科技手段在地质灾害监测预警中的应用

张 雷

(贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州 清镇 551400)

0 引 言

近年，受强降雨因素的影响，泥石流、崩塌、滑坡等相关地质灾害情况不断发生，其具有较强的破坏性，给人们的生命财产安全造成了严重威胁。在地质灾害监测预警工作中，传统的监测方式通常为人工现场调查，并对野外地质数据进行收集，但地质灾害有着不确定性、随机性以及突发性的特点，因此采用传统的监测手段无法满足实际需求。随着我国科学技术的快速发展，灾害监测预警技术水平也得到了显著提升。通过将先进的科技手段在地质灾害监测预警中加以应用，可以合理构建灾害监测预警系统，有效提高对地质灾害的监测有效性，并提升预警准确性，为防灾减灾工作开展提供参考依据，使人们的生命财产安全得到有效保护。

1 地质灾害监测预警的现状和发展趋势

1.1 现状

我国逐渐建立起完善的地质灾害防灾减灾体系。随着科学技术的快速发展，地质灾害监测预警装备也得到了进一步更新和完善，由原本的埋桩、刷漆、贴片等方式逐渐转变为以传感器为基础的监测网络。与此同时，我国在地质灾害监测预警中有效融入了先进的科学技术手段，如机载航拍、高精度遥感等，并结合地面调查核实有效组成了三查体系。在监测方法上，具体包括设站观测法、远程监测法以及仪表观测法等。不同的监测方法与技术往往具有一定的局限性，当监测参数较为单一时，无法对灾害发生的整体过程进行捕获，而且相关监测装置的结构比较庞大。除此之外，由于受到监测手段以及精度等方面的限制，因此还存在许多地质灾害隐患未得到及时发现。对于发现到的灾害点，由于受到经费方面的限制，因此未能有效落实地下勘察工作，无法对其发展规模、变化以及性质等进行准确把握[1]。

1.2 发展趋势

针对地质灾害监测预警的发展趋势展开分析，具体体现在：①监测技术由原本的单一技术逐渐转变为多基立体化技术，具体包括天基、地基、空基等；②监测传感器发展逐渐向着数字化和智能化的方向转变；③相关监测手段由原本的重视位移监测，逐渐转变为因果并重的发展趋势；④在采集与分析数据时，需要实现数据的实时获取，并智能化、网络化以及模型化的处理相关数据；⑤地质灾害监测预警有效集合了信息管理、预报预警、危险评估、应急响应与指挥、专业监测等相关功能，可以科学化、标准化的开展地质灾害防治工作[2]。

2 3S技术在地质灾害监测预警中的应用

2.1 全球卫星导航定位系统的应用

在监测地质灾害时，其监测对象为地质体形变，需要结合形变量大小对灾害发生概率加以推测。通过应用全球卫星导航定位系统，可以在对已知动态卫星瞬时坐标的基础上，利用静态差分的相对定位技术，对卫星和接收机天线间的距离进行动态计算，从而对被测物体的空间位置加以明确。该技术有着较高精度，而且可以避免受到天气条件的干扰，对点的三维坐标加以测定，实现全天候的实时监测。在对变形监测网进行布置时，系统各个监测站不需要对通视条件进行考虑，因此可以使许多转点得到省略，使野外测量的实际工作量得到减少，对地面沉降以及滑坡等相关灾害监测十分适用。但相关工作人员需要注意，在对监测站进行选择时，需要确保周围无信号干扰物，如无线以及高压线等，同时还需要排除信号反射物，避免产生多路径效应。在地质灾害监测过程中应用此系统，应在形变区域外对稳定点进行选择，并以此来建立参考基准站。在测量区需要结合测区大小和项目监测要求，对监测站合理进行布设。例如，在对滑坡进行监测时，需要合理选取监测点，一方面要对滑坡体的变形量以及方向进行反映，另一方面还应对滑坡形变速度和规模加以体现。对于监测站以及基准点所检测到的数据，可以采用物联网通信技术向服务器当中传输原始数据，并利用相关监测软件来结算和处理数据，从而对监测站和基准站间的绝对位移加以明确[3]。

2.2 遥感技术的应用

对于遥感技术，其需要采用传感器对目标物进行远距离探测，并获取相关的物电磁辐射信息，在具体分析后得出相应结论。此技术有着周期短、范围广、宏观性强等优势。在地质灾害监测预警中应用遥感技术，可以有效实现动态对比和直接解译，而且还能够判读影像，对地质灾害的发生背景进行调查与分析，从而对其发生可能性加以预测，并采取有效的解决对策，对灾害风险加以评估。在抗灾和治灾过程当中，相关工作人员可利用遥感影像对灾害发生后的地区情况加以获取，并对灾害发生等级、范围和种类等进行明确，为救援人员提供详细的灾情信息。在对遥感技术进行应用时，需要依据当地植被状况、地面坡度以及降雨量等因素展开分析，对全部可利用信息加以整合，从而使灾情分析工作质量和效率得到有效提高[4]。

2.3 地理信息系统的应用

通过应用地理信息系统，可以有效管理与分析相关数据，并无缝衔接多数的地质信息数据，有效集成多元数据，结合实际需求进行专题显示。在地质灾害监测预警中应用地理信息系统，具体包括3个层次，分别为数据层、逻辑层、表示层：①数据层能够输入、管理、存储以及集成地质数据，相关数据的来源十分多样，具体包括文本、图像、空间地图等数据。通过对地理信息数据库加以利用，可以使来源不同的数据得到有效集成，并发挥出各类数据的最大价值；②逻辑层可以融合分析数据层当中的相关数据，并展开空间分析，对各影响因子进行充分考虑，合理构建地质灾害预测模型。在此基础上，还可以进一步预测灾害发生等级与区域，从而为防灾减灾工作开展提供依据；③表示层可对用户所显示的专题信息加以利用，并具有历史查询、数据检索、输入以及管理等相关功能，准确分析地质灾害的发生因素，合理构建三维空间模型，直观显示灾害区。结合最终的预测结果，工作人员可以采取有效的防灾减灾措施[5]。

3 地质灾害监测预警系统的功能和实现

该文以安龙县洒雨镇聋堡村聋上、聋下组不稳定斜坡监测项目为例展开分析，该次自动监测工作的目的在于，结合地质灾害隐患点的变形特征、影响因素，开展专门性的监测预警工作，从而使预警能力得到提升，有效管控隐患点，使地质灾害所造成的伤亡以及经济损失得到降低，有效保证人们的生命财产安全。在实际开展地质灾害监测预警工作时，需要深入分析项目区的稳定性现状、成因机制特征，并对不稳定斜坡变形破坏的发展规律和趋势加以掌握，明确斜坡形变或特征，为防灾减灾工作开展提供有力依据。与此同时，还需要对斜坡的地质环境特征以及类型进行充分研究，对其形成机制、诱发因素、活动方式等加以分析，对斜坡稳定性进行评价。相关工作人员应对斜坡区的地质资料危害对象范围，现场调查情况等加以搜集，对自动监测实施方案合理进行编制。在此过程中需要确保各个监测设备能够独立运转，并有效实现数据的互通共享。该次调查区主要位于安龙县洒雨镇聋堡村组南西侧斜坡，有公路直达，交通便利。该县属亚热带季风湿润气候区，年平均气温15.3℃，年平均降水量为1 195.4 mm，5-10月降水量984.8 mm。安龙县境内属于珠江流域，而南盘江是安龙县和广西之间的界河，区内没有较大的地表水体，通常为季节性小溪沟，在雨季具有较大水量，而旱季的水量相对较少，甚至存在干涸现象。从地形地貌角度来看，当地为侵蚀溶蚀低中山沟谷地貌，地形坡度为15～30°，总体地势呈现北高南低，调查区北西侧的坡顶为最高点。此不稳定斜坡位于洒雨镇聋堡村聋上、聋下组，坡向200°，坡度15°～30°，岩层产状为165°∠7°，长约100 m，宽约200 m，厚约1～3 m，规模等级为小型，对当地居民的生命财产安全具有严重威胁，险情为中型。

3.1 地质灾害实时监测数据收集

在地质灾害的自动化监测过程当中，需要有效实现地质数据的自动采集，从而为预警模型的构建打好基础。通过监测终端可以对相关实时数据进行获取，并利用GSM等向监控中心传输具体数据。在这之后，可将数据有效汇总到数据服务器中，并对其进行结算与存储，为预警信息的发布提供参考资料。数据采集终端系统可通过泥位、降雨量、裂缝、地表位移、深部位移等监测传感器来有效采集数据[6]。

(1)深部位移监测。在监测不稳定斜坡时，需要针对垂直坡面进行钻孔处理，并且进行安装。在钻孔与测斜管间应采取翻浆方式，注入相应比例的水泥砂浆，从而使测量结果的准确性得到保证。

(2)地表位移监测。通过监测地表位移可以对滑坡体形变方向以及位移量等进行掌握。相关工作人员需要结合实际情况对监测站进行布设，并要确保监测站能够对卫星信号长期连续的进行接收，通过数据通信网络对观测数据加以发送，并由监控中心的相关解算软件对站点空间坐标进行差分解算，从而对其形变情况加以监测。

(3)降雨量监测。降雨量大小与地质灾害发生具有密切联系。通过相关统计可以发现，强降雨或暴雨所引发的地质灾害，其发生概率大约为85 %。所以需要在监测区对自动雨量监测站进行安装，有效实现气象监测，并对雨量数据及时传达，从而预判地质灾害的发生可能[7]。

3.2 监测数据应用与监测预警

在具体监测过程当中，由于监测环境复杂多变，因此观测数据容易受到影响。为使观测数据得到有效利用，一般会对更大阈值进行设置，从而对更多的粗插值和周跳进行探测。但一些残余小周跳和粗糙仍会影响到监测数据的实际使用，进而降低定位精度。在使用滤波器后，可以针对原始数据有效实现去噪处理。在地质灾害监测预警过程当中，需要结合监测数据，来确定不同的灾害类型，并对预警阈值加以明确。监测终端所获取到的监测数据，可以向数据服务器有效传输，并对其进行去噪处理，然后输入到预警分析模型当中，展开具体的计算和分析，从而得到最终结果。一旦结果达到设定阈值以上，则可能会有地质灾害情况发生。在此情况下需要对系统的信息推送功能加以利用，向工作人员发送预警信息，并采取有效措施对地质灾害加以预防，从而降低其所造成的伤亡与财产损失[8]。

4 结 语

综上所述，在地质灾害监测预警工作中需要有效采用先进的科技手段，并结合监测区的实际情况，合理构建地质灾害监测预警系统，实时采集地质灾害的相关监测数据并展开数据分析，为灾害预测提供依据，保证灾害预警的时效性，进一步提高防灾减灾工作质量。与此同时，相关灾害监测和预警部门需要针对工作人员的专业素质加以提高，确保其能够正确掌握和应用相关科技手段发挥出科学技术的重要作用，全面监测地质灾害，及时做出预警，降低地质灾害对人们生命和财产带来的影响。