“天罗地网”锁“恶龙”——广西遥感中心运用立体多源观测体系开展地质灾害监测

●杜小品，李凤娟

＜＜＜项目所在矿山一角 梁明月/摄

过去有句老话：“走龙垮山，龙一过，山就垮！”所谓“走龙”，就是大型滑坡、泥石流等地质灾害。广西地处云贵高原东南边缘，山地丘陵和岩溶地貌广布，地层岩性复杂，气候温暖，降雨丰沛，地质灾害发育类型多样；农村地质灾害隐患点多面广、城市地质灾害隐患点比较集中，岩溶区危岩和岩溶塌陷地质灾害危害大，山地丘陵区崩塌、滑坡、泥石流等多发、群发，台风暴雨型群发性地质灾害频发。

移山湮谷、地移村掩，让人望而生畏的地质灾害长期威胁着人民的生命财产安全。尽可能全面识别、发现这些地质灾害藏身的地方，“锁”住它们的“孕育”变化，提前主动防控，尽量不让它们“成长”为危害人民生命和财产安全的“恶龙”已成当务之急。2020年，广西遥感中心（以下简称遥感中心）的“驯龙”高手织就了“天—空—地”一体化的“天罗地网”，曝光那些潜行于地底、暴起肆虐的“恶龙”的“行踪”，让“恶龙”在日益提升的科技水平面前无处遁形。

“恶龙”潜山间 踪迹却难寻

据气象部门预测，2021年及未来一段时间，极端天气事件趋多趋强，台风、强降雨特别是局部地方强降雨多发易发，地质灾害风险加剧。近年来，随着广西经济建设步伐加快，大量的能源、交通、水利水电等基础设施建设以及农村切坡建房等各类工程活动增加，导致对地质灾害隐患点、风险区的风险调查、精准监测、预警的难度也在逐渐增大。

“地质灾害就像隐藏在山林中的野兽，它在哪里出现，在什么时候出现，难以预料。”遥感中心主任何卫军说。地质灾害具有很强的隐蔽性、动态性、复杂性、差异性和不确定性。受资金和技术水平制约，广西地质灾害调查评价精度、深度、广度仍存在差距，需不断深入开展调查和提高预警能力，解决“灾害隐患在哪里”“灾害什么时候发生”的问题。

集“天—空—地”于一体的“天罗地网”

随着地质科技的发展，人们对地质灾害的发育有了专业辨识和描述，即通过工程方法探究地质结构发育程度，也就是钻探取样分析。然而，钻探取样分析应用在地质灾害监测领域，虽可获取丰富的数据，但对大范围地质变动情况掌握并不全面。特别在地质条件变化极大的地方，钻探的深度多1米，获得的数据就截然不同。

随着高新技术的普及，人类迎来了航空航天探测的新时代，航空航天技术也逐渐被应用到地质灾害的检测工作中。2021年8月，由广西遥感中心承担建设的“广西大厂—车河矿区InSAR及北斗地表形变遥感应急监测研究”项目（以下简称大厂项目）中的北斗地表形变监测系统（1个基准站+9个监测站），正式交付河池市南丹县自然资源局和广西华锡矿业有限公司铜坑矿业分公司使用。这标志着大厂项目取得阶段性成果。

南丹县铜坑塌陷区由于地质结构特殊，加上采矿活动频繁，时常有小型塌陷发生。遥感中心针对塌陷区的具体情况，在各监测点上安置GNSS监测站。各GNSS监测站观测的实时三维坐标以无线的方式实时传输到基准站，基准站通过自带程序实时解算出各监测点偏移量，并通过5G或4G信号传输到北斗“云平台”，最终通过数据分析软件自动分析各监测点的变化量、变化趋势，并结合其他监测设备对沉陷区整体的稳定性进行分析。

项目负责人何卫军介绍，项目以大厂—车河矿区为应用示范区，在收集、分析和研究已有地质资料的基础上，开展雷达InSAR地表形变监测、地质环境灾变遥感应急调查与监测、北斗地表形变监测，建立“天—空—地”一体化多源立体观测体系，能有效研究该区域地质灾害成因机理，为相关管理部门开展地质灾害隐患点排查与治理提供基础数据支撑和依据。

“天—空—地”一体化的多源立体观测体系中的“天”，主要是指项目人员建设了航天平台，并搭建高分辨率光学＋合成孔径雷达干涉测量技术（InSAR）的“普查”系统。InSAR技术具有全天候、全天时、覆盖范围广、空间分辨率高、非接触、综合成本低等优点，适用于开展大范围地质灾害普查与长期持续观测。尤其是InSAR具有的大范围连续跟踪微小形变的特性，可借助高分辨率的光学影像对监测范围内曾经发生过明显变形和正在变形的区域进行识别，实现对重大地质灾害隐患的全面普查。

＜＜＜工人在矿山劳作 梁明月/摄

＜＜＜项目组开展野外考察选点 梁明月/摄

“空”主要是指项目人员在航空平台上搭建机载激光雷达测量技术（LiDAR）＋无人机摄影测量的“详查”体系。借助于机载LiDAR和无人机航拍可对地质灾害高风险区、隐患集中分布区或重大地质灾害隐患点的地形地貌、地表变形破坏迹象乃至岩体结构等进行详细调查。无人机航空倾斜摄影测量在成图精度、数据获取等方面具有明显优势，能够快速获取高陡危岩带、高位滑坡泥石流的高清影像和三维模型，能够直观展示灾害体的详细信息，成图精度高。

“地”，主要是指项目人员通过构建地面平台，实现地面调查核实的“核查”体系。通过对地面调查复核以及地表和斜坡内部的观测，能甄别并确认或排除普查和详查结果，实现对重大地质灾害隐患的核查。

“由于光学遥感、InSAR、激光雷达、无人机摄影测量等现代遥感技术都有独自的优势和能力，但也都有各自的条件限制和缺点，所以需要在‘天—空—地’一体化的多源立体观测体系中将它们结合起来，发挥各自的优势。”项目组成员梁明月说。

技术助力 地灾监测预警更精准

大厂项目推进至2021年6月，工作人员以人机交互式解译及野外踏勘综合调查的方式，一共找到研究区大厂—车河矿区内地质灾害隐患点224处，其中塌陷区1处，塌陷区内塌陷坑13个，地裂缝22个，滑坡及不稳定斜坡180个，危岩落石点29处；完成研究区内基于InSAR技术的小基线集形变监测、2020年至2021年度工作区矿产资源开发现状的调查、植被覆盖度反演、热红外温度反演、反立体研究、遥感应急监测演练、北斗地表形变监测等多项任务。

项目技术负责人赖嘉宁介绍，项目人员在取得地质灾害孕灾环境与致灾成因初步成效的基础上，也积极探索了灾变应急监测响应流程。在应急灾害事件发生后，卫星星座可转入应急保障模式，集中卫星和地面资源保障重点区域的通信和遥感需求，可以在15分钟内完成从指令上注到获取初级图像产品的一系列过程，后续再对影像进行流程化预处理，对受灾地区获取的遥感图像进行人机交互解译，极大地提高了广西区内遥感影像响应及获取地灾区域影响范围的效率。

何卫军说：“现在实现‘天—空—地’一体测量，GPS、北斗、航测、无人机都参与其中，获取的数据更精准，也节省了人力物力，大大提高了工作效率，真正实现了地质灾害监测预警从‘人防’到‘人防+技防’的转变，提高‘什么时候发生’的预警能力。”

基于“天—空—地”一体化多源立体观测体系对地质灾害监测进行模拟预警与应急演练，可提升研究区域识别灾害异常信息、快速提取灾害信息的效率，形成可复制、可推广和可应用的“多维监测、三维展示、精细预警、精准应急”多位一体的全天候灾害监测预警与应急抢险全过程决策支撑系统，提高地质灾害监测预警技术精准化水平。目前，赖嘉宁和项目组成员正在总结提炼项目成果，完善可于识别早期地质灾害“初查—详查—核查”的“三查”技术体系，以期将该技术体系推广到更广领域用于地质灾害应急抢险监测。运用“天—空—地”一体化的多源立体观测体系“寻龙”“窥龙”“锁龙”，广西地质人的地质灾害预警能力已经开始放“大招”了。