滑坡监测管理系统的研究

何智晖

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃兰州 730000）

目前，滑坡监测的常用方法包括人工法和仪器监测法。人工法是一种宏观的测量方法，依靠技术人员根据多次的现场观测情况进行比对实现，技术人员必须具有丰富的经验，人工检测方法单一，不能监测滑坡体内部情况，数据误差大，人力成本高。仪器检测法利用先进的精密仪器对滑坡体的地表及内部进行全方位的监测，测量数据精度高、参数种类全面、实时性强、省时省力。近年来，我国加强对滑坡等地质灾害的监测力度，随着北斗技术、互联网技术的快速发展，滑坡监测技术得到全新的发展，更加自动化、智能化、实用化。

滑坡监测系统利用GNSS监测技术、物联网等信息技术，通过智能传感设备，建立科学管理、智能监测、滑坡形变预警的监测管理信息化生态圈，为地质灾害多发的省市地区、各级相关部门提供山体滑坡灾害的智能化监管及决策，对监测数据进行深度挖掘分析，通过专业监测和群测群防等手段为地质灾害提供良好的预警和应急技术支撑，达到防灾减灾的目的。

1 GNSS监测

GNSS系统具有定位精度高、作业灵活简便等优势，可以实现任何时候、任何地点的全天候定位、导航、测量功能，多系统、多层面、多模式的复杂组合系统，具有强大的服务功能、合理的卫星星座框架。目前，国内主要采用美国的GPS和我国的北斗卫星导航。随着我国定位技术不断发展，GNSS技术在滑坡监测中也得到广泛应用，结合通信技术、网络技术、计算机技术和传感监测技术等先进科学技术，建立自动化滑坡监测管理系统，为滑坡灾害监测提供科学的形变数据依据。

2 滑坡监测系统

2.1 滑坡监测系统监测原理

（1）地表位移监测。

滑坡监测系统采用GNSS监测方式对地表位移进行实时自动化监测，通过数据通信网络实时发送数据至监测管理平台，平台对监测数据进行实时差分解算，实现各监测点变形特征、三维位移量、滑动方向、滑动速率、稳定性及其发展趋势的分析判断，与原始坐标状态进行对比分析，获得各监测点变化量，达到或超过系统设置的预警值时自动报警。

（2）地表裂缝监测。

地表裂缝监测一般采用振弦式裂缝计。被测滑坡体结构的开合度发生变化时，会引起裂缝计产生相对位移，传递给振弦感应元件，引起振弦应力变化，改变振弦的振动频率。测量仪表通过电磁线圈激振振弦，检测感应信号的频率，通过数据采集、分析、处理，可精确测出被测滑坡体结构的裂缝开合度，实现地表裂缝监测。

（3）内部位移监测。

内部位移监测由固定式测斜仪完成。多支固定式测斜仪串联安装在带导槽的测斜管内，与倾斜管同步移动，通过装在每个高程上的倾斜传感器，以监测滑坡体结构物的倾斜、水平位移或沉降变形角度，描述滑坡体结构物的变形曲线。

（4）地下水位监测。

振弦式渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其他混凝土结构物及土体内，测量孔隙水压力或液位，滑坡监测中，将渗压计安装在测压管内，实时监测地下水位变化。

（5）摄像视频监测。

摄像视频监测设备采用激光夜视监控系统、激光照明系统、大倍率长焦距镜头、超低照度的一体化红外摄像机，使用科学的方法，采用先进的手段融合而成。针对滑坡体监测点进行全天候、无盲区、高稳定性的监测。

视频监测配有超低照度彩转黑摄像机，实现白天彩色、晚上黑白的实时监控，在激光照明系统的有效配合下，夜晚可以得到更加清晰的视频效果。激光照明光学系统电动可调，可以实时对激光光斑的照射角度和光斑大小进行调整，实现全过程无盲区夜间监视。摄像视频监测采用共轴微调系统，在变焦全过程中，画面无跑偏或跳动。摄像视频监测支持定时图像抓拍和实时数据访问。

2.2 研究内容

（1）地质灾害安全的监测分析。

系统实现滑坡体的表面位移变形、滑坡体深部位移变形、地下水位、降雨量、视频图像、渗压、降雨量等信息的实时在线监测；对滑坡体沉降、水平位移、水位、形变等进行分析，按照国家有关标准进行相关过程线分析、位势分析、滞后时间分析、沉降分析、水平断面分析、纵断面分析、等值线分析等有关该山体滑坡的安全分析，根据分析结果及历史数据对滑坡体结构的发展进行预测。

系统采用GIS技术实现地质灾害各类监测信息与地理空间位置相结合，实现地质灾害隐患点所有信息在现实地理空间中的直观表现。

（2）地质灾害安全预警、报警与应急处置联动。

滑坡监测系统设有自动预、报警功能，预警分析实现地质灾害监测过程中的辅助管理与决策功能。系统综合分析滑坡体的危险等级、滑坡体周边环境、滑坡体当前状况、以往监测案例经验等因素，确定滑坡体预警限值，监测参数有向危险状态演变的趋势时，系统将针对相关监测内容发出预警信息；监测数据结果超过预设限值时，系统将进行语音、灯光闪烁、文字提示预警、报警信息，自动向地质灾害隐患点监测人、监测责任人、防灾责任人发送预警短信，实现自动通告报警、灾情上报及信息发布等功能。可以有效预防事故，为相关部门提供数据支持，为地质灾害防灾、减灾工作争取时间。

（3）监测系统的运行保障管理。

滑坡监测系统可以实现运行保障管理功能，对构成系统的监测设备、通信链路、监控、报警、供电等设备进行随时（定期）检查校验，对相关操作人员的各个操作环节进行记录留底，对检查留底记录建立运行档案。

滑坡监测系统可以实现数据信息本地储存、监测仪器设备的运行管理功能；将监测到的原始数据和分析处理数据得到的滑坡体的状态数据、时间信息、预警信息等数据存储到数据库，数据库提供历史监测数据作为数据的处理解析的依据；远程对监测仪器设备进行参数配置，对设备进行自检、维修、巡视记录，建立运行档案，确保监控系统能长期可靠运行。

2.3 滑坡监测系统设计路线

滑坡监测管理系统如图1所示。

图1 滑坡监测管理系统

滑坡监测系统主要分为滑坡终端数据监测、滑坡监测管理和系统管理。滑坡终端数据监测部分主要实现地表位移监测、地表裂缝监测、滑坡体内部位移监测、地下水位监测、降雨量监测、视频摄像监测、设备供电、设备安全防护和数据通信传输功能；滑坡监测管理部分实现监测数据分析处理、各类数据报表汇总、设备管理、滑坡预警等功能；系统设置实现系统权限管理配置、组织管理等功能。

3 系统应用发展

滑坡地质灾害会给社会经济以及周边人民群众的生命财产安全带来不同限度的影响与威胁，必须对其予以高度重视。为了进一步加强对滑坡等地质灾害的监控力度，我国对滑坡监测技术进行了全面研究与推广，取得较为显著的效果。随着信息化、智能化等科学技术不断发展，计算机不断更新换代，地质灾害的检测技术已逐步实现高精度、自动化、实时化的监测目标。借助多种先进的技术设备，地质灾害监测技术在信息采集、数据处理、安全预警和应急处置等方面得到巨大提升，高分辨率、高采样技术已成为现实，地质灾害三维采集系统不断完善，智能化传感器进一步发展。

在各类先进技术的加持下，滑坡地质灾害的监测将更加趋于精细化、智能化，地质监测技术部门应不断努力，研发更多高精尖端地质灾害监测技术；进一步完善智能预警系统功能与模型算法，开展结构复杂的滑坡监测预警方法研究，全面提升地质灾害监测预警能力水平。

4 结语

本文以滑坡地质灾害的监测管理研究为主要向导，利用地表位移、地表裂缝、内部位移、地下水位、雨量、视频的监测数据，结合4G、GIS、GNSS空间定位等先进技术，实现对滑坡监测点从空间定位监测到地表内部位移监测，从雨、水监测到视频动态监测的全方位、全天候、自动化、高精度的数据监测管理，实现监测数据的分析比对，为管理人员提供实时、准确的山体位移信息，为滑坡地质灾害实时监测、正确分析处理、预警与应急处置提供有效的技术手段。