曹陽(yáng)威，馬亞楠

(華北科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 東燕郊 101601)

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滑坡遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)面臨的問題和挑戰(zhàn)

曹陽(yáng)威，馬亞楠

(華北科技學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，北京 東燕郊 101601)

為了更加深入的研究滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)目前存在的問題并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，本文采用系統(tǒng)分析法分析了滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的組成及其各部分的作用，從數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)三方面對(duì)目前滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析對(duì)比，最終歸納了現(xiàn)有滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)三個(gè)子系統(tǒng)需要進(jìn)一步解決的問題，為滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展和其他研究工作者指明了方向。

滑坡；監(jiān)測(cè)預(yù)警；問題和挑戰(zhàn)

0 引言

我國(guó)地域遼闊、氣候環(huán)境多樣化是世界上地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，根據(jù)國(guó)土資源部統(tǒng)計(jì)，崩塌、滑坡和泥石流的分布范圍占國(guó)土陸地面積的44.8%，其中滑坡災(zāi)害是我國(guó)主要的地質(zhì)災(zāi)害類型[1]。2005～2009年上半年的數(shù)據(jù)分析表明，每年滑坡的數(shù)量所占比重分別為52.7%、86.1%、61.0%、53.0%、55.5%[2]。2010年全國(guó)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害30670，其中滑坡有22329起，占總數(shù)的72.8%?；戮哂袛?shù)量大、分布廣、發(fā)生頻繁、緩慢性和隱蔽性等特點(diǎn)，一旦發(fā)生除了直接導(dǎo)致災(zāi)害外，還可造成諸多次生災(zāi)害，如中斷交通，阻塞河道，摧毀廠礦，淹沒村莊，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)能夠產(chǎn)生重大的政治和社會(huì)影響[3]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年來，因?yàn)榛?、泥石流造成的死亡和失蹤的人員平均月1000人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失平均38.6億元[4]。舟曲特大泥石流地質(zhì)災(zāi)害眾所周知，到2010年9月4日共造成1478人遇難，287人失蹤[5]。然而隨著我國(guó)位于高山峽谷地區(qū)的大型工程項(xiàng)目的日益增加和環(huán)境惡化的不斷加劇，滑坡的危害日益突出[6]。

國(guó)內(nèi)外普遍采用基于衛(wèi)星定位的監(jiān)測(cè)技術(shù)、基于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)和其他監(jiān)測(cè)技術(shù)如次聲監(jiān)測(cè)、激光測(cè)距、遙感技術(shù)等來監(jiān)測(cè)滑坡體的位移變化、降雨量變化和山體次聲的變化。隨著監(jiān)測(cè)儀器的發(fā)展，監(jiān)測(cè)精度不斷的提高，但是由于監(jiān)測(cè)設(shè)備昂貴的價(jià)格、安裝不便、降雨量臨界值不具有普適性等特點(diǎn)使得相關(guān)技術(shù)的推廣和大面積使用十分困難；另外雖然監(jiān)測(cè)精度在不斷的提高和改善，但是預(yù)警效果還不算很理想，如2015年我國(guó)成功預(yù)報(bào)地質(zhì)災(zāi)害481起，而2015年全國(guó)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害8223起，共造成229人死亡、58人失蹤、138人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)24.9億元，由此可知滑坡監(jiān)測(cè)覆蓋率、預(yù)警成功率相對(duì)較低，滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的推廣應(yīng)用和系統(tǒng)可靠性的提高是不得不解決的問題。

綜上，為了盡可能多的減少人員傷亡和降低經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)一步提高滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)的分析和總結(jié)目前滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中存在的問題和可以進(jìn)一步需要改善的技術(shù)具有重要的意義。

1 滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

對(duì)于滑坡等邊坡地質(zhì)災(zāi)害最有效的防災(zāi)減災(zāi)手段就是對(duì)滑坡體進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心并綜合運(yùn)用各種參數(shù)采用適當(dāng)?shù)念A(yù)測(cè)模型對(duì)滑坡可能發(fā)生的情況進(jìn)行有效可靠的預(yù)測(cè)預(yù)警。滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，三者之間的關(guān)系和作用如圖1所示。

圖1 滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)子系統(tǒng)之間的關(guān)系和作用

其中，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是系統(tǒng)成功的起點(diǎn)，決定了采集斜坡體的什么數(shù)據(jù)、采用什么監(jiān)測(cè)技術(shù)采集數(shù)據(jù)和采用什么監(jiān)測(cè)方案采集數(shù)據(jù)等問題；數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)是系統(tǒng)成功的橋梁，負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)從監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)完整地、實(shí)時(shí)地、有效地傳遞到監(jiān)控中心；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和分析，進(jìn)而進(jìn)行準(zhǔn)確有效的預(yù)測(cè)預(yù)警。

2 滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

2.1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)需要解決監(jiān)測(cè)和采集滑坡體什么數(shù)據(jù)的問題，其中監(jiān)測(cè)要素的確定取決于滑坡發(fā)育情況的研究。目前滑坡發(fā)育特征和規(guī)律的研究主要以滑坡發(fā)育階段為主線，以滑坡變形為重要依據(jù)，如許領(lǐng)等[7]研究了涇陽(yáng)南塬黃土滑坡發(fā)育過程中裂縫的發(fā)育情況，李文彥等[8]通過研究得出滑坡裂縫月位移量與月降雨量之間具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，何曉磊等[9]研究表明滑坡滑動(dòng)過程其表面總體呈多級(jí)階梯狀，同時(shí)得出牽引式滑坡的過程論證；雍睿等[10]完成了推移式滑坡演化全過程的模擬，試驗(yàn)結(jié)果表明推移式滑坡表現(xiàn)出明顯的演化階段特征，許強(qiáng)等[11]等研究了滑坡時(shí)空演化規(guī)律，總結(jié)并提出斜坡變形時(shí)間演化的三階段規(guī)律和斜坡裂縫空間演化的分期配套特性，孔紀(jì)名等[12]對(duì)滑坡發(fā)育的階段性特征進(jìn)行了觀測(cè)并得出同樣的結(jié)論，另外肖詩(shī)榮[13]、羅先啟[14]、劉橫秋[15]、王志強(qiáng)[16]等研究了不同類型滑坡的滑坡發(fā)育特征和規(guī)律，研究表明各種類型的滑坡發(fā)育特征都會(huì)伴隨裂縫的發(fā)育，并且具有明顯的階段性特征，如圖2所示。

圖2 滑坡變形階段演化圖示

滑坡發(fā)育受到地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、植被作用、水的作用、地震作用和人為作用的影響，滑坡發(fā)育影響因素復(fù)雜多變與滑坡監(jiān)測(cè)要素的之間的關(guān)系如圖3所示錯(cuò)種復(fù)雜，因此不同地區(qū)不同類型不同時(shí)段的滑坡其變形階段的閾值不盡相同甚至差異很大。

圖3 滑坡發(fā)育過程

2.1.1 滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)層出不窮、蓬勃發(fā)展，包括常規(guī)大地測(cè)量法、全球定位系統(tǒng)法、測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)法等等。常規(guī)大地測(cè)量方法監(jiān)測(cè)地表變形采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀等常規(guī)光學(xué)儀器或電子測(cè)量?jī)x器周期性地測(cè)量角度、距離、高差等，具有技術(shù)成熟、精度高、資料可靠、信息量大等優(yōu)點(diǎn)適用于不同變形階段的水平位移和垂直位移，是一切監(jiān)測(cè)工作的基礎(chǔ)，但是測(cè)量效率低、時(shí)間長(zhǎng)，需要人力大，易受地形、通視和氣候等條件的影響，不能連續(xù)觀測(cè)；全球定位系統(tǒng)方法監(jiān)測(cè)地表變形采用GPS接收機(jī)監(jiān)測(cè)滑坡變形，具有精度高、不受地面通視和距離限制、可實(shí)現(xiàn)全天候、全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，適用于滑坡體不同變形階段地表水平位移和垂直位移監(jiān)測(cè)，但是一部分滑坡，會(huì)受到監(jiān)測(cè)點(diǎn)頂空通視條件的影響，監(jiān)測(cè)點(diǎn)多時(shí)費(fèi)用較高；測(cè)量機(jī)器人技術(shù)監(jiān)測(cè)地表變形監(jiān)測(cè)精度高、自動(dòng)化程度高、方便靈活、速度快、效益好，但是要求地面通視且范圍不超過1500 m，受氣候影響大；三維激光掃描技術(shù)監(jiān)測(cè)地表變形法屬于無(wú)合作目標(biāo)主動(dòng)遙感測(cè)量技術(shù)，事先不需要布置任何測(cè)量標(biāo)志，直接對(duì)變形體進(jìn)行掃描，但是得到的數(shù)據(jù)量大，沒有實(shí)體特征參數(shù)，直接利用監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)比較困難，還需要深入的研究，如三維激光掃描變形監(jiān)測(cè)理論和數(shù)據(jù)處理方法等，價(jià)格高，目前普及推廣有一定的難度；地面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法監(jiān)測(cè)地表變形發(fā)是采用多種圖像攝取和像點(diǎn)量測(cè)方法，融合處理分析，能適應(yīng)二中精度要求及各種應(yīng)用場(chǎng)合的需求，省人力、投入快、安全，但是監(jiān)測(cè)精度低、受環(huán)境條件影響大，主要適用于變形速率較大的滑坡水平位移和危險(xiǎn)巖體陡壁裂縫變化的監(jiān)測(cè)；地面裂縫張合監(jiān)測(cè)方法采用鋼卷尺、游標(biāo)卡尺等監(jiān)測(cè)屬于人工監(jiān)測(cè)，簡(jiǎn)單直觀、資料可靠、但是精度低、速度慢、非自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)；地面傾斜法采用地面傾斜儀監(jiān)測(cè)滑坡地表傾斜變化及其方向，主要適用于傾倒和角度變化的滑坡，不適用于順層滑坡的監(jiān)測(cè)；深部橫向位移監(jiān)測(cè)法采用鉆孔傾斜儀，適用于所有滑坡、崩塌的變形監(jiān)測(cè)、特別適用于變形緩慢、勻速變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)，是深部變形監(jiān)測(cè)的主要和重要方法；聲發(fā)射監(jiān)測(cè)法采用聲發(fā)射儀、地表儀等監(jiān)測(cè)巖音頻度巖音能率等參數(shù)來判斷巖質(zhì)滑坡變形情況和穩(wěn)定情況，主要適用于巖質(zhì)滑坡加速變形、鄰近崩塌階段的監(jiān)測(cè)，不適用于土質(zhì)的滑坡監(jiān)測(cè)；應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)法把地應(yīng)力計(jì)等儀器埋設(shè)在鉆孔、平硐、豎井中監(jiān)測(cè)滑坡內(nèi)不同深度應(yīng)力、應(yīng)變情況，用于區(qū)分壓力區(qū)和拉力區(qū)，適用于不同滑坡的變形監(jiān)測(cè)，綜上各種滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)照表1所示。

表1 滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)照?qǐng)D

滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)適用范圍精度高低環(huán)境影響全天候否自動(dòng)化度監(jiān)測(cè)速度點(diǎn)位多少價(jià)格高低外業(yè)工作推廣難易可靠性常規(guī)大地測(cè)量法大高大否低慢多低多易高全球定位系統(tǒng)法大高小是高快少高少難高測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)小高大否高快多低少難中三維激光掃描技術(shù)小高大否高慢少高多難中地面數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量小低大否高快多低少難中遙感監(jiān)測(cè)方法大低大否低慢多高少難中地表裂縫張合監(jiān)測(cè)小高是低低慢多低少難高滑坡體深部位移大高否是高快少高多易高

由表1可知，要想得到一種可大范圍適用、受環(huán)境影響小、全天候、高自動(dòng)化、監(jiān)測(cè)快速精準(zhǔn)有效、價(jià)格適當(dāng)、操作簡(jiǎn)單、系統(tǒng)可靠性高的監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)有待進(jìn)一步的研究和論證。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)問題分析

(1) 滑坡地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)理論方面。對(duì)于滑坡地質(zhì)災(zāi)害的種類、規(guī)模大小、發(fā)育機(jī)理和過程還未完全了解和掌握，滑坡初始階段、等速階段、加速階段等發(fā)育過程相關(guān)臨界值有待進(jìn)一步的研究論證。

(2) 監(jiān)測(cè)點(diǎn)方面。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置的選擇容易受到地形和施工條件的限制，從而導(dǎo)致所選監(jiān)測(cè)點(diǎn)的代表性存在一定的隱患；另外由于價(jià)格的原因，絕大多數(shù)滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量有限，那么根據(jù)這少量且存在不能代表整個(gè)滑坡發(fā)育情況風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)是否接近滑坡發(fā)育的真實(shí)情況，而這些數(shù)據(jù)用在預(yù)測(cè)預(yù)警中是否準(zhǔn)確可靠。

(3) 監(jiān)測(cè)技術(shù)融合方面。為了保證獲得真實(shí)有效、可靠高精度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，需要對(duì)相關(guān)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行組合使用，然而滑坡類型多種多樣，滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)各有不同，如何針對(duì)特性類型的滑坡進(jìn)行怎樣的監(jiān)測(cè)技術(shù)組合才能保證整個(gè)監(jiān)測(cè)方案達(dá)到監(jiān)測(cè)精度高、速度快、價(jià)格適中需要進(jìn)一步的研究確定。

(4) 監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備方面。監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備本身的精度和監(jiān)測(cè)誤差問題，也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)造成不同程度的影響，因此在數(shù)據(jù)分析中必須把監(jiān)測(cè)儀器的誤差和靈敏度等相關(guān)的因素考慮進(jìn)去。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)一般分為監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)傳輸和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸兩部分，如圖4所示。

圖4 監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)傳輸和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸示意圖

監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)傳輸就是把監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)匯聚到一起的過程，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)普遍采用GPRS分級(jí)傳輸機(jī)制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從最底層的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn))傳輸?shù)缴弦患?jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn))，然后經(jīng)由一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)集中傳輸?shù)竭h(yuǎn)程傳輸設(shè)備；遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸就是把監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)匯聚到遠(yuǎn)程傳輸設(shè)備的數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程傳輸機(jī)制傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)需要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)傳輸不中斷、數(shù)據(jù)完整不缺失、關(guān)鍵數(shù)據(jù)及時(shí)傳和數(shù)據(jù)安全且有效。

2.2.1 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)對(duì)比分析

目前在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中常用的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有ZigBee技術(shù)、GPRS技術(shù)和北斗報(bào)文通訊技術(shù)[17-25]。其中ZigBee技術(shù)通訊距離為10～1000 m，帶寬為250 kbps最大可擴(kuò)展至65000個(gè)子節(jié)點(diǎn)，主要應(yīng)用于傳感器網(wǎng)絡(luò)中；GPRS通信距離超過1000 m，帶寬為10～1000 kbps，適用于遠(yuǎn)距離通信；北斗報(bào)文通信通過衛(wèi)星通信，不受移動(dòng)信號(hào)限制，一次傳送多達(dá)120個(gè)漢字，通訊定位頻率<1次/min，接口傳輸速率達(dá)到1200～115200 bit/s。三者之間的性能與特點(diǎn)比較如表2所示。

表2 滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)性能與特點(diǎn)對(duì)比

項(xiàng) 目ZigBeeGPRS/GSM北斗通信傳輸速率傳輸速率一般傳輸速率一般傳輸速率低覆蓋范圍覆蓋大部分區(qū)域覆蓋大部分區(qū)域覆蓋范圍大建設(shè)成本建設(shè)成本低建設(shè)成本低建設(shè)成本高通信費(fèi)用通信費(fèi)用低通信費(fèi)用低通信費(fèi)用高實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性差實(shí)時(shí)性稍差實(shí)時(shí)性好可靠性可靠性低可靠性較低可靠性好安全性安全性不高安全性一般安全性能高

2.2.2 數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)問題分析

(1) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜笔Ш椭袛鄦栴}。傳輸能量的消耗導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)點(diǎn)失效，假如某個(gè)三級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)失效造成的結(jié)果是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的少量缺失，假如某個(gè)二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)失效造成的結(jié)果是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的部分缺失，假如一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)失效造成的結(jié)果就是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全部缺失;如何防止監(jiān)測(cè)點(diǎn)失效導(dǎo)致的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜笔Ш椭袛?，如怎樣保證7*24小時(shí)的供電問題，如何防止監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備被破壞(惡劣環(huán)境、人為破壞)或者被盜竊。

(2) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蕟栴}。如基于北斗報(bào)文的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)如何提高北斗傳輸內(nèi)容的效率，增加數(shù)據(jù)傳輸量。

(3) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先性問題。對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸隊(duì)列的控制問題，一般情況下是先到先服務(wù)即先到先傳輸?shù)脑瓌t，但是在數(shù)據(jù)擁堵或者緊急情況的時(shí)候如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能的排隊(duì)傳輸，從而保證高重要度的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)快速地傳遞到監(jiān)控中心。

(4) 數(shù)據(jù)傳輸過程的安全問題。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全問題是任何時(shí)候都不應(yīng)該被忽略的問題，在滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心才能得到存儲(chǔ)、分析和利用。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中就可能會(huì)受到黑客攻擊、病毒、網(wǎng)絡(luò)癱瘓等威脅，如何對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)加密傳輸同樣值得進(jìn)一步的研究。

2.3 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示和分析。合理有效的數(shù)據(jù)庫(kù)有助于數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和使用、豐富的數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容和格式有利于得出更多更可靠的結(jié)論，及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析對(duì)于監(jiān)測(cè)預(yù)警至關(guān)重要。

2.3.1 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)的最終目的是對(duì)滑坡發(fā)育盡可能作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)可以分為空間預(yù)測(cè)和時(shí)間預(yù)測(cè)[25-29]。

空間預(yù)測(cè)是指對(duì)滑坡發(fā)生的地點(diǎn)規(guī)模等的預(yù)測(cè)，步驟如下：1)相關(guān)參數(shù)分析，如工程條件參數(shù)、滑坡特征參數(shù)、運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)、區(qū)位特征參數(shù)和滑坡體材料參數(shù)；2)預(yù)測(cè)方法選擇，包括可能發(fā)生地點(diǎn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)預(yù)報(bào)、活動(dòng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

目前使用較多的方法有傳統(tǒng)的穩(wěn)定系數(shù)預(yù)測(cè)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、信息模型法、模糊綜合評(píng)判法。

時(shí)間預(yù)報(bào)是指對(duì)邊坡失穩(wěn)發(fā)生具體時(shí)間的預(yù)報(bào)，步驟如下：1)根據(jù)因子分析法對(duì)滑坡時(shí)間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)參數(shù)進(jìn)行分析，找出主要的變量；2)利用模糊概率分析模型、置信度分布模型以及參數(shù)數(shù)據(jù)可靠性分析模型對(duì)滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)參數(shù)進(jìn)行置信度分析及其可靠性檢驗(yàn)；3)根據(jù)相應(yīng)原則選擇相應(yīng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)參數(shù)。常用的方法有齋藤法、灰色理論模型、非線性動(dòng)力學(xué)模型和多參數(shù)報(bào)法。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)問題分析

(1) 預(yù)測(cè)預(yù)警理論方面。隨著數(shù)學(xué)的不斷發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)提出40多種滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)模型和方法，大致可以分為確定性預(yù)報(bào)模型、統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)模型、非線性預(yù)報(bào)模型三類，然后這些模型和方法都是基于對(duì)滑坡變形-時(shí)間曲線的擬合推理，一般用于“后驗(yàn)性”檢驗(yàn)。在實(shí)際預(yù)報(bào)中存在的問題，如同一滑坡的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用不同的預(yù)報(bào)模型，可能會(huì)得出差別很大的預(yù)報(bào)結(jié)果；同一滑坡，采用不同時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用同一種模型進(jìn)行預(yù)報(bào)，也會(huì)得出不同的預(yù)報(bào)結(jié)果。

(2) 定性分析方面。根據(jù)滑坡體裂縫分期配套系統(tǒng)對(duì)滑坡體進(jìn)行推移式滑坡、漸進(jìn)后退式滑坡等類型的定性判斷的準(zhǔn)確性，直接影響到選取哪些監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為更具有代表性的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作。一般情況下，對(duì)于漸進(jìn)后退式滑坡選擇位于滑坡后緣弧形拉裂縫附近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為代表整個(gè)滑坡監(jiān)測(cè)的變形特征，而推移式的滑坡選擇前緣隆起部位的監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為具有代表的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)點(diǎn)，但是收到地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和外界因素的影響，同一滑坡不同部位不同區(qū)段的變形規(guī)律會(huì)有所差別，這就給滑坡變形分區(qū)定性判斷帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 定量分析方面。大部分研究通過斜坡變形-時(shí)間曲線切線角Q的大小把斜坡變形分為初始變形階段(Q<45°)、等速變形階段(Q近似于45°)、加速變形階段(Q>45°)，但是由于滑坡成因的差異性和環(huán)境的多邊形，滑坡變形階段的位移速度大小和位移加速度大小(相關(guān)臨界值)很難做到定量分析，滑坡的定量預(yù)報(bào)適應(yīng)性差、預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度不高、預(yù)報(bào)不具有針對(duì)性。

(4) 關(guān)鍵數(shù)據(jù)的選擇。在多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，究竟選取哪個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為預(yù)報(bào)依據(jù)？在一個(gè)監(jiān)測(cè)時(shí)間序列中，究竟選取哪個(gè)時(shí)間段、多長(zhǎng)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為預(yù)報(bào)依據(jù)等等相關(guān)問題直接影響了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 結(jié)論

滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)是系統(tǒng)成功的起點(diǎn)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)是系統(tǒng)成功的橋梁、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)是系統(tǒng)成功的終點(diǎn)，三者相輔相成同等重要，從滑坡發(fā)育情況、滑坡監(jiān)測(cè)要素確定、滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展、滑坡監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院突骂A(yù)測(cè)理論的研究現(xiàn)狀都可能影響系統(tǒng)最終的可靠性，因此相關(guān)的細(xì)節(jié)需要更多的研究實(shí)踐和證明。除此之整個(gè)系統(tǒng)的供電問題、節(jié)能問題、設(shè)備保護(hù)問題、系統(tǒng)維護(hù)等問題都需要進(jìn)一步的研究和完善。

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Challenges and Issues of Remote Monitoring and Warning Technology on Landslides in Real Time

CAO Yang-wei，MA Ya-nan

(NorthChinaInstituteofScienceandTechnology，Yanjiao,101601,China)

In order to study the problems of the landslide monitoring and early warning technology more deeply and propose measures for improvement，this article analyzes the composition of landslide monitoring and early warning system and the effect of each part with System Analysis Method，and conducts comparative analysis of the technology development status from three terms：data collection subsystem，data transmission subsystem and data analysis subsystem, finally summarizes the problems and challenges existing in landslide monitoring and early warning technology development, which indicates the directions for the future studies in landslide monitoring technology and other researchers.

landslide; monitoring and early warning; challenges and issues

2016-01-13

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)基金資助項(xiàng)目(3142015056)

曹陽(yáng)威(1988-)，男，河南杞縣人，碩士，華北科技學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院在讀碩士研究生,研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)。E-mail：942882451@qq.com

P642.22

A

1672-7169(2016)02-0098-07