基于北斗卫星的地质灾害实时监测系统研究与应用

梁寿胜

广东省国土资源测绘院 广东 广州 510599

1 监测预警系统总体设计

1.1 监测系统工作原理

北斗卫星应用在地质灾害实时监测系统中时，该监测系统内包含了北斗高精度定位技术、计算机技术、网络通信技术的应用，这些技术使得监测系统兼具多方面的优势，能够满足全天候、动态化的监测目标，可对所采集到的地质灾害信息开展存储、分类、提取与统计，结合分析结果来识别出地质灾害的发生可能性、影响程度[1]。

北斗卫星的地质灾害实时监测系统建设时，需始终坚持适用性、可靠性、先进性的要求，加强对被监测区域内特殊地质条件、地形情况的分析，系统功能的设计上，应以通用化、系列化、模块化的思想来指导建设，做好细节优化，使得该监测系统可稳定、可靠运转，降低故障概率。监测系统内除了要使用先进的技术，还需配备现代化的设备和设施。

北斗卫星系统支持下的地质灾害实时监测系统，在系统的运行过程中，每个北斗基准站与监测站之间要建立联系，接收北斗定位信号，在接收到该信息以后，就可将数据和信息全面存储起来，在光纤和无线通信条件下，这些数据可及时被上传到监控中心。而布设在监控中心的高精度北斗地质灾害数据处理中心软件，可根据需求对这些数据开展专业化处理，处理过程包含了解算和分析过程，所得到的数据处理结果，可用于地质灾害的分析和预警[2]。

1.2 监测系统构架

北斗卫星地质灾害实时监测系统中，主要包含了监测站系统、数据传输子系统、数据处理和控制子系统、辅助设备，这些不同的构成部分，可在监测系统的运行过程中，保持不同子系统之间的高度配合，进而来完成被监测区域的监测任务。首先，监测站系统内包含布置在可能存在地质灾害危险区域的监测站和监测站附近的基准站；其次，数据输出子系统中，不论是基准站还是监测站，都采用的是无线传输方式；第三，数据处理和控制子系统中，包含有网络安全、服务器和软件；最后，辅助设备内包含的设备种类繁多，主要有外场机箱、供电和不间断电源、防雷设施。监测网中的每个北斗接收机所输出的原始数据，包含有北斗解算的载波相位数据、星历数据，控制中心以每台北斗接收机所对应的IP地址、端口号作为基准，也就可在监测的过程中，获得关于每个监测点的原始实时数据流。

2 子站系统设计

子站控制中心中包含有多台计算机，且存在有软件、通信设备、宽带网、局域网的配备，在系统的运行过程中，控制中心可以对每个信号通道的参数都加以科学设定，主要包含通道开/关选择、时间信息，并依据监测系统的总体运行要求，选定最为恰当的工作方式、数据采集方式。

2.1 子站系统架构

北斗卫星的地质灾害实时监测系统子站设计中，为保障子站系统可在监测工作中发挥其应有的作用，就需要进行子站系统架构的科学选择，比如，可采用Pisa服务框架调用API接口获取点位信息的DGPS数据架构。

2.2 硬件平台

控制中心内配备了各种的设备设施，这些设备设施对于运行环境有着极高的要求，在开展设计工作时，需做好防潮、防尘和降温处理，在条件允许的情况下，需将万维网络接入其中，以达到远程连接和控制的目标。此外，为保障硬件平台的功能实现，在中心应进行专用机柜、服务器电脑、显示设备的科学配置，但需保障所配备的这些设备均可以符合有关规定，保障规格型号的科学性、功能的完整性。监控中心的布局要合理，所配备的设备应规整，相关人员需根据整体的要求，安排专人复杂对运行环境加以管理，保障环境温度、湿度等参数都可以符合设备运行条件。一般情况下，对于监控中心而言，监控中心环境温度应保持在20～30℃之间，湿度不应超过85%。

2.3 软件部署

2.3.1 气象广域监测模块。根据地质灾害的发生特点，我国的很多地质灾害都是由气象因素所导致，比如，在强降雨天气下，极易发生滑坡、泥石流，因此，北斗卫星支持下的地质灾害实时监测系统，在软件部署方面，需建立气象广域监测模块，相关人员可在地质灾害的监测过程中，开展降雨监测结果查询、地质灾害气象风险预警结果查询、预警报告下载，在天气情况掌握的基础上，也就可对区域的地质灾害加以有效分析、识别和预警，该监测系统可每天两次对未来24h和72h的地质灾害开展报告发布。

2.3.2 GNSS单体监测模块。北斗卫星地质灾害实时监测系统的软件部署方面，GNSS单体监测模块也是重点的构成部分，根据该模块的功能，可在地质灾害监测和预警的过程中，兼具导航卫星系统单体监测结果查询、预警报告下载、预警信息展示的多重功能[3]。在该模块的监测功能发挥时，需利用GNSS和地基增强网，来完成对被监测区域的地质灾害GNSS单体监测，此技术支持下的监测精度非常高，基本可达到mm级。在监测工作的进行中，可根据相应的划分标准，比如，可以监测区域、监测时间，由系统自动完成对GNSS单体监测结果的查询和显示。

2.3.3 数据管理模块。监测系统的实时监测和灾害预警中，需根据有关的数据处理结果，来保障决策的科学性，因此，在软件布设环节，也需根据地质灾害实时监测系统的设计要求，进行数据管理系统的全面优化，确保在系统实施地质灾害实时监测时，一切的数据采集、存储和处理都更为便捷且高效。数据管理模块中应包含隐患点数据粗粒、边坡稳定性分析报告管理、每日预警报告管理方面的内容，以通过对地质灾害监测和预防中的各种数据采集、处理和分析，来提高预警结果的可靠性。在现代化技术支持下，数据管理模块中的数据技术应用，可使得系统在监测工作的开展中，能够将与地质灾害相关的数据和信息实施二维或者三维的叠加展示、浏览、查询与管理。

2.3.4 信息报送模块。实时监测系统的构建虽可满足全天候、全方位的监测，但为实现对各种监测数据和信息的利用，就需要在监测的过程中保障信息报送的及时性，这就要求在软件部署方面，需根据信息传输要求，科学进行信息报送模块的设置，该模块可具备灾情上报、附件上传和下载、灾害审批等功能，使得在监测系统的灾害监测中，有关人员可利用这一模块与其他模块的配合，来获得可靠的监测结果。

3 结束语

地质灾害的发生具有突发性，随着技术的不断进步，一些地质灾害可在现代化技术的支持下实现科学预警，经由北斗卫星技术所形成的实时监测系统，可在地质灾害监测与预警中发挥有效的作用，减小灾害损失，未来需加大对北斗卫星地质灾害实时监测系统优化方面的研究。