浅谈地质灾害监测预警中现代化信息技术的运用

张函函

摘   要：目前我国地质灾害监测预警主要采用群测群防方式，耗费大量人力且技术手段落后，不能保证地质灾害信息准确、及时地传达。随着现代化信息技术的发展，地质灾害实时监测预警技术的应用势在必行，可以有效提高对地质灾害发生的应急反应能力，保障人民群众生命财产安全，将是未来地质灾害防治工作中的一个重要环节。

关键词：地质灾害  现代化  监测预警

中图分类号：P694                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0151-02

地质灾害是指由自然因素或人为活动诱发的危害群众生命和财产安全的山体滑坡、崩塌、泥石流、地裂缝、地面塌陷、沉降等与地质作用有关的灾害。具有隐蔽性强、突发性高和破坏性大等复杂特性，社会影响大，防范难度大。我国的地质环境比较复杂，每年都有多起地质灾害发生，造成大量人员伤亡和财产损失。

地质灾害防治工作是一项重大的系统工程，防治工作的开展必须结合实际、因地制宜，并且要兼顾社会效益与地方经济发展相适应，有效地保护城镇、交通、能源、工矿企业等国民经济建设与人民群众生命财产安全。对于传统的区域地质灾害动态监测来说，一般非重点地质灾害的状态信息是通过群测群防获取，而重点地质灾害的状态信息则是用常规监测手段获得。群测群防方式需要消耗大量的人力，而且因为监测手段落后，很难及时取得地质灾害发生前期的先兆信息。随着现代化信息技术的发展，地质灾害实时监测预警技术取得一定进步。

1  实时监测预警系统的运用

地质灾害实时监测预警系统一般有三个组成部分：实时监测数据采集系统、无线远程数据传输系统和数据处理系统，如图1所示。

（1）实时监测数据采集系统是以跟踪、连续式的数据采集方式来记录监测对象的发展趋势和动态变化，数据的收集和传输均是自动化，不需要人工干预和值守[1]。

（2）无线远程数据传输系统是实时监测数据采集系统与数据处理系统之间的桥梁，为监测数据的上传与监测指令的下达提供通信基础。目前，我国地质灾害监测预警系统的通信传输主要采用ZIGBEE、无线短信（GSM）、无线公网与北斗一号卫星通信等方式[2]。

（3）数据处理系统可以对采集的实时数据进行汇总、分析、储存、共享，并为发布预警信息提供分析资料，具有数据库服务器、网络服务器与工作站的功能[3]。

地质灾害实时监测预警技术在国外已运用很久，美国采用地面伸缩仪、倾斜仪、地下水压力传感器和雨量计等仪器设备来进行滑坡的实时监测，其传感器的研发与制造一直处于世界领先地位;欧盟有Winsoch和Slews等基于现代化信息技术技术的滑坡实时监测项目;在日本，由雨量计、地面及地下的传感器和视频组成的传感网，临界雨量判据、预警模型与预警信息发布系统也常用于滑坡、泥石流的监测预警[4]。

目前，地质灾害实时监测预警系统的运用在我国也起到了一定作用，例如，2018年2月，通过“北斗智慧云公共监测平台”成功预警了发生在四川省阿坝州小金县春厂坝的山体滑坡。在该滑坡发生的前一天，该监测平台先后向当地发出橙色预警和红色预警，有效避免了由地质灾害造成的人员伤亡和直接经济损失。

国内的地质灾害实时监测预警技术起步较晚，在智能传感器研发、监测预警模型、数据通信传输、信息系统研制与相关的技术标准规范等方面与国外相比还存在一定差距[5]，因此该技术在今后的发展中还有广阔的前景。

2  实时监测预警系统的优缺点

2.1 实时监测预警系统的优点

地质灾害的发生往往伴随着非常恶劣的气象条件和地质条件，传统的监测手段不能实时获取监测目标的状态，监测人员的人身安全也得不到保障。因此建立一套包含远程测量、远程数据自动获取、数据处理、数据分析与预测预报等功能的地质灾害实时监测预警系统，有助于提高地质灾害监测预警的自动化水平，可以实时取得监测目标的状态，并及时分析和预测预报效果。

（1）经济效益。

一般来说，现代化监测预警系统在建成后需要持续的投入才能确保其正常运行，因此没有直接的经济效益，但可通过减少灾害损失来发挥出间接的经济效益。对地质灾害的发生进行监测预警，能够及时通知隐患范围内的群众疏散避让，减少灾害造成的人、财、物的损失和投入。在维护区域自然生态环境，促进当地社会经济的持续发展等方面体现出间接经济效益。

（2）社会效益。

地质灾害不仅关系到国土资源和国土生态的安全，而且也危及到周边群众的生产生活和生命财产，关系到社会稳定和团结。现代化监测预警系统的建立有利于保护国土资源的稳定，有效保护生态系统，既是提高社会和公众保护国土资源，有效监控灾害发生的需要，也是落实科學发展观，构建和谐社会，建设节约型和环境友好型社会，保障社会经济可持续发展的一项重要因素。

2.2 实时监测预警系统的缺点

由于实时监测预警系统是一个包含了数据采集、通信传输与数据处理、分析、发布等的综合系统，因此任何一个细节出现问题就有可能导致整个系统无法正常运行。如电力系统（断电停电）、监测仪器（传感器、采集仪故障）、传输系统（断网、数据安全）、处理系统（网络堵塞、病毒攻击、系统崩溃）、人为因素（人为破坏设备设施）、自然因素（大风、暴雨、地震等对室外设备的影响）等均可造成实时监测预警系统运营风险增加，这就要求配备专业的技术人员对监测系统进行实时维护，确保系统的正常运行[6]。

3  目前常用监测预警技术

3.1 地质灾害专业监测系统

（1）自动化雨量和表面位移裂缝监测。

通过自动化雨量站可获取区域内的雨量实时数据曲线，可提前预测滑坡变形。位移裂缝计对边坡滑动位移、裂缝变化进行实时监测、数据采集，通过GPRS/GSM等方式传输到监测预警平台。当降雨量和位移变化达到设定的报警阈值时系统将自动发出报警，警告监测点附近居民及时避难。

（2）地下深部位移监测。

一般采用钻孔测斜仪来测量不同深度地层的水平位移，滑坡引起测斜管位移，使得测斜管从初始位置变形到新的位置。这种变化可以传输到监测预警平台，经过数据处理，可绘制出位移曲线图，反应位移变化情况。

（3）地下水位监测。

为满足精度要求和可实现自动化监测，测量地下水位通常采用渗压计法。目前我国常用于测量水压的传感器一般是使用模拟信号，随着科技的不断发展，水压传感器的精度逐步提高，可以满足滑坡监测预警的需求。

（4）自动化视频监测。

通过专网传输到指挥中心，指挥中心通过视频监测系统对地质灾害危险区的情况进行24h实时高清监测，为防灾减灾提供决策依据。

（5）GNSS滑坡监测系统。

可实时监测滑坡体地表变形的规模、速率，监控滑坡的变化发展情况，掌握滑坡体的位移变化信息。当监测数据超过阈值时，系统以短消息、声光等多种方式自动报警，提醒相关人员采取措施，避免安全状态继续向危险状态演变，从而达到消除事故隐患以及提前转移的目的。

（6）无线预警广播站。

当系统报警时，可以通过短信或电话进行自动/半自动语音广播，提醒地质灾害监测点附近居民提前预防和撤离。

3.2 地质灾害预警指挥系统

（1）地质灾害监测预警综合系统：系统录入地质灾害隐患点信息（含坐标、威胁程度、监测人员电话、逃离路线），以及应急装备、仓库、避难场所等应急资源信息等，同时可对专业监测系统所采集的数据进行多方面的图形展示和统计分析，并通过服务器后台数据控制中心实现不间断的监控，实现自动化的手机短信预警、声光报警等报警方式。

（2）地质灾害群测群防移动定位系统：地质灾害监测人员通过手机安装群测群防APP，通过手机与指挥中心进行灾害报警、公共预警、日常匯报、任务发布、人员定位等功能。

3.3 应急指挥无线通信系统

应急指挥无线通信系统包括单兵系统和可视化对讲系统，单兵系统能够全天候移动监测，实现高清视频4G实时上传、本地储存、集语音、视频一体化可视对讲等功能。可视化对讲系统拥有单呼、组呼、全呼智能通讯功能，消除距离的限制，能够在移动网络不通的情况下实现远程指挥、远程应急抢险调度等功能。

4  结语

（1）地质灾害监测预警是一个长期、持续性的工作，在传统监测方式的基础上，运用现代化信息技术进行实时监测预警，将是未来地质灾害防治工作中的一个发展趋势。虽然该技术已经取得了一定成果，但从总体上看，仍然处于起步阶段，还有很长的路要走。

（2）现代化监测预警技术的建设，不是一次性的工程，也不是一劳永逸的工程。地质灾害的发生、发育、分布也不是固定一成不变的，因此，随着灾害情况变化和灾害的突发性、特殊性等性质，实时监测预警系统的建设也需要不断的进行更新和补充。

参考文献

[1] 杨秀元，罗靖筠，高幼龙，等.巫山县滑坡实时监测系统的建设与运行工[J].西部探矿工程，2009（8）：82.

[2] 石爱军，马娟，齐安文，等.物联网技术在突发地质灾害应急响应中的应用研究[J].水文地质工程地质，2014，41（5）：148.

[3] 张顺斌，陈涛，晏萍，等.实时自动监测系统在库区某滑坡监测中的应用[J].地下空间与工程学报，2010，6（2）：1716.

[4] 乔辉，汪滔，谢志远.物联网技术在地质灾害防治中的应用[J].物联网学报，2018，2（3）：99.

[5] 陈宁生，丁海涛.物联网技术在山地灾害监测预警中的应用——需求、现状、问题与突破展望[J].自然杂志，2014，36（5）：353.

[6] 高幼龙，张俊义，薛星桥，等.实时监测技术在地质灾害防治中的应用——以巫山县地质灾害实时监测预警示范站为例[A].中国灾害防御协会.全国突发性地质灾害应急处置与灾害防治技术高级研讨会论文集[C].中国灾害防御协会，2010：8.