■董希彬

（廣州南方測繪儀器有限公司　廣東　廣州　510665）

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測示范點(diǎn)建設(shè)

■董希彬

（廣州南方測繪儀器有限公司廣東廣州510665）

滑坡災(zāi)害占我國地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的51%以上，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測意義重大。應(yīng)用我國北斗衛(wèi)星，讓衛(wèi)星定位系統(tǒng)監(jiān)測地表位移手段更加適應(yīng)了滑坡監(jiān)測的現(xiàn)場環(huán)境的要，提高了監(jiān)測精度，確保了監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。

坡監(jiān)測地災(zāi)監(jiān)測北斗衛(wèi)星地災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

1　引言

滑坡災(zāi)害占我國地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的51%以上，邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測意義重大。廣州市由于地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜，局部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，雨水充沛，降雨時空分布不均勻等自然環(huán)境條件影響，特別是經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展時期，人類工程活動強(qiáng)烈，地質(zhì)災(zāi)害時有發(fā)生。從化良口-呂田鎮(zhèn)為低山區(qū)滑坡災(zāi)害易發(fā)區(qū),湖光山莊災(zāi)害點(diǎn)地處國道G105線湖光山莊北側(cè),市一處老滑坡,滑坡體見多條裂縫,裂縫長15-60m,寬10-30cm,裂縫兩盤相對錯位差30-60cm.滑坡仍然處于變形中.滑坡體下的居民大30戶,約150人。選定國道G105線湖光山莊北側(cè)建立廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測示范點(diǎn)。

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測示范點(diǎn)衛(wèi)星影像圖

2　監(jiān)測示范點(diǎn)建設(shè)和運(yùn)行

在G105國道良口至呂田段低山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測示范點(diǎn)建立降雨量監(jiān)測系統(tǒng)1套、地表面位移監(jiān)測系統(tǒng)4套（其中基準(zhǔn)站1套，監(jiān)測站3套）、內(nèi)部位移監(jiān)測系統(tǒng)2套，分別用于監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的降雨量、表面位移和內(nèi)部位移，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)即時發(fā)送至地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警中心服務(wù)器系統(tǒng)中，并保障監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，安裝地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)1套，用于接收和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)出預(yù)警信息。

2.1區(qū)域降雨量監(jiān)測

降雨量是滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的最主要的誘發(fā)因素，示范點(diǎn)地處從化，雨水十分充沛，降雨時空分布不均因此本項(xiàng)目十分重視對區(qū)域降雨量的實(shí)時監(jiān)測。取得降雨量資料，結(jié)合位移變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建監(jiān)測預(yù)警模型十分重要。

2.2深部位移監(jiān)測

在滑坡災(zāi)害監(jiān)測中，人們更為關(guān)心的是滑體深部，特別是滑動面處的滑移變形和滑動方向，鉆孔傾斜儀的出現(xiàn)較為圓滿地解決了該問題，現(xiàn)已成為觀測深部水平位移的重要手段。由于其適應(yīng)于各種類型的斜坡且穩(wěn)定可靠，被廣泛應(yīng)用于滑坡變形監(jiān)測當(dāng)中。

2.3地表位移監(jiān)測

地表位移監(jiān)測滑坡監(jiān)測預(yù)警的重要依據(jù)，現(xiàn)階段邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中大量采用GPS進(jìn)行位移監(jiān)測，但現(xiàn)場環(huán)境導(dǎo)致向坡一側(cè)衛(wèi)星遮擋嚴(yán)重，并且多路徑效應(yīng)影響明顯，常導(dǎo)致GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)解算失敗，或精度不好。加入北斗衛(wèi)星提高，提高衛(wèi)星高度截止角，可有效減少多路徑效應(yīng)的影響，提高解算精度。

3　滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)

地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊和安全信息管理模塊。邊坡地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件功能框圖：

3.1數(shù)據(jù)采集軟件

數(shù)據(jù)采集軟件功能模塊主要包括：系統(tǒng)工具、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)通訊。下面分別加以說明。

3.1.1系統(tǒng)自檢功能

有系統(tǒng)自檢、自診斷功能，能對系統(tǒng)各部位運(yùn)行狀態(tài)自檢、自診斷，并實(shí)時打印自檢、自診斷結(jié)果及運(yùn)行中的異常情況，作為硬拷貝文檔。

3.1.2數(shù)據(jù)通訊功能

實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)與各臺測控裝置（MCU）、監(jiān)控主機(jī)與信息管理主機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通訊。通過通訊媒體與上級計算機(jī)連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制。

3.1.3數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集軟件具備兩種運(yùn)行方式：

①中央控制方式（應(yīng)答式），由數(shù)據(jù)采集軟件下達(dá)命令，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的所有測控裝置（MCU）進(jìn)行巡測或選測，測量完畢后將數(shù)據(jù)根據(jù)命令存儲在監(jiān)控主機(jī)中；

②自動控制方式(自報式)，測控裝置（MCU）按內(nèi)部設(shè)定時間間隔自動進(jìn)行測量，測量完畢后將數(shù)據(jù)存儲，并根據(jù)命令將存儲數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控主機(jī)中存儲。

3.1.4數(shù)據(jù)管理功能

將原始監(jiān)測數(shù)據(jù)儲存在監(jiān)控主機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，可按要求對存儲數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，供運(yùn)行人員瀏覽和檢查。具有完善的臨時和歷史測值的數(shù)據(jù)庫管理功能。測值數(shù)據(jù)可顯示、查尋、檢索、繪制過程線、拷盤、打印等。

3.2信息管理軟件

邊坡安全監(jiān)測息管理軟件用于對邊坡安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)及其它有關(guān)邊坡安全的信息進(jìn)行自動獲取、存儲、加工處理和輸入輸出，并且為數(shù)據(jù)分析軟件提供完備的數(shù)據(jù)接口。

3.2.1數(shù)據(jù)分析模塊

（1）過程線分析：以時間為X軸，雨量、邊坡表面位移、深部位移等觀測量為Y軸，繪制時間序列曲線。

（2）滯后時間分析：由于降水入滲變化與邊坡位移的變化不完全同步，降水達(dá)到峰(谷)值的時刻往往比位移達(dá)到峰(谷)值的時刻來得晚，存在一定的時間差即“滯后時間”。系統(tǒng)采用自動化智能分析推求滯后時間。

（3）沉降分析：通過繪制垂直位移與時間的關(guān)系曲線對邊坡垂直位移的變化進(jìn)行分析，了解邊坡垂直位移的變化情況。

（4）水平位移分析：通過繪制水平位移與時間的關(guān)系曲線對該水平位移變化情況進(jìn)行分析，了解不同水平的位移變化情況。

（5）安全預(yù)測：通過對邊坡的綜合狀態(tài)進(jìn)行分析處理，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.2.2數(shù)據(jù)查詢模塊

（1）歷史數(shù)據(jù)查詢：對以往的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、分時間段進(jìn)行查詢。

（2）遠(yuǎn)程錄像查詢：查詢遠(yuǎn)程服務(wù)器上的視頻信息。

（3）數(shù)據(jù)下載：可以從遠(yuǎn)程服務(wù)器上下載所需要的數(shù)據(jù)信息。

（4）查詢結(jié)果輸出：根據(jù)用戶查詢結(jié)果，提供多種文件格式輸出。

3.2.3數(shù)據(jù)輸出模塊

通過對歷史數(shù)據(jù)的分析，可以對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，整理形成日報表、周報表、月報表、季度報表、年報表，以所需的報表格式輸出進(jìn)行進(jìn)一步分析、打印。

3.2.4安全預(yù)警模塊

（1）安全預(yù)警值：邊坡自動化監(jiān)測的主要內(nèi)容：表面位移、深部位移、雨量。其中降雨作為誘發(fā)邊坡滑坡、坍塌等的一個重要因子，它的變化間接反映了邊坡體的穩(wěn)定性；降雨對邊坡的影響除了形成水壓力，還將造成巖土體的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生弱化。雨量監(jiān)測數(shù)據(jù)有利于后期對邊坡穩(wěn)定性綜合分析提供第一手原始資料料。邊坡的破壞模式類型主要是平面滑動，有單一平面滑動和同向雙平面滑動兩種。

（2）報警方式：包括短信報警、郵件報警、語音報警等方式，每種方式都有相應(yīng)的特點(diǎn)，可根據(jù)用戶的選擇、實(shí)際情況的危急程序、報警級別等選擇適當(dāng)?shù)膱缶绞?，或者多種報警方式相結(jié)合，來確保用戶及時收到預(yù)警信息。

本系統(tǒng)預(yù)警模塊預(yù)警功能采用多級預(yù)警設(shè)計，預(yù)警初步設(shè)計分為黃色、橙色、紅色三級，其中三級（較重），二級（嚴(yán)重），一級（特別嚴(yán)重），建立報警躍遷機(jī)制：當(dāng)報警產(chǎn)生一段時間或次數(shù)后，如未處理報警，自動提升報警級別。

報警解除：當(dāng)報警處理完后自動解除。

4　結(jié)語

廣州市滑坡地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測示范點(diǎn)建設(shè)完成并運(yùn)行半年以來，實(shí)時監(jiān)控了示范點(diǎn)滑坡區(qū)域降雨量，以及降雨后引起的深部位移和地表位移的變化。通過大量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析，證明了監(jiān)測示范點(diǎn)監(jiān)測要素選擇合理，各要素關(guān)聯(lián)清晰，監(jiān)測設(shè)備精度滿足滑坡監(jiān)測實(shí)際需求，尤其是北斗衛(wèi)星的引入確保了監(jiān)測系統(tǒng)滿足了滑坡監(jiān)測現(xiàn)場環(huán)境的客觀要求，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，并已取得初步成效。

[1]《地質(zhì)災(zāi)害防治條例》.

[2]《廣州市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃 (2005~2020年)》.

[3]殷躍平等.《長江三峽庫區(qū)移民遷建新址重大地質(zhì)災(zāi)害及防治研究》。北京：地質(zhì)出版社，2004.

[4]王洪德，高幼龍等.《地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)方法研究與示范》項(xiàng)目設(shè)計書.2003.

[5]劉傳正，《地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報》，國土資源部地質(zhì)災(zāi)害防治培訓(xùn)(視頻), 2008.

[6]周平根，《地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展建議》，南方國土資源，2011.

P694[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-441-2

董希彬，2011年畢業(yè)于中山大學(xué)，同年7月加入南方測繪。