科技手段在地質災害監測預警中的應用

張 雷

(貴州省有色金屬和核工業地質勘查局一總隊，貴州 清鎮 551400)

0 引 言

近年，受強降雨因素的影響，泥石流、崩塌、滑坡等相關地質災害情況不斷發生，其具有較強的破壞性，給人們的生命財產安全造成了嚴重威脅。在地質災害監測預警工作中，傳統的監測方式通常為人工現場調查，并對野外地質數據進行收集，但地質災害有著不確定性、隨機性以及突發性的特點，因此采用傳統的監測手段無法滿足實際需求。隨著我國科學技術的快速發展，災害監測預警技術水平也得到了顯著提升。通過將先進的科技手段在地質災害監測預警中加以應用，可以合理構建災害監測預警系統，有效提高對地質災害的監測有效性，并提升預警準確性，為防災減災工作開展提供參考依據，使人們的生命財產安全得到有效保護。

1 地質災害監測預警的現狀和發展趨勢

1.1 現狀

我國逐漸建立起完善的地質災害防災減災體系。隨著科學技術的快速發展，地質災害監測預警裝備也得到了進一步更新和完善，由原本的埋樁、刷漆、貼片等方式逐漸轉變為以傳感器為基礎的監測網絡。與此同時，我國在地質災害監測預警中有效融入了先進的科學技術手段，如機載航拍、高精度遙感等，并結合地面調查核實有效組成了三查體系。在監測方法上，具體包括設站觀測法、遠程監測法以及儀表觀測法等。不同的監測方法與技術往往具有一定的局限性，當監測參數較為單一時，無法對災害發生的整體過程進行捕獲，而且相關監測裝置的結構比較龐大。除此之外，由于受到監測手段以及精度等方面的限制，因此還存在許多地質災害隱患未得到及時發現。對于發現到的災害點，由于受到經費方面的限制，因此未能有效落實地下勘察工作，無法對其發展規模、變化以及性質等進行準確把握[1]。

1.2 發展趨勢

針對地質災害監測預警的發展趨勢展開分析，具體體現在：①監測技術由原本的單一技術逐漸轉變為多基立體化技術，具體包括天基、地基、空基等；②監測傳感器發展逐漸向著數字化和智能化的方向轉變；③相關監測手段由原本的重視位移監測，逐漸轉變為因果并重的發展趨勢；④在采集與分析數據時，需要實現數據的實時獲取，并智能化、網絡化以及模型化的處理相關數據；⑤地質災害監測預警有效集合了信息管理、預報預警、危險評估、應急響應與指揮、專業監測等相關功能，可以科學化、標準化的開展地質災害防治工作[2]。

2 3S技術在地質災害監測預警中的應用

2.1 全球衛星導航定位系統的應用

在監測地質災害時，其監測對象為地質體形變，需要結合形變量大小對災害發生概率加以推測。通過應用全球衛星導航定位系統，可以在對已知動態衛星瞬時坐標的基礎上，利用靜態差分的相對定位技術，對衛星和接收機天線間的距離進行動態計算，從而對被測物體的空間位置加以明確。該技術有著較高精度，而且可以避免受到天氣條件的干擾，對點的三維坐標加以測定，實現全天候的實時監測。在對變形監測網進行布置時，系統各個監測站不需要對通視條件進行考慮，因此可以使許多轉點得到省略，使野外測量的實際工作量得到減少，對地面沉降以及滑坡等相關災害監測十分適用。但相關工作人員需要注意，在對監測站進行選擇時，需要確保周圍無信號干擾物，如無線以及高壓線等，同時還需要排除信號反射物，避免產生多路徑效應。在地質災害監測過程中應用此系統，應在形變區域外對穩定點進行選擇，并以此來建立參考基準站。在測量區需要結合測區大小和項目監測要求，對監測站合理進行布設。例如，在對滑坡進行監測時，需要合理選取監測點，一方面要對滑坡體的變形量以及方向進行反映，另一方面還應對滑坡形變速度和規模加以體現。對于監測站以及基準點所檢測到的數據，可以采用物聯網通信技術向服務器當中傳輸原始數據，并利用相關監測軟件來結算和處理數據，從而對監測站和基準站間的絕對位移加以明確[3]。

2.2 遙感技術的應用

對于遙感技術，其需要采用傳感器對目標物進行遠距離探測，并獲取相關的物電磁輻射信息，在具體分析后得出相應結論。此技術有著周期短、范圍廣、宏觀性強等優勢。在地質災害監測預警中應用遙感技術，可以有效實現動態對比和直接解譯，而且還能夠判讀影像，對地質災害的發生背景進行調查與分析，從而對其發生可能性加以預測，并采取有效的解決對策，對災害風險加以評估。在抗災和治災過程當中，相關工作人員可利用遙感影像對災害發生后的地區情況加以獲取，并對災害發生等級、范圍和種類等進行明確，為救援人員提供詳細的災情信息。在對遙感技術進行應用時，需要依據當地植被狀況、地面坡度以及降雨量等因素展開分析，對全部可利用信息加以整合，從而使災情分析工作質量和效率得到有效提高[4]。

2.3 地理信息系統的應用

通過應用地理信息系統，可以有效管理與分析相關數據，并無縫銜接多數的地質信息數據，有效集成多元數據，結合實際需求進行專題顯示。在地質災害監測預警中應用地理信息系統，具體包括3個層次，分別為數據層、邏輯層、表示層：①數據層能夠輸入、管理、存儲以及集成地質數據，相關數據的來源十分多樣，具體包括文本、圖像、空間地圖等數據。通過對地理信息數據庫加以利用，可以使來源不同的數據得到有效集成，并發揮出各類數據的最大價值；②邏輯層可以融合分析數據層當中的相關數據，并展開空間分析，對各影響因子進行充分考慮，合理構建地質災害預測模型。在此基礎上，還可以進一步預測災害發生等級與區域，從而為防災減災工作開展提供依據；③表示層可對用戶所顯示的專題信息加以利用，并具有歷史查詢、數據檢索、輸入以及管理等相關功能，準確分析地質災害的發生因素，合理構建三維空間模型，直觀顯示災害區。結合最終的預測結果，工作人員可以采取有效的防災減災措施[5]。

3 地質災害監測預警系統的功能和實現

該文以安龍縣灑雨鎮聾堡村聾上、聾下組不穩定斜坡監測項目為例展開分析，該次自動監測工作的目的在于，結合地質災害隱患點的變形特征、影響因素，開展專門性的監測預警工作，從而使預警能力得到提升，有效管控隱患點，使地質災害所造成的傷亡以及經濟損失得到降低，有效保證人們的生命財產安全。在實際開展地質災害監測預警工作時，需要深入分析項目區的穩定性現狀、成因機制特征，并對不穩定斜坡變形破壞的發展規律和趨勢加以掌握，明確斜坡形變或特征，為防災減災工作開展提供有力依據。與此同時，還需要對斜坡的地質環境特征以及類型進行充分研究，對其形成機制、誘發因素、活動方式等加以分析，對斜坡穩定性進行評價。相關工作人員應對斜坡區的地質資料危害對象范圍，現場調查情況等加以搜集，對自動監測實施方案合理進行編制。在此過程中需要確保各個監測設備能夠獨立運轉，并有效實現數據的互通共享。該次調查區主要位于安龍縣灑雨鎮聾堡村組南西側斜坡，有公路直達，交通便利。該縣屬亞熱帶季風濕潤氣候區，年平均氣溫15.3℃，年平均降水量為1 195.4 mm，5-10月降水量984.8 mm。安龍縣境內屬于珠江流域，而南盤江是安龍縣和廣西之間的界河，區內沒有較大的地表水體，通常為季節性小溪溝，在雨季具有較大水量，而旱季的水量相對較少，甚至存在干涸現象。從地形地貌角度來看，當地為侵蝕溶蝕低中山溝谷地貌，地形坡度為15～30°，總體地勢呈現北高南低，調查區北西側的坡頂為最高點。此不穩定斜坡位于灑雨鎮聾堡村聾上、聾下組，坡向200°，坡度15°～30°，巖層產狀為165°∠7°，長約100 m，寬約200 m，厚約1～3 m，規模等級為小型，對當地居民的生命財產安全具有嚴重威脅，險情為中型。

3.1 地質災害實時監測數據收集

在地質災害的自動化監測過程當中，需要有效實現地質數據的自動采集，從而為預警模型的構建打好基礎。通過監測終端可以對相關實時數據進行獲取，并利用GSM等向監控中心傳輸具體數據。在這之后，可將數據有效匯總到數據服務器中，并對其進行結算與存儲，為預警信息的發布提供參考資料。數據采集終端系統可通過泥位、降雨量、裂縫、地表位移、深部位移等監測傳感器來有效采集數據[6]。

(1)深部位移監測。在監測不穩定斜坡時，需要針對垂直坡面進行鉆孔處理，并且進行安裝。在鉆孔與測斜管間應采取翻漿方式，注入相應比例的水泥砂漿，從而使測量結果的準確性得到保證。

(2)地表位移監測。通過監測地表位移可以對滑坡體形變方向以及位移量等進行掌握。相關工作人員需要結合實際情況對監測站進行布設，并要確保監測站能夠對衛星信號長期連續的進行接收，通過數據通信網絡對觀測數據加以發送，并由監控中心的相關解算軟件對站點空間坐標進行差分解算，從而對其形變情況加以監測。

(3)降雨量監測。降雨量大小與地質災害發生具有密切聯系。通過相關統計可以發現，強降雨或暴雨所引發的地質災害，其發生概率大約為85 %。所以需要在監測區對自動雨量監測站進行安裝，有效實現氣象監測，并對雨量數據及時傳達，從而預判地質災害的發生可能[7]。

3.2 監測數據應用與監測預警

在具體監測過程當中，由于監測環境復雜多變，因此觀測數據容易受到影響。為使觀測數據得到有效利用，一般會對更大閾值進行設置，從而對更多的粗插值和周跳進行探測。但一些殘余小周跳和粗糙仍會影響到監測數據的實際使用，進而降低定位精度。在使用濾波器后，可以針對原始數據有效實現去噪處理。在地質災害監測預警過程當中，需要結合監測數據，來確定不同的災害類型，并對預警閾值加以明確。監測終端所獲取到的監測數據，可以向數據服務器有效傳輸，并對其進行去噪處理，然后輸入到預警分析模型當中，展開具體的計算和分析，從而得到最終結果。一旦結果達到設定閾值以上，則可能會有地質災害情況發生。在此情況下需要對系統的信息推送功能加以利用，向工作人員發送預警信息，并采取有效措施對地質災害加以預防，從而降低其所造成的傷亡與財產損失[8]。

4 結 語

綜上所述，在地質災害監測預警工作中需要有效采用先進的科技手段，并結合監測區的實際情況，合理構建地質災害監測預警系統，實時采集地質災害的相關監測數據并展開數據分析，為災害預測提供依據，保證災害預警的時效性，進一步提高防災減災工作質量。與此同時，相關災害監測和預警部門需要針對工作人員的專業素質加以提高，確保其能夠正確掌握和應用相關科技手段發揮出科學技術的重要作用，全面監測地質災害，及時做出預警，降低地質災害對人們生命和財產帶來的影響。