术管理、群专结合、智能化为特征的群测群防体系的“升级版”正在形成。群测群防工作体系结构如图1所示。

图1 地质灾害群测群防及应急会商体系图

2 移动监测预警及会商系统总体设计

移动监测预警及会商系统由3部分组成，即数据采集、数据管理及服务和数据应用。系统拓扑如图2所示。

图2 系统拓扑图

数据采集由移动端完成。移动端主要面向群测群防人员和基层管理人员，通过手持移动终端采集监测数据，主要包括宏观巡查、测距（相对距离）、地裂、墙裂、泉水、井水、地鼓等监测数据，采集数据直接通过GSM（2G）、3G、4G、WiFi等网络传回至省级平台。在出现突发地质灾害灾情、险情时，群测群防员或基层管理人员还可通过手持终端快速上报灾情、险情。群测群防人员也可通过手持终端接收预警信息，并接受远程交互式应急防灾指挥。通过专用软、硬件功能定制及一键式呼叫系统、POC技术的应用等，实现群测群防监测预警的应用创新。

数据管理及服务、数据应用由省级平台提供，主要包括4个方面的内容：①基础数据服务。借助于省地质灾害监测预警数据中心，提供地质环境基础数据、地质灾害隐患点详细调查数据和群测群防数据服务。②监测数据综合处理。移动监测数据上传到省级平台，通过历史监测数据多指标比对分析，初步判断每个隐患点的变化趋势，并向管理人员发出预警提示。③预警信息发布。基于已有的“省级地质灾害气象风险预警系统”的预警结果或市、县级预警结果，通过地质环境一张图，生成单点气象风险预警信息，并将预警信息通过移动终端推送给群测群防人员或基层管理人员。④综合服务。群测群防监测中有部分指标有一定的量化概念，比如相对距离、地鼓高度、裂缝宽度、井水位高度和泉水量大小等，当监测指标达到一定的异常范围时，监测体可能处于临灾状态。对具体隐患体而言，这种宏观现象的累进性变化，即灾害前兆信息，往往需要人工参与作出判断——宏观地质灾害观测预警。对一些比较重要的隐患体，有经验的群测群防人员可直接作出临灾判断，群测群防人员也可通过省级平台与技术专家取得联系，通过在线交互方式分析监测体的危险性，做出预警判断或采取适当的应急防灾减灾措施。此外，当遇到特殊情况时，群测群防人员通过“一键式呼叫”、短信、语音等方式发布预警、告警信息，以有效预防和避免地质灾害的威胁，保护人民的生命财产安全。

3 移动监测预警及会商系统建设与应用

3.1 移动监测预警及会商系统建设

系统管理端基于互联网环境，采用B/S架构，使用Java语言开发，数据库基于MS SQL SERVER 2008以上版本，GIS平台（地理信息系统）采用ARCGIS 9.0以上版本，数据发布采用ARCGIS WEB SERVER技术，并支持群测群防监测预警专用移动终端调用天地图、百度地图数据等。软件技术框架、数据格式规范、接口定义等方面与“山西省地质灾害应急中心”现有的地质灾害实时监测预警系统和应急平台系统保持一致、相互兼容。系统管理端布设于“山西省地质灾害应急中心”，其主要用户为各级国土资源主管部门相关人员和地质灾害群测群防体系人员等，系统支持20 000个以上终端用户接入，以满足山西省地质灾害群测群防监测预警需求。移动监测预警专用终端软件基于Android5.0以上（含）版本开发，系统接口主要以Web Service和Java API的形式提供，软件技术框架、数据格式规范、接口定义等方面与“山西省地质灾害应急中心”现有的地质灾害实时监测预警系统及应急平台系统保持一致、相互兼容。移动监测预警专用终端软件装配于地质灾害群测群防监测预警专用移动终端，其主要用户为各级国土资源主管部门相关人员和地质灾害隐患点群测群防人员等。

对于日常监测工作管理和数据合法性管理，通过对监测数据的统计，结合原始调查数据确定的监测频次，分析监测频次的合理性。当现有监测工作执行不到位或需要调整监测频次时，系统向监测人员或基层管理人员移动终端推送监测提示信息。通过对嵌入到报表中的GPS/北斗定位数据进行分析，不满足监测要求的数据做标记处理，并向相关监测人员或管理人员移动终端推送提示信息。

信息安全对于群测群防监预警系统至关重要，它关系到监测预警数据的安全性、可用性和系统的稳定性。为了保证系统的安全，防止无关人员操作，在移动终端和系统管理端都需要对用户登录进行身份验证，密码通过MD5加密后储存；为了保证移动终端与服务器之间数据传输的安全性，对传输的数据进行加密设计，即在发送数据前对数据进行加密，获得数据后，先通过解密判断数据是否被篡改或丢失，以确保接收到的数据的合法性。

3.2 移动监测预警及会商系统应用

山西省各类地质灾害隐患点多达10 000余处，其中，崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害隐患点7 500多处，崩塌、滑坡、泥石流地质灾害隐患点威胁人员24万多人，威胁财产62亿多元。2017年开始，在全省范围内，为险情中型以上或比较重要的崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害隐患点群测群防人员及相关管理人员配备地质灾害群测群防监测预警专用移动终端5 046台，用于快速采集、上报隐患点监测信息和灾情、险情信息。

监测人员或相关管理人员通过专用移动终端查看相关监测、预警信息，一键开启与上级值班管理人员或专家的音/视频通话功能；省级平台通过管理系统对监测数据进行分析，向移动终端推送通知公告、区域预警信息、隐患点预警信息或专业监测点预警信息等；同时，通过网络穿越，实现省应急平台会议系统与群测群防人员或基层管理人员间的视频通讯，即移动终端视频信息直接接入省应急平台会议系统，以满足会商需求。在实际工作中，本着“灾害面前不死人，降低或减少灾害带来的损失”的目的，最大限度保护灾前人民群众生命财产安全。经统计发现，这样做，受益人员超过16万人，受保护财产超过40亿元。

4 结束语

地质灾害移动监测预警及会商系统基于现代计算机网络、北斗/GPS导航定位、移动通信等技术，解决了传统群测群防工作监测数据记录、报送、处理等环节中存在的不足，其监测数据综合分析及预警信息推送、在线会商等功能，为基层地质灾害防灾减灾工作中最大限度发挥省级平台数据处理能力和专业技术人员的技术支撑能力提供了技术保障。山西是地质灾害多发、频发省份之一，通过专用移动终端的配备和地质灾害移动监测预警及会商系统建设，提升了群测群防人员和基层管理人员的装备水平，让群测群防体系发挥出最大的防灾减灾成效，打造山西地质灾害群测群防体系“升级版”。