地质灾害监测技术在防灾减灾中的应用研究

摘 要：地质灾害会对人们的生命财产安全造成严重威胁。常见的地质灾害包括泥石流、崩塌及滑坡等。当前采用传统的地质灾害监测手段，已经无法满足地质灾害的应急处理需求，需要在地质灾害监测预警中有效应用科学的应用技术方式，科学、合理地建立地质灾害监测报警系统，充分保障对地质灾害迅速报警，处理有关突发实际状况，使地质灾害的监测水平和预警效率得到有效提高。介绍了地质灾害监测预警系统安装准备和监测预警点布设的基础，分析了项目实施要点、关键技术，并探究了地质灾害监测报警系统功能和组成。

关键词：地质灾害；监测工作；预警技术

中图分类号：P694 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

这些年，各地由于受强降水的持续影响，泥石流、崩塌、滑坡等有关地质灾害屡屡产生。此类灾害具有极强的损害性，严重威胁着人民群众的人身安全。在地质灾害监测报警的日常工作开展过程中，传统类型的监测模式通常表现为依靠人力进行实际的现场调研分析，并且针对野外地质的相关数据信息开展采集工作。但地质灾害具有明显的随机性、概率性和突发性的显著特征。例如，泥石流会在短时间内会造成巨大破坏；某些地区的滑坡可能会因一次轻微的震动而突然出现。因此，应用传统类型的监测方式难以满足当下对于地质灾害监测的真实需求，无法做到及时、准确地预警和应对可能发生的地质灾害。

为了能够更加准确地预知和切实有效地预防地质灾害的发生，必须充分运用GIS技术等先进的信息化手段开展模型推算、地理位置研究和灾害监控评估等相关工作，在灾害暴发前，精准地识别出可能受灾的地域范围。在此过程中，地质灾害监测员需要具备敏锐的异常警报观测能力，能够在细微的数据变化中洞察到潜在的危机。在监测降雨量时，一旦超出某个特定阈值，则能迅速判断可能引发的灾害风险。不同的地质灾害可能需要不同的预警方式，是通过广播通知、手机短信推送，还是利用特定的警报装置，这都需要根据具体情况做出精准的选择。只有这样，才能够更加有效地避免或最大限度地减少地质灾害所带来的巨大损失。

1 地质灾害监测预警系统安装准备

首先，收集潜在地质灾害发生的地理位置和土地信息，对各个地质灾害地点的影响范围及整体地区进行实际考察以掌握其周围的环境状况和道路情况。基于安全需求，需要找到合适的撤离路径和避难区，并将这些信息标注到地图上作为防灾救灾工作的参考资料。其次，在设置专业的设备前全面检查场地，评估地面裂痕的风险等级，结合附近环境、简单设施的特点选择最适合的安全安置点，并在地图上标明这个决定。最后，对于那些已经装设专门设备的地质灾害地点，需要考虑周围环境、水流因素、稳定风险等问题，也要满足设备安放的要求，以便于进一步开展详尽的现场调研[1]。

2 监测预警点布设的基础

2.1 布设原则

2.1.1 适应性原则

在综合设计和运用详细的监测模式时，应参考依据监测发展目标的差异、具体形状特征及具体位置的不同进行对应性的思考。优先选择专业应用技术成熟稳定的常用监测系统。

2.1.2 经济性原则

系统建设的投入应是经济且科学的，应该运用功能良好的设备；同时，应该尽量选择运用同一厂家生产加工的整套应用系统，以提升系统的兼容工作性能和系统性，进而便利综合管理、调养维护和节约费用支出。

2.1.3 准确性原则

测量数据信息需要准确，其精准程度要求实现有关专业应用技术标准的标准，且在调换零部件时，不会对数据信息的持续性形成严重的干扰。

2.1.4 可行性根本原则

挑选那些具有领先科技、经过多场实地测试并获得良好评价的高品质产品作为首选设备。这些设备必须是持久稳定的，尽可能降低其故障发生频率，并且其功能必须是可信赖和稳固的，能够适应各种恶劣的环境条件如暴风雨、高温或寒冷天气及高湿度等。此外，它们还应具备自我检测、判断与警报的功能[2]。

2.1.5 开放性原则

整套应用系统应具有对外开放和兼容支持特征，包括总连接线标准规范、数据信息收集基本单元的控制管理指示和数据信息应用类型格式及链接到多种标准数字信号传感器设备。此外，系统要求容易运用且页面简约明了。

2.1.6 统一性原则

数据信息采集系统和数据信息综合管理应用系统应当可以相互兼容支持，方便支持每个制造加工生产厂商的数据信息采集子系统，进而完成对监测数据信息的统一性综合管理。

2.1.7 安全性原则

系统的系统全面应充分保障数据信息资料的稳定性，并且为监督管理控制系统的运行工作和操控管理提供关键的安全和保密措施。

2.2 监测设备性能的完善与优化

向网络服务工作站点提供数据信息接受支持，同时针对获取到的数据信息开展清洁处理和解析计算；应用具体的专业技术，符合技术专家及行政主管对现实日常工作中所需趋向数据信息的研究分析需求，具备系统深入的数据信息查阅综合能力，具有超强的统计数据信息专业应用能力，推行移动服务控制终端操作程序。

监督管理控制系统链接自动智能化监测机器设备，同时与省级组织机构完成互联互通。所有采集到的数据信息被全面整合至数据信息中心。上述工作业务综合服务都依靠于监督管理控制系统及时获得有关数据信息。

2.2.1 监测点数据接收服务建设

建立与前部监测网（点）自动智能化测试机器设备匹配的数据信息自动接收系统，参考依据宜昌市国土综合管理业务职能部门和应用技术支持单位的使用要求建立自动智能化监测机器设备的数据信息自动接收机制。与此同时，对所获取的数据信息进行分类整理，为多种综合服务目标对象供应数据信息研究分析功能。

2.2.2 趋势分析报告服务建设

依据业界公认且统一的地质标准模型，紧密结合灾害点的具体主要状况，对所采集到的监测数据信息进行全面的实际整理与归纳总结。通过一系列科学的处理和分析，自动生成具有针对性的发展趋势分析报告。以此为基础，为多种不同类别的客户提供综合性的优质服务，涵盖从数据解读到风险评估等方面。同时，还会为客户列出清晰明确的下一项操作应用步骤工作的辅导意见。

2.2.3 监测数据查询服务建设

借助数据监控服务的检索功能，建立标准的检索方式，让各级别的使用者及有各种需求的人能够依据自身的具体任务获得所需监控信息。这有助于有效地利用这些数据，并防止那些无用的或与实际需求无关的信息被混杂在一起，从而实现对监控数据的管理分级，同时也为未来更广泛的自动检测点的数据搜索提供统一的标准操作流程[3]。

2.2.4 监测数据统计服务建设

借助数据分析工具，建立多种标准的数据分析方法，满足各级别的客户及各式需求的用户能够依据其职责领域与具体任务的需求，利用这些数据分析工具生成特定的标准化数据报告和各种数据图形，所生成的数据报告和图形更为精确，从而更加便捷地为所有类型的用户提供规范的数据分析服务。

2.2.5 手机客户端服务建设

计算机一直以来全面负责供应以上所提及的综合服务的具体功能。然而，当前，手机具备能够完成计算机的大多数工作业务功能。例如，用户外出时，能通过手机随时查看地质监测数据，及时发现异常情况；利用手机对相关数据进行简单的管理和分析，大幅提升了工作的便捷性和灵活性。

3 地质灾害监测预警系统实施要点

3.1 预警指标

预警指标包括具体标准量化参考指标和质化的参考指标，表示反映地质灾害产生前的位移变量或弯曲形变产生明显改变，供应发展或潜在产生的参照数据信息。在地质灾害产生后，具体标准量化或质化参考指标将产生问题异常改变，其他预警指标通常包括质化参考指标，根据放射状裂缝、井实际水位异常等问题判定滑坡产生的概率。农民和监测工作者发现的风险数据信息，同时也是关键的报警数据信息。因此，提高监测工作者和农民的地质灾害防控和警觉认识十分重要。

3.2 预警模型

预警系统实质上是一个将已观察到的客观事实和以往积累的经验模式相结合的复杂过程，在此过程中会运用相应的经验方程式、数字计算等方式对未来的情况进行预测。构建科学有效的预警体系，如斋藤短期天气预报模型这类具有针对性和专业性的模型，可提升对地震和其他自然灾害的预判精度。通过精准的数据分析，提前数小时甚至数天预测到地震发生的可能性，或者更准确地判断暴雨可能引发的洪涝灾害范围，从而让相关部门能够提前采取充足的防御措施，为民众撤离危险区域和最大限度地减少损失争取更多的时间。

3.3 预警流程

预警程序是严格按照既定的详细工作步骤，针对性地执行灾害预防的各项措施。一旦处于现场的领导或值班员发现潜在的风险，他们会依据风险的严重程度，向相应的负责人员发出明确及时的警示。当相关部门经过严谨的判断确定危机状况，并实施预先制定好的应急计划后，会迅速开始筹备救急所需要的各类资源和人力。而对于极其严重的灾难情况，应立即拉响紧急警报，通过广播、警报器等渠道，以便有效地引导民众迅速撤离危险区域。

4 地质灾害监测技术在防灾减灾中的应用

4.1 基于ZigBee技术的传感器节点组网

利用物联网构建的户外环境信息的即时收集体系，广泛涵盖多个层次的信息接收点和先进的感知设备。这些信息接收点和感知设备分布在不同的位置和区域，形成了一个严密的监测网络。此外，该体系还具备强大的功能，能够确保实时的数据交换功能得以顺利实现。由集中管理单元承担着重要的职责，负责将各个感知设备所精心获取的环境信息，准确无误地传递至远端的地质灾害预警平台上，从而能够及时上传所有感知设备的检测结果。

4.2 建立多形式传输网络

建立可靠并且具备高性能的地质灾害信息传递系统，能够有力地确保信息传递的实时性和稳定性。为此，可以充分应用3G或4G移动通信技术，或者运用 GPRS/CDMA网络传播各类关键信息。同时，依据数据传送在时间方面的严格要求，能够灵活且迅速地切换至卫星通信线路，从而最大限度地保证准确无误地传达灾情信息，让相关部门和人员能够在第一时间获取到最准确、最完整的灾情状况。

4.3 建立预警模型

智能化研究分析应用平台汇总收集了地质灾害的分散方式、发展特征等影响作用因子，经过运用模糊评测法和人工神经分布网络系统法构建标准模型，以模拟仿真上述影响作用因子对灾情的作用影响。假设标准模型中的风险参考指标超过提前设置的极限值，应从监督管理控制和指挥管理监督中心公布报警数据信息。

5 地质灾害监测报警系统功能和组成

地质灾害的监测和报警系统涵盖所有与之相关的相似综合管理工作任务，各类重要的数据信息均被妥善保存在系统的数据信息资料库，并且由GIS应用平台进行全面的操控管理。

5.1 报警系统组成

报警系统包括多个子系统，如基础地理综合管理、地质灾害综合管理、专业监测综合管理等。其中，基础地理数据信息综合管理子系统全面负责综合管理城镇、道路等基础地理资料统计信息，地质灾害综合管理子系统则主要综合管理崩塌等地质灾害点，预警预报管理子系统可以发布预警信息并提醒民众采取相应措施。

5.2 预警系统功能

使用关系型数据库整合矢量图像和栅格图像的数据管理功能，从而实现对数据的全面控制。用户可以通过它快速定位预测地点的位置或查找其相关属性信息。警报系统还可以将气象预报与地质灾害防范的信息互相结合，然后进行系统的评估，并将结果公布出来。

6 结束语

现阶段，以监控为主导的地质灾害综合监控系统已经在农业、林业、交通运输、水务和城市管理等领域取得显著成效。然而，鉴于地质活动的复杂性，预测地质灾害的发生时间、地点及频率仍是全球性的挑战，无法确保其完全正确。软件的价格也会有所下降，从而使得更多人能够广泛且大规模地使用这些设备，构建起地方性和行业级的地质灾害监测应用体系，为国家的地质灾害监测、预警和防范工作提供了大量的数据支持。

利用地质灾害监测和警报技术，可以在灾难发生前实现有效的预防控制，并在其过程中实施有效的管控措施，同时也能在事件结束后采用适当的处置手段，向大众、危机应对人员及各相关机构迅速传递灾害数据，以便于他们能按照规划和组织防范和预警灾害，以保护人们的生命安全和财产利益。

参考文献

[1] 段政，张翔，陈荣，等.火山监测研究进展及其对中国火山灾害监测预警工作的启示[J].华东地质，2022，43（4）：391-414.

[2] 张红健，刘菲.太赫兹技术在防灾减灾和安全监测领域的应用[J].城市与减灾，2022（2）：33-37.

[3] 王小舟，冯雪敏.地质灾害专业监测的基层防灾实践思考[J].资源与人居环境，2021（1）：36-37.

[4] 叶润青，付小林，郭飞，等.三峡库区地质灾害监测分析与发展探讨[J].工程地质学报，2023，31（5）：1628-1636.

[5] 王明旭，曾一芳，吴明亮.新时期地质灾害隐患点在线专业监测模式构建[J].化工矿物与加工，2021，50（6）：31-35，40.