張 雷

(貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊(duì)，貴州 清鎮(zhèn) 551400)

0 引 言

近年，受強(qiáng)降雨因素的影響，泥石流、崩塌、滑坡等相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害情況不斷發(fā)生，其具有較強(qiáng)的破壞性，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式通常為人工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，并對(duì)野外地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，但地質(zhì)災(zāi)害有著不確定性、隨機(jī)性以及突發(fā)性的特點(diǎn)，因此采用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段無(wú)法滿足實(shí)際需求。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)水平也得到了顯著提升。通過(guò)將先進(jìn)的科技手段在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中加以應(yīng)用，可以合理構(gòu)建災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，有效提高對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)有效性，并提升預(yù)警準(zhǔn)確性，為防災(zāi)減災(zāi)工作開展提供參考依據(jù)，使人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到有效保護(hù)。

1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

1.1 現(xiàn)狀

我國(guó)逐漸建立起完善的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)體系。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝備也得到了進(jìn)一步更新和完善，由原本的埋樁、刷漆、貼片等方式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐詡鞲衅鳛榛A(chǔ)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，我國(guó)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中有效融入了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段，如機(jī)載航拍、高精度遙感等，并結(jié)合地面調(diào)查核實(shí)有效組成了三查體系。在監(jiān)測(cè)方法上，具體包括設(shè)站觀測(cè)法、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)法以及儀表觀測(cè)法等。不同的監(jiān)測(cè)方法與技術(shù)往往具有一定的局限性，當(dāng)監(jiān)測(cè)參數(shù)較為單一時(shí)，無(wú)法對(duì)災(zāi)害發(fā)生的整體過(guò)程進(jìn)行捕獲，而且相關(guān)監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)比較龐大。除此之外，由于受到監(jiān)測(cè)手段以及精度等方面的限制，因此還存在許多地質(zhì)災(zāi)害隱患未得到及時(shí)發(fā)現(xiàn)。對(duì)于發(fā)現(xiàn)到的災(zāi)害點(diǎn)，由于受到經(jīng)費(fèi)方面的限制，因此未能有效落實(shí)地下勘察工作，無(wú)法對(duì)其發(fā)展規(guī)模、變化以及性質(zhì)等進(jìn)行準(zhǔn)確把握[1]。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的發(fā)展趨勢(shì)展開分析，具體體現(xiàn)在：①監(jiān)測(cè)技術(shù)由原本的單一技術(shù)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗷Ⅲw化技術(shù)，具體包括天基、地基、空基等；②監(jiān)測(cè)傳感器發(fā)展逐漸向著數(shù)字化和智能化的方向轉(zhuǎn)變；③相關(guān)監(jiān)測(cè)手段由原本的重視位移監(jiān)測(cè)，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚬⒅氐陌l(fā)展趨勢(shì)；④在采集與分析數(shù)據(jù)時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，并智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及模型化的處理相關(guān)數(shù)據(jù)；⑤地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警有效集合了信息管理、預(yù)報(bào)預(yù)警、危險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)急響應(yīng)與指揮、專業(yè)監(jiān)測(cè)等相關(guān)功能，可以科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化的開展地質(zhì)災(zāi)害防治工作[2]。

2 3S技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用

2.1 全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用

在監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，其監(jiān)測(cè)對(duì)象為地質(zhì)體形變，需要結(jié)合形變量大小對(duì)災(zāi)害發(fā)生概率加以推測(cè)。通過(guò)應(yīng)用全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可以在對(duì)已知?jiǎng)討B(tài)衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，利用靜態(tài)差分的相對(duì)定位技術(shù)，對(duì)衛(wèi)星和接收機(jī)天線間的距離進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，從而對(duì)被測(cè)物體的空間位置加以明確。該技術(shù)有著較高精度，而且可以避免受到天氣條件的干擾，對(duì)點(diǎn)的三維坐標(biāo)加以測(cè)定，實(shí)現(xiàn)全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在對(duì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行布置時(shí)，系統(tǒng)各個(gè)監(jiān)測(cè)站不需要對(duì)通視條件進(jìn)行考慮，因此可以使許多轉(zhuǎn)點(diǎn)得到省略，使野外測(cè)量的實(shí)際工作量得到減少，對(duì)地面沉降以及滑坡等相關(guān)災(zāi)害監(jiān)測(cè)十分適用。但相關(guān)工作人員需要注意，在對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行選擇時(shí)，需要確保周圍無(wú)信號(hào)干擾物，如無(wú)線以及高壓線等，同時(shí)還需要排除信號(hào)反射物，避免產(chǎn)生多路徑效應(yīng)。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)用此系統(tǒng)，應(yīng)在形變區(qū)域外對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)進(jìn)行選擇，并以此來(lái)建立參考基準(zhǔn)站。在測(cè)量區(qū)需要結(jié)合測(cè)區(qū)大小和項(xiàng)目監(jiān)測(cè)要求，對(duì)監(jiān)測(cè)站合理進(jìn)行布設(shè)。例如，在對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要合理選取監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一方面要對(duì)滑坡體的變形量以及方向進(jìn)行反映，另一方面還應(yīng)對(duì)滑坡形變速度和規(guī)模加以體現(xiàn)。對(duì)于監(jiān)測(cè)站以及基準(zhǔn)點(diǎn)所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，可以采用物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)向服務(wù)器當(dāng)中傳輸原始數(shù)據(jù)，并利用相關(guān)監(jiān)測(cè)軟件來(lái)結(jié)算和處理數(shù)據(jù)，從而對(duì)監(jiān)測(cè)站和基準(zhǔn)站間的絕對(duì)位移加以明確[3]。

2.2 遙感技術(shù)的應(yīng)用

對(duì)于遙感技術(shù)，其需要采用傳感器對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行遠(yuǎn)距離探測(cè)，并獲取相關(guān)的物電磁輻射信息，在具體分析后得出相應(yīng)結(jié)論。此技術(shù)有著周期短、范圍廣、宏觀性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中應(yīng)用遙感技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)對(duì)比和直接解譯，而且還能夠判讀影像，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生背景進(jìn)行調(diào)查與分析，從而對(duì)其發(fā)生可能性加以預(yù)測(cè)，并采取有效的解決對(duì)策，對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)加以評(píng)估。在抗災(zāi)和治災(zāi)過(guò)程當(dāng)中，相關(guān)工作人員可利用遙感影像對(duì)災(zāi)害發(fā)生后的地區(qū)情況加以獲取，并對(duì)災(zāi)害發(fā)生等級(jí)、范圍和種類等進(jìn)行明確，為救援人員提供詳細(xì)的災(zāi)情信息。在對(duì)遙感技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，需要依據(jù)當(dāng)?shù)刂脖粻顩r、地面坡度以及降雨量等因素展開分析，對(duì)全部可利用信息加以整合，從而使災(zāi)情分析工作質(zhì)量和效率得到有效提高[4]。

2.3 地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用

通過(guò)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，可以有效管理與分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并無(wú)縫銜接多數(shù)的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，有效集成多元數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行專題顯示。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，具體包括3個(gè)層次，分別為數(shù)據(jù)層、邏輯層、表示層：①數(shù)據(jù)層能夠輸入、管理、存儲(chǔ)以及集成地質(zhì)數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)的來(lái)源十分多樣，具體包括文本、圖像、空間地圖等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)加以利用，可以使來(lái)源不同的數(shù)據(jù)得到有效集成，并發(fā)揮出各類數(shù)據(jù)的最大價(jià)值；②邏輯層可以融合分析數(shù)據(jù)層當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，并展開空間分析，對(duì)各影響因子進(jìn)行充分考慮，合理構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模型。在此基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步預(yù)測(cè)災(zāi)害發(fā)生等級(jí)與區(qū)域，從而為防災(zāi)減災(zāi)工作開展提供依據(jù)；③表示層可對(duì)用戶所顯示的專題信息加以利用，并具有歷史查詢、數(shù)據(jù)檢索、輸入以及管理等相關(guān)功能，準(zhǔn)確分析地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生因素，合理構(gòu)建三維空間模型，直觀顯示災(zāi)害區(qū)。結(jié)合最終的預(yù)測(cè)結(jié)果，工作人員可以采取有效的防災(zāi)減災(zāi)措施[5]。

3 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的功能和實(shí)現(xiàn)

該文以安龍縣灑雨鎮(zhèn)聾堡村聾上、聾下組不穩(wěn)定斜坡監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為例展開分析，該次自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的目的在于，結(jié)合地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的變形特征、影響因素，開展專門性的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，從而使預(yù)警能力得到提升，有效管控隱患點(diǎn)，使地質(zhì)災(zāi)害所造成的傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失得到降低，有效保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在實(shí)際開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作時(shí)，需要深入分析項(xiàng)目區(qū)的穩(wěn)定性現(xiàn)狀、成因機(jī)制特征，并對(duì)不穩(wěn)定斜坡變形破壞的發(fā)展規(guī)律和趨勢(shì)加以掌握，明確斜坡形變或特征，為防災(zāi)減災(zāi)工作開展提供有力依據(jù)。與此同時(shí)，還需要對(duì)斜坡的地質(zhì)環(huán)境特征以及類型進(jìn)行充分研究，對(duì)其形成機(jī)制、誘發(fā)因素、活動(dòng)方式等加以分析，對(duì)斜坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。相關(guān)工作人員應(yīng)對(duì)斜坡區(qū)的地質(zhì)資料危害對(duì)象范圍，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況等加以搜集，對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)施方案合理進(jìn)行編制。在此過(guò)程中需要確保各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備能夠獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，并有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互通共享。該次調(diào)查區(qū)主要位于安龍縣灑雨鎮(zhèn)聾堡村組南西側(cè)斜坡，有公路直達(dá)，交通便利。該縣屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，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(nèi)屬于珠江流域，而南盤江是安龍縣和廣西之間的界河，區(qū)內(nèi)沒(méi)有較大的地表水體，通常為季節(jié)性小溪溝，在雨季具有較大水量，而旱季的水量相對(duì)較少，甚至存在干涸現(xiàn)象。從地形地貌角度來(lái)看，當(dāng)?shù)貫榍治g溶蝕低中山溝谷地貌，地形坡度為15～30°，總體地勢(shì)呈現(xiàn)北高南低，調(diào)查區(qū)北西側(cè)的坡頂為最高點(diǎn)。此不穩(wěn)定斜坡位于灑雨鎮(zhèn)聾堡村聾上、聾下組，坡向200°，坡度15°～30°，巖層產(chǎn)狀為165°∠7°，長(zhǎng)約100 m，寬約200 m，厚約1～3 m，規(guī)模等級(jí)為小型，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全具有嚴(yán)重威脅，險(xiǎn)情為中型。

3.1 地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)收集

在地質(zhì)災(zāi)害的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)過(guò)程當(dāng)中，需要有效實(shí)現(xiàn)地質(zhì)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集，從而為預(yù)警模型的構(gòu)建打好基礎(chǔ)。通過(guò)監(jiān)測(cè)終端可以對(duì)相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，并利用GSM等向監(jiān)控中心傳輸具體數(shù)據(jù)。在這之后，可將數(shù)據(jù)有效匯總到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)算與存儲(chǔ)，為預(yù)警信息的發(fā)布提供參考資料。數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)可通過(guò)泥位、降雨量、裂縫、地表位移、深部位移等監(jiān)測(cè)傳感器來(lái)有效采集數(shù)據(jù)[6]。

(1)深部位移監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定斜坡時(shí)，需要針對(duì)垂直坡面進(jìn)行鉆孔處理，并且進(jìn)行安裝。在鉆孔與測(cè)斜管間應(yīng)采取翻漿方式，注入相應(yīng)比例的水泥砂漿，從而使測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保證。

(2)地表位移監(jiān)測(cè)。通過(guò)監(jiān)測(cè)地表位移可以對(duì)滑坡體形變方向以及位移量等進(jìn)行掌握。相關(guān)工作人員需要結(jié)合實(shí)際情況對(duì)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行布設(shè)，并要確保監(jiān)測(cè)站能夠?qū)πl(wèi)星信號(hào)長(zhǎng)期連續(xù)的進(jìn)行接收，通過(guò)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)加以發(fā)送，并由監(jiān)控中心的相關(guān)解算軟件對(duì)站點(diǎn)空間坐標(biāo)進(jìn)行差分解算，從而對(duì)其形變情況加以監(jiān)測(cè)。

(3)降雨量監(jiān)測(cè)。降雨量大小與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生具有密切聯(lián)系。通過(guò)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)降雨或暴雨所引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害，其發(fā)生概率大約為85 %。所以需要在監(jiān)測(cè)區(qū)對(duì)自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站進(jìn)行安裝，有效實(shí)現(xiàn)氣象監(jiān)測(cè)，并對(duì)雨量數(shù)據(jù)及時(shí)傳達(dá)，從而預(yù)判地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生可能[7]。

3.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用與監(jiān)測(cè)預(yù)警

在具體監(jiān)測(cè)過(guò)程當(dāng)中，由于監(jiān)測(cè)環(huán)境復(fù)雜多變，因此觀測(cè)數(shù)據(jù)容易受到影響。為使觀測(cè)數(shù)據(jù)得到有效利用，一般會(huì)對(duì)更大閾值進(jìn)行設(shè)置，從而對(duì)更多的粗插值和周跳進(jìn)行探測(cè)。但一些殘余小周跳和粗糙仍會(huì)影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)際使用，進(jìn)而降低定位精度。在使用濾波器后，可以針對(duì)原始數(shù)據(jù)有效實(shí)現(xiàn)去噪處理。在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警過(guò)程當(dāng)中，需要結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)確定不同的災(zāi)害類型，并對(duì)預(yù)警閾值加以明確。監(jiān)測(cè)終端所獲取到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以向數(shù)據(jù)服務(wù)器有效傳輸，并對(duì)其進(jìn)行去噪處理，然后輸入到預(yù)警分析模型當(dāng)中，展開具體的計(jì)算和分析，從而得到最終結(jié)果。一旦結(jié)果達(dá)到設(shè)定閾值以上，則可能會(huì)有地質(zhì)災(zāi)害情況發(fā)生。在此情況下需要對(duì)系統(tǒng)的信息推送功能加以利用，向工作人員發(fā)送預(yù)警信息，并采取有效措施對(duì)地質(zhì)災(zāi)害加以預(yù)防，從而降低其所造成的傷亡與財(cái)產(chǎn)損失[8]。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中需要有效采用先進(jìn)的科技手段，并結(jié)合監(jiān)測(cè)區(qū)的實(shí)際情況，合理構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集地質(zhì)災(zāi)害的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并展開數(shù)據(jù)分析，為災(zāi)害預(yù)測(cè)提供依據(jù)，保證災(zāi)害預(yù)警的時(shí)效性，進(jìn)一步提高防災(zāi)減災(zāi)工作質(zhì)量。與此同時(shí)，相關(guān)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警部門需要針對(duì)工作人員的專業(yè)素質(zhì)加以提高，確保其能夠正確掌握和應(yīng)用相關(guān)科技手段發(fā)揮出科學(xué)技術(shù)的重要作用，全面監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害，及時(shí)做出預(yù)警，降低地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人們生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)的影響。