唐 奪

（遼寧省第四地質(zhì)大隊(duì)有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000）

綜合我國(guó)地質(zhì)勘查相關(guān)工作的反饋數(shù)據(jù)，可知截止目前我國(guó)在全世界范圍內(nèi)屬于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)最多的國(guó)家。在多種類型的地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡災(zāi)害、由滑坡導(dǎo)致的泥石流災(zāi)害屬于對(duì)區(qū)域地質(zhì)或地區(qū)居民群體造成危險(xiǎn)最為顯著的災(zāi)害[1]。尤其在礦山地區(qū)，大部分礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜、地質(zhì)環(huán)境與氣候較為惡劣，且目前我國(guó)針對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警研究尚沒(méi)有顯著的研究成果。為此，我國(guó)急需出臺(tái)與此方面相關(guān)的指導(dǎo)政策，并加大對(duì)典型地質(zhì)災(zāi)害的研究力度，掌握不同類型災(zāi)害對(duì)于區(qū)域地質(zhì)環(huán)境造成的危險(xiǎn)，以此為保障礦山資源、保護(hù)礦區(qū)居民生命安全做出指導(dǎo)。隨著當(dāng)下國(guó)家計(jì)算機(jī)及相關(guān)智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，GIS技術(shù)被市場(chǎng)提出，新技術(shù)的發(fā)行與應(yīng)用真正的為我國(guó)礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作的實(shí)施開(kāi)辟了新的發(fā)展空間[2]。并且，相關(guān)地質(zhì)滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)的勘察，一直屬于復(fù)雜類型工程，不僅其中大量的災(zāi)害數(shù)據(jù)與地質(zhì)數(shù)據(jù)較難處理，同時(shí)針對(duì)數(shù)據(jù)的有效反饋渠道建設(shè)也尚未完善。為此，本文將針對(duì)礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)條件現(xiàn)狀，在GIS技術(shù)的指導(dǎo)下，進(jìn)行三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)科學(xué)的決策與高效率的信息處理、反饋，滿足具有時(shí)效性數(shù)據(jù)的獲取，以此解決為我國(guó)相關(guān)此方面工作的實(shí)施，提出有效的決策支撐。

1 礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 礦山地質(zhì)滑坡數(shù)據(jù)采集裝置選型

由于礦山地質(zhì)滑坡會(huì)涉及到眾多的數(shù)據(jù)變化，因此在對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行選擇時(shí)，需要結(jié)合多個(gè)不同參數(shù)選擇出多種不同類型的裝置設(shè)備。例如，對(duì)礦山地質(zhì)土壤含水率數(shù)據(jù)采集裝置、礦山地質(zhì)滑坡深部位移數(shù)據(jù)采集裝置、地下水位數(shù)據(jù)采集裝置、滑坡裂縫位移數(shù)據(jù)采集裝置等。針對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的采集需要，本文針對(duì)每一種數(shù)據(jù)采集裝置給出具體的裝置型號(hào)，并將其對(duì)應(yīng)規(guī)格記錄如表1所示。

表1 多種數(shù)據(jù)采集裝置型號(hào)及對(duì)應(yīng)規(guī)格參數(shù)表

四種不同功能的數(shù)據(jù)采集裝置均能夠適應(yīng)-45℃～75℃范圍以內(nèi)的溫度，并且能夠在響度濕度為0%～100%的條件下完成對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量。表1中PH-TS1857型號(hào)的土壤含水率數(shù)據(jù)采集裝置與一般同功能裝置相比具有高精度、高靈敏度的優(yōu)勢(shì)。

由于在對(duì)滑坡深部位移和滑坡裂縫位移進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，相應(yīng)的要求基本相同，因此本文選擇同一型號(hào)的兩個(gè)采集裝置，完成對(duì)兩項(xiàng)數(shù)據(jù)類型的采集。

1.2 無(wú)線顯示告警終端設(shè)備選型

無(wú)線顯示告警終端設(shè)備的作用是為了當(dāng)系統(tǒng)預(yù)測(cè)到被監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)可能會(huì)發(fā)生地質(zhì)滑坡災(zāi)害時(shí)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，以此起到對(duì)滑坡災(zāi)害的預(yù)警作用?；谶@一需要，本文選用ISIW185-52810型號(hào)的無(wú)線顯示告警終端裝置，該信號(hào)裝置包含紅黑、黃白、藍(lán)白三種接線，其中第一種接線表示為電源信號(hào)；第二種接線表示為常開(kāi)信號(hào)；第三種接線表示為常閉信號(hào)。該型號(hào)無(wú)線顯示告警終端裝置的最高承受溫度為88℃，最低可承受零下25℃溫度，能夠滿足礦山區(qū)域中海拔加高的極端惡劣氣候環(huán)境。

根據(jù)本文系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要，將無(wú)線顯示告警終端裝置電阻值為110KΩ，采樣頻率為5.24KHz，播放時(shí)間為10s，將其安裝在礦山地質(zhì)滑坡區(qū)域當(dāng)中，以此避免因信號(hào)采集不到而影響報(bào)警器的靈敏度。

2 礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于GIS技術(shù)的礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害信息數(shù)據(jù)處理

在上述設(shè)計(jì)的硬件設(shè)備支撐下，本章將基于GIS技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害信息數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性處理。

按照系統(tǒng)功能需求，將對(duì)數(shù)據(jù)的處理過(guò)程劃分為兩個(gè)環(huán)節(jié)，首先，根據(jù)礦區(qū)網(wǎng)絡(luò)的通信現(xiàn)狀，對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理中難以等級(jí)的劃分，根據(jù)劃分結(jié)果，對(duì)其進(jìn)行缺陷數(shù)據(jù)提取，按照數(shù)據(jù)缺陷程度，將地質(zhì)滑坡災(zāi)害數(shù)據(jù)劃分為一般災(zāi)害數(shù)據(jù)、嚴(yán)重災(zāi)害數(shù)據(jù)與較難處理的災(zāi)害數(shù)據(jù)。在確保對(duì)地質(zhì)災(zāi)害滑坡數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)劃分后，根據(jù)數(shù)據(jù)集合中存在的漏洞，對(duì)其中存在缺陷的數(shù)據(jù)集合進(jìn)行集中處理。

在此基礎(chǔ)上，提取數(shù)據(jù)集合，生成新的數(shù)據(jù)資源，并將數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?，發(fā)送給審核單位，由其對(duì)缺陷災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，導(dǎo)出完成審核后的數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行組織存檔處理。

2.2 建立礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害三維預(yù)測(cè)模型

本文采用位移相似性度量的方式，對(duì)礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的位移情況進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)設(shè)置閾值的方式，當(dāng)位移超出閾值范圍時(shí)，則說(shuō)明存在滑坡的可能。根據(jù)上述原理，本文假設(shè)系統(tǒng)采集到的某一組數(shù)據(jù)集合為A={a1，a2，a3，…，an}，在該集合當(dāng)中包含n個(gè)數(shù)據(jù)樣本集，根據(jù)上述分析，得出度量值計(jì)算公式為：

3 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

3.1 實(shí)驗(yàn)條件

為進(jìn)一步驗(yàn)證本文提出的礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的效果，本文選擇以某地區(qū)滑坡監(jiān)測(cè)示范點(diǎn)作為實(shí)踐環(huán)境，該示范點(diǎn)同時(shí)也是我國(guó)土地資源部國(guó)土資源中對(duì)地質(zhì)滑坡災(zāi)害工程項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)的主要區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)包含了多種不同形式的滑坡災(zāi)害，分別為古滑坡、復(fù)活滑坡和新滑坡三種組成。

針對(duì)該區(qū)域地質(zhì)滑坡災(zāi)害問(wèn)題，在實(shí)踐過(guò)程中分別利用本文提出的三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)和傳統(tǒng)地質(zhì)滑坡災(zāi)害系統(tǒng)對(duì)該區(qū)域在1990年以后的滑坡問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)，并將得出的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際該區(qū)域后來(lái)滑坡的變化情況進(jìn)行比較，將其位移偏差作為實(shí)踐結(jié)果的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)果分析

根據(jù)上述本文設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件，并在其他相關(guān)影響因素均相同的情況下，完成兩種不同預(yù)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比，將兩種預(yù)測(cè)系統(tǒng)給出的結(jié)果進(jìn)行記錄，并繪制成如圖1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖1 兩種預(yù)測(cè)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

由圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文預(yù)測(cè)系統(tǒng)的位移偏差均在小于0mm～-0.4mm范圍以內(nèi)，而傳統(tǒng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的位移偏差在-6.0mm～-18.0mm范圍以內(nèi)。從兩條曲線在圖1中的分布可以看出，本文預(yù)測(cè)系統(tǒng)的位移偏差絕對(duì)值明顯小于傳統(tǒng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)開(kāi)展礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的三維GIS預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)踐研究，提出一種全新的針對(duì)滑坡災(zāi)害的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，將該系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山地質(zhì)滑坡災(zāi)害的預(yù)防和控制，但由于研究時(shí)間的限制，本文在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)并未與地質(zhì)滑坡災(zāi)害的物理、化學(xué)、力學(xué)特性等關(guān)聯(lián)起來(lái)，因此在后續(xù)的研究中本文還將針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行更加深入的研究。