初论地质灾害监测预警体系建设

江鸿彬

(湖北省自然资源厅，湖北 武汉 430071)

中国地质灾害多发，有近1/3的自然灾害损失是由地质灾害造成的，国务院于2003年、2006年、2011年先后颁发了《地质灾害防治条例》、《国家突发地质灾害应急预案》、《关于加强地质灾害防治工作的决定》。2016年7月28日习近平总书记提出关于防灾减灾救灾“两个坚持”“三个转变”的重要论述(“两个坚持”，即坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一；“三个转变”，即从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变)。2017年将“加强地质灾害防治”首次写入中国共产党第十九次全国代表大会报告。新时代对地质灾害防治提出了更高的要求，如何及时发现识别风险、监控感知风险，有效应对风险，监测预警成为地质灾害防治的重要环节。本文通过梳理地质灾害监测预警发展状况与存在的问题，从整体性、系统性角度就监测预警体系构架和主要建设内容进行分析，着力推进监测预警体系建设的完善。

1 发展现状与存在的问题

1.1 发展现状

关于滑坡灾害描述，最早可追溯到《史记》。而目前有记录系统开展地灾监测的国家是瑞士，自1880年开始该国对一个湖岸滑坡进行了监测，历时55年直至1934年监测工作才结束[1]。中国系统开展地质灾害防治研究与监测始于建国后，主要是在重大基础工程建设上。1951年针对宝天铁路路基地质灾害，西北铁路干线工程局成立塌方流泥研究小组；1956年铁道部基本建设总局委托兰州铁路局成立塌方研究站，以宝兰铁路的滑坡等路基病害为对象展开观测和研究，并在7月针对刚接轨就断道的宝成线成立塌方滑坡委员会[2]；1961年中国科学院在原东川矿务局、铁道部第二勘察设计院、铁道部科学研究院西南研究所、中国科学院兰州冰川冻土研究所和中国科学院成都山地灾害与环境研究所等基础上，组建了东川泥石流观测研究站；1970年10月成立了湖北省西陵峡岩崩调查工作处，开展链子崖危岩体、新滩滑坡监测等工作。

随后地灾监测预警经历了三个阶段：①群测群防阶段。在“国际减灾十年”推动下，1995年全国推广湖北首创的以属地为主、发动所在地群众通过日常巡排查和简易观测的群测群防方法。②重点地段专业监测和区域气象风险预警预报阶段。2000年后开展了以三峡库区地质灾害专业监测为代表的重点地段专业监测；2003年进行了全国和省级地质灾害气象风险预警预报。③群专结合阶段。2016年全国开展地灾群专结合防治措施的代表是湖北的“四位一体”网格化管理和重庆的“四重网格”管理。2020年自然资源部编制了《地质灾害防治三年行动实施纲要》,着力提升科技支撑，助力地质灾害防治“三年行动”，组织研发经济型、普适性监测预警设备，构建早期识别中心等，朝着专群结合阶段发展。

1.2 存在的问题

纵观地质灾害监测预警发展过程，当前地质灾害监测预警工作存在以下问题：①大多从气象风险预警、专业监测等专项措施展开，尚存在整体规划、体系化布局不足；②大多从已知隐患点入手，而对区域持续强降水和局地环境条件强烈改变区导致的地质灾害集中式爆发，监测预警不足；③众多专业监测隐患点变形不大，而监测范围外高位远程重大地质灾害却时有发生；④大部分地区仍以群测群防及群专结合监测预警方式为主，科技水平普遍不高。

2 监测预警体系建设

地表岩土在重力作用下不断趋下性，人类活动的广度、强度增强，都决定了地质灾害发生发展的动态性、隐蔽性、突发性，给地质灾害监测预警带来了挑战。如何早发现、早预警、早防范成为关键，建立完善的监测预警体系成为落实从减少灾害损失向减轻灾害风险转变的有效措施。

2.1 指导原则

地质灾害监测预警体系建设应着力早发现、早监测、早预警，从管理和技术层面双管齐下，整体规划、体系化布局。管理上实行分级管理、因地制宜、顶层设计、统筹规划，构建起政府领导、属地为主、部门协同、社会参与、互联互通的组织保障体系。技术层面上应提高科技水平，利用现代科技手段，构建点面融合、人技配合、专群结合、信息综合、软硬整合、天空地一体的监测预警体系。

2.2 总体架构

地质灾害监测预警体系的核心是发现、感知、跟踪、评估、预测预警风险，采取基于信息获取、传输、存储、处理、分析、辅助决策、预警预报等体系化措施，以组织保障体系为基础、监测探测系统发现风险隐患为核心、信息管理系统为重点、预警预报系统为关键，从管理层面和技术层面[3]整体性、系统性构建(图1)。

图1 地质灾害监测预警体系总体架构

2.3 组织保障体系

组织保障体系是地质灾害监测预警体系的基础，从人员、经费、物资、体制、机制、安全等方面保障整个体系的正常运行，构建组织管理、法制规范、基础网络、安全保障等组织保障体系。

2.3.1组织管理体系

组织管理体系作为地质灾害监测预警体系的主体，应从组织层面实行政府领导、分级管理、部门协作[3]、社会参与，从管理层面开展群测群防、群专结合，进而通过购买服务的方式构建专群结合体系。湖北省在群测群防基础上升级为以行政村为网格，乡镇负责牵头、村委会具体组织、自然资源所协调、专业技术单位指导支持的群专结合的地质灾害“四位一体”网格化管理体系(图2)，很好地解决了基层专业技术人员缺乏的困境。

图2 监测预警组织管理体系结构图

2.3.2法制规范体系

有了健全的组织管理体系，还要有驱动该体系的“软件”，法制规范体系是地质灾害监测预警体系秩序规则的基础保障。围绕监测预警工作的组织管理、项目管理、风险管理等全过程，需要不断完善规章制度、技术规范体系，统一工作程序方法、数据格式、信息接口等，以满足建设程序规范、质量有保证、运行符合要求、预警预报有规定的地灾监测预警体系的需要。

2.3.3基础网络体系

基础网络体系是地质灾害监测预警体系的信息传输保障基础，应充分集成发挥已有政务网、专业网、互联网等通讯(信)网络系统，整合云基础设施及政务云、大数据、云资源，形成集约、安全、高效和便捷的基础网络体系。

2.3.4安全保障体系

安全保障体系是地质灾害监测预警体系的运行安全保障基础，重点涉及信息安全、网络安全、系统安全、人员设备安全等，应从人员队伍、装备资金、技术措施“人防、物防、技防”三个层面，建立整体安全、技术与管理并重，分级与多层保护和动态管理的安全保障体系。

2.4 监测探测系统

监测探测系统是地质灾害监测预警体系的核心，是地质灾害所处环境与变形发展信息获取的途径，主要负责变形发展信息的获取、采集和传输。其按方式可分为群专结合动态人工“三查”(排查、巡查、核查)，专业监测(人工仪器监测、自动监测)；按范围可分为隐患点，重点区段(高风险区)，区域(全国、省域、市域、县域)地质灾害气象环境监测；按手段可分为天、空、地(含地表、地下)等。

2.4.1动态排查、巡查、核查系统

自然环境与社会环境及人类活动的动态性决定了地质灾害的发生发展的动态性，也决定了监测预警工作的实时性、持续性。多年群测群防和“四位一体”网格化管理实践表明，充分发挥受威胁基层组织、群众和专业技术单位的作用，通过观察(测)、地面测绘、简易测量等手段，组织开展重点区域地质灾害隐患调查核查、常态巡查与汛期或重点时段动态排查，及时发现并动态跟踪隐患发展，是行之有效的措施。

2.4.2专业监测系统

专业监测系统是在人工宏观巡查发现，经专业人员现场调查确定，存在变形破坏风险的隐患点，按危害程度特点分Ⅰ-Ⅳ级，利用各种现场传感器、探(观)测设备，构建的人工或自动监测网络系统；按监测内容分为应变、应力、孕灾环境监测(降雨、地下水、孔隙水、地声等)等，一般由监(观)测点、监测网(站)、信息传输汇总等系统构成。

2.4.3重点区域监测系统

除高位远程、区域性群发地质灾害，以及专业监测点外、无人区引起的重大地质灾害需要进行监测预警外，对于人迹罕至、地面调查困难等风险地段的监测预警也十分必要。利用不同尺度地质环境和地质灾害调查成果，基于星载或机载InSAR、LiDAR等对地观测监测技术，构建重点区域地质灾害风险监测预警系统，是行之有效的解决方案。该系统一般由隐患观测、形变信息提取、识别(判识)分析、现场核查评价等构成。

2.4.4气象环境监测系统

气象环境监测系统是通过分布在各地的监测站点所构成的监测网络，基于卫星、探空雷达、各种传感器与人工巡视等，对诱发与影响地质灾害的降水、台风、地震、人类活动等主要因素进行监测预警的系统。该系统一般由监测探测网络系统、数据存储与处理系统、信息管理系统等构成，按照事权职责由水利、气象、地震等部门组织部署，通过政府协调，与应急、气象、水文、地质、地震等部门单位签订战略协作协议，直接获取相关共享信息。

2.5 信息管理系统

信息管理系统是地质灾害监测预警体系的重点，通过现代网络、信息技术纵向联通国家、省、市、县、乡、现场(调查人员、隐患监测点)，横向联通气象、水文、应急等相关部门和技术单位，空间联通各种监测探测、预警预报系统，由防治指挥、信息管理、应用服务、数据中心构成(图3)。

图3 监测预警体系关系图

2.5.1防治指挥系统

地质灾害防治指挥系统是监测预警体系的中枢，通过基础网络系统实现与各级政府、自然资源部门及相关业务主管部门、监测预警现场的互联互通，以信息管理系统为支撑，为地质灾害行政综合管理及防治工作提供指挥调度、会商服务、值班报送、信息传达等。该系统一般由指挥调度、组织体系、远程会商、决策支持、值班值守、政务服务等构成。

2.5.2信息管理系统

信息管理系统是监测预警体系的枢纽，是在基础网络系统基础上支撑体系各系统的纽带，为监测预警提供数据信息的统计、处理、分析、运用平台。其以数据中心为基础，支撑防治指挥系统、应用服务系统。该系统一般由基础信息、信息分析、风险评估、防灾减灾、信息服务、运行维护等构成。

2.5.3应用服务系统

应用服务系统是地质灾害监测预警体系的重要组成部分，按服务对象可分为政务管理、技术业务、公众防灾等，为政务防治管理提供数据、报表、决策等支持，为技术业务提供统计、查询、分析、评估等支撑，为公众防灾宣传、培训和预警预报提供服务。该系统一般由各项应用工具、公共网页、检索查询系统等构成。

2.5.4数据中心

数据中心是规范组织、存储交换、管理共享等各种地质灾害监测预警体系相关数据信息的仓库，也是大数据的管理工具，按照“物理分散、逻辑集成”原则，为体系数据快速检索查询、数据挖掘、联机分析处理等提供保障。通常由基础数据库、操作数据库和数据仓库、交换系统等构成。按基本结构可分为物理、概念、用户三个层次；按数据信息产生阶段可分为源数据层、操作处理层、分析处理层和服务层等；按类型可分为基础地质环境信息、监测预警信息、应急处置信息、治理搬迁信息，以及图件、数据、文本、扫描件等。

2.6 预警预报系统

预警预报系统是以信息管理系统为支撑，建立在对监测信息进行综合评估预测的基础上。按范围可分为地质灾害气象风险预警预报(区域)，重点区域预警预报，隐患点(单体)预警预报；按内容可分为时间预警预报(风险隐患)，空间预警预报(重点区域)，强度预警预报，以及现场自动预警预报、人工预警预报；按形式分为新闻媒体、通信、官方公告等；按对象可分为公众、监测人员、防灾减灾管理人员等；按结构分为数据管理、预警模型、预警指标、预警分析、结果制作、信息发布等。

2.6.1气象风险预警预报系统

大多数地质灾害的发生发展均与降雨有较大的关系。中国自2003年开始地质灾害气象风险预警预报以来，已经历了隐式统计预警、显式统计预警和动力预警[4]三代模型，并逐步向小区域化、精细化、智能化发展，为防灾减灾发挥了突出作用。该预警预报模型以数据中心和信息管理系统为基础，结合地质环境，实现气象信息共享，构建地质灾害气象风险预警预报模型和指标体系，运用现代信息技术和预测理论预警评估，按照信息发布有关规定程序，通过预警预报发布系统及时发布预警预报信息的防灾系统。该系统一般由数据管理、预报分析、预报制作、预报发布、显示终端等构成。

2.6.2重点区域风险预警预报系统

重点区域风险预警预报系统是以地质环境基础调查、重点区域监测为基础的展示系统，经综合信息管理系统预测评估与规定程序审批，结合并利用气象风险预警预报系统，以官方门户网站、微信公众号，以及面向社会公众的电视台、广播、短信等媒体为载体的预警预报信息发布系统。该系统一般由数据管理、信息提取、预测分析、预报制作、预报发布等构成。

2.6.3隐患点预警预报系统

隐患点预警预报系统重点针对威胁对象，以地质灾害气象风险和重点区域预警预报为基础，根据信息管理系统风险评估和监测预警管理程序与审批，通过人工或自动方式现场发布的预警预报系统。一般按方式可分为人工与智能、现场与网络等，包括巡查监测人员紧急情况下的鸣锣、警报等应急处置预警预报，以及部署在现场的监测设备自动触发的预警预报、通过审批在现场预警预报终端或相关人员手机上发布的信息等。

2.6.4 预警预报信息发布系统

预警预报信息发布系统是地质灾害监测预警体系的端口，主要由预警预报信息编辑报批系统、分发地址对象库、信息发布系统与显示终端等构成。按发布形式可分为点式发布、面式发布；按发布方式可分为自动发布、人工发布等。点式发布重点针对隐患点威胁范围对象、相关管理或监测技术人员等，通过部署在现场警报系统、基层乡政府和村委会广播站、电子大屏等实现预警预报的发布方式。面式发布主要针对重点区域和气象风险等，利用官方门户网站、微信公众号，以及面向社会公众的电视台、广播、短信等媒体发布的预警预报信息。

3 结语

(1)地质灾害监测预警体系是涉及组织保障、监测探测、信息管理、预警预报的大系统，以早发现、早监测、早预警为核心，应整体规划、体系化构建。

(2)组织保障体系是地质灾害监测预警体系的基础，涵盖组织管理、法制规范、基础网络、安全保障等，应创新管理、系统化组织。

(3)监测探测系统是地质灾害监测预警体系发现风险隐患的核心，包含隐患“三查”、专业监测、区域监测、气象环境监测等，应点面结合、科学化部署。

(4)信息管理系统是地质灾害监测预警体系的重点，集成防治指挥、信息管理、应用服务、数据中心等，应实现智能、信息化布置。

(5)预警预报系统是地质灾害监测预警体系的关键，整合气象风险、重点区域、隐患点预警预报和信息发布等系统，应覆盖全面、规范化管理。