唐 佳，唐軍峰，鐘 平，李代富，劉福東

（1.中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410014；2.五凌電力有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410004）

1 研究背景

隨著全球氣候變化的加劇，頻繁發(fā)生的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)成為制約人類經(jīng)濟(jì)發(fā)展、影響人類生存環(huán)境的主要因素之一。近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)家能源戰(zhàn)略布局和節(jié)能減排政策的實(shí)施，能源建設(shè)不斷向西部推進(jìn)，大型水利水電工程建設(shè)因水庫(kù)蓄水、庫(kù)水位升降等誘發(fā)的庫(kù)區(qū)滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害日益嚴(yán)重，阻礙了水庫(kù)正常運(yùn)行，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅[1-4]。

監(jiān)測(cè)工作是地災(zāi)防治的重要手段，監(jiān)測(cè)手段大致可以分為兩類：①接觸式監(jiān)測(cè)，包括經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測(cè)量機(jī)器人、GNSS、無(wú)線傳感器等。此類方法具有測(cè)量精度高，誤差小等特點(diǎn)，年形變誤差可達(dá)毫米級(jí)甚至亞毫米級(jí)，GNSS和無(wú)線傳感器甚至可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)施、在線監(jiān)測(cè)。但該方法需要在目標(biāo)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)測(cè)點(diǎn)，且測(cè)點(diǎn)分布離散，具有空間盲區(qū)，無(wú)法全區(qū)域覆蓋。②非接觸式監(jiān)測(cè)，包括陸攝經(jīng)緯儀、無(wú)人機(jī)、激光雷達(dá)、星載合成孔徑雷達(dá)（InSAR）等，此類監(jiān)測(cè)方法無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)布置測(cè)點(diǎn)，可以遠(yuǎn)程、無(wú)接觸地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域全覆蓋、長(zhǎng)時(shí)間和高精度的形變監(jiān)測(cè)，但其觀測(cè)過(guò)程是非連續(xù)的，且具有一定的時(shí)間周期。無(wú)論是接觸式監(jiān)測(cè)還是非接觸式監(jiān)測(cè)，均有其優(yōu)點(diǎn)和不足，而將兩者結(jié)合，取其各自優(yōu)勢(shì)無(wú)疑具有重要的工程意義[5-7]。

三板溪水電站位于貴州省清水江中游河段，工程于2006年1月下閘蓄水，形成長(zhǎng)達(dá)121 km的庫(kù)區(qū)干流和多條支流。自水庫(kù)蓄水以來(lái)，庫(kù)岸邊坡已陸續(xù)發(fā)現(xiàn)有岸坡變形、地面開(kāi)裂，甚至滑坡、塌岸和房屋地基沉降錯(cuò)動(dòng)等地質(zhì)災(zāi)害。到2016年底，三板溪庫(kù)區(qū)共發(fā)現(xiàn)滑坡、塌岸、地面沉陷等地質(zhì)災(zāi)害200余處，零星分布，點(diǎn)多面廣，其中東嶺信滑坡堆積體、南埃大寨岸坡、展依寨岸坡和南包村岸坡等4個(gè)變形邊坡因其在水庫(kù)蓄水后出現(xiàn)變形，且邊坡上部分布有村寨，一旦產(chǎn)生失穩(wěn)則危害大，因而受到重點(diǎn)關(guān)注[8]。為了識(shí)別三板溪水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害情況，實(shí)時(shí)掌握地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展和治理過(guò)程，開(kāi)發(fā)了融合接觸式監(jiān)測(cè)（GNSS、地表裂縫、深部位移、地下水位、流量、庫(kù)水位、降雨量和在線視頻等）和非接觸式監(jiān)測(cè)（InSAR）等多項(xiàng)技術(shù)的遠(yuǎn)程、自動(dòng)、實(shí)時(shí)水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了流域觀測(cè)與重點(diǎn)區(qū)域觀測(cè)的結(jié)合，形成“天地一體化”地災(zāi)監(jiān)測(cè)體系，并可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行分級(jí)預(yù)警和信息發(fā)布，為防災(zāi)減災(zāi)提供決策支持。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

研究工作依托三板溪水電站庫(kù)區(qū)，對(duì)從清水江流域上游柳川鎮(zhèn)至下游河口鄉(xiāng)總長(zhǎng)約60 km的河段及其兩側(cè)的岸坡開(kāi)展工作，工作內(nèi)容主要分為3個(gè)部分：①對(duì)總長(zhǎng)60 km的水庫(kù)河段兩岸邊坡開(kāi)展InSAR監(jiān)測(cè)，研究其地表變形情況，識(shí)別出潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)和已有地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的變形規(guī)律；②對(duì)區(qū)間內(nèi)重點(diǎn)地災(zāi)隱患邊坡（東嶺信滑坡堆積體、南埃大寨岸坡、展依寨岸坡和南包村岸坡）開(kāi)展GNSS地表位移、地下水位、排水洞洞內(nèi)流量、降雨量、地表裂縫、深部位移和視頻等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，實(shí)時(shí)獲取有關(guān)信息；③依據(jù)上述監(jiān)測(cè)成果，開(kāi)發(fā)出水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)與功能

水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)”）的軟件體系結(jié)構(gòu)采用以數(shù)據(jù)庫(kù)為技術(shù)核心、GIS為支持、應(yīng)用B/S與C/S相結(jié)合的模式，即在系統(tǒng)軟件和支撐軟件的基礎(chǔ)上，基于采集的數(shù)據(jù)，建立了應(yīng)用軟件/信息處理/預(yù)警分析/信息發(fā)布等多層結(jié)構(gòu)，不同的服務(wù)層具有不同的應(yīng)用特點(diǎn)。系統(tǒng)總體架構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)主要的功能模塊包括：三維地理信息、地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)、InSAR監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)應(yīng)用、預(yù)警分析和決策支持等子系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：

（1）構(gòu)建基于DEM的水庫(kù)庫(kù)區(qū)三維基礎(chǔ)信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)空間信息的檢索查詢和基本GIS分析功能，并可加載展示局部區(qū)域的三維無(wú)人機(jī)攝影數(shù)據(jù)成果；

（2）接收和管理通過(guò)GPRS/4G傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)的多源異構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻資料，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害多源異構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)集成，可進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、對(duì)比和分析；

（3）處理InSAR監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和加載、查詢和展示三維圖形；

（4）實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害多源異構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)處理，支持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、對(duì)比、輸出和打??；

（5）實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)警閾值的設(shè)置、自動(dòng)分析、判斷，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)出對(duì)應(yīng)級(jí)別的預(yù)警信息，并根據(jù)設(shè)定給出相應(yīng)的處置建議信息。

2.2 數(shù)據(jù)采集與接收

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

研究工作對(duì)4個(gè)重點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害隱患邊坡開(kāi)展GNSS地表位移、地下水位、洞內(nèi)流量、降雨量、地表裂縫、深部位移和視頻等項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，采用了多種類型的傳感器，其類型和數(shù)量見(jiàn)表1。

表1 接觸式自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備

該系統(tǒng)項(xiàng)目在三板溪庫(kù)區(qū)共布置了各類監(jiān)測(cè)站48個(gè)（東嶺信24個(gè)、南埃大寨10個(gè)、展依寨9個(gè)，南包村5個(gè)），見(jiàn)圖2。每個(gè)監(jiān)測(cè)站采用完全的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式，即每套監(jiān)測(cè)設(shè)備之間相互獨(dú)立，互不干涉?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備除了視頻監(jiān)測(cè)站采用光纖寬帶傳輸信號(hào)和市電供電以外，其余測(cè)站均采用無(wú)線傳輸、太陽(yáng)能電池板供電；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以發(fā)給多個(gè)監(jiān)控主機(jī)（一卡多發(fā)），實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)備份，保證數(shù)據(jù)的安全。

圖2 地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)站

2.2.2 數(shù)據(jù)接收

該系統(tǒng)項(xiàng)目監(jiān)控中心有兩處，分別位于長(zhǎng)沙五凌電力大壩安全監(jiān)測(cè)中心和貴州三板溪水電站廠房，每個(gè)監(jiān)控中心均由地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)及服務(wù)系統(tǒng)等4個(gè)部分組成。①數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)主要完成系統(tǒng)各測(cè)站地質(zhì)災(zāi)害信息的實(shí)時(shí)接收、處理和入庫(kù)，并提供測(cè)站信息查詢服務(wù)；②數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要為系統(tǒng)維護(hù)管理、信息查詢與服務(wù)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)等提供數(shù)據(jù)；③計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要為系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收、處理、查詢以及信息隔離傳輸、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)服務(wù)等提供軟硬件支撐；④地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)與服務(wù)系統(tǒng)主要根據(jù)監(jiān)測(cè)區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)模型進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)作業(yè)，并提供預(yù)報(bào)成果發(fā)布服務(wù)。

監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是三板溪水電站庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3?；镜挠布渲冒〝?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)接收計(jì)算機(jī)、工作站等以及交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（見(jiàn)圖4）。

圖3 監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖4 監(jiān)控中心設(shè)備

2.3 數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)采集終端根據(jù)設(shè)定的周期，自動(dòng)快速讀取各傳感器的數(shù)據(jù)，按控制條件進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組成IP數(shù)據(jù)包，通過(guò)GPRS/4G模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)接收服務(wù)器接收、數(shù)據(jù)解碼、信息處理，再存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信采用點(diǎn)對(duì)多的工作模式（一卡雙發(fā)），即監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)被同時(shí)發(fā)送至兩個(gè)中心站，中心站收到信息后，對(duì)遙測(cè)站發(fā)送相應(yīng)的確認(rèn)信息，遙測(cè)站將根據(jù)不同的確認(rèn)信息，自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠或重新發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)?，F(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控站數(shù)據(jù)傳輸采用光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)的通信方式。

圖5和圖6分別給出了系統(tǒng)的GPRS/4G通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及設(shè)備配置和通信傳輸組網(wǎng)圖。

圖5 GPRS/4G通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及設(shè)備配置

圖6 通信傳輸組網(wǎng)示意

2.4 衛(wèi)星InSAR監(jiān)測(cè)方案

作為主動(dòng)遙感測(cè)量技術(shù)解決方案，InSAR技術(shù)能夠在各種天時(shí)和天候條件下，在不受極端天氣和日光照射條件影響的情況下，對(duì)大面積目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行固定頻率的毫米級(jí)精確監(jiān)測(cè)測(cè)量，成果為高密度三維形變測(cè)量點(diǎn)陣，能夠較完整覆蓋目標(biāo)區(qū)域并反映整個(gè)區(qū)域的形變過(guò)程空間關(guān)系（見(jiàn)圖7）。

圖7 InSAR監(jiān)測(cè)原理

此次研究采用德國(guó)的TerraSAR-X系列雷達(dá)衛(wèi)星作為變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)源，雷達(dá)波段X，最高分辨率0.25 m，StripMap成像模式，地面分辨率3 m×3 m，極化方式HH，衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取周期11 d，軌道精度5 cm。監(jiān)測(cè)工作分兩個(gè)階段進(jìn)行：①采用差分合成孔徑雷達(dá)干涉分析（以下簡(jiǎn)稱“DInSAR”）技術(shù)對(duì)高分辨率的雷達(dá)衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行形變計(jì)算，解譯由于地表變形造成的形變位置，圈定空間維度的形變區(qū)域，同時(shí)對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行初步分析；②基于前期的差分干涉初步結(jié)果，采用時(shí)間序列永久散射體合成孔徑雷達(dá)干涉分析（簡(jiǎn)稱“PSInSAR”）技術(shù)，獲取長(zhǎng)時(shí)間序列的地表形變圖，不僅在空間維度掌握形變區(qū)域，同時(shí)在時(shí)間維度上了解變形的發(fā)展過(guò)程。監(jiān)測(cè)時(shí)間從2018年12月至2019年12月。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)示意見(jiàn)圖8。

圖8 衛(wèi)星監(jiān)測(cè)示意

3 系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)與預(yù)警初步設(shè)置研究

3.1 水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)開(kāi)發(fā)

系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)用B/S與C/S相結(jié)合模式，通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)站實(shí)現(xiàn)地表位移、深部位移、地表裂縫、地下水位、洞內(nèi)流量、視頻等地質(zhì)災(zāi)害信息的收集管理，建立地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)、報(bào)表、圖像等信息數(shù)據(jù)庫(kù)，提供數(shù)據(jù)管理以及信息發(fā)布服務(wù)等基本應(yīng)用功能，并與相關(guān)高級(jí)應(yīng)用功能如報(bào)表圖表管理、信息發(fā)布及預(yù)警等多個(gè)功能模塊無(wú)縫連接，為規(guī)范管理地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。

登錄系統(tǒng)平臺(tái)后，首先顯示的是“值班界面”（見(jiàn)圖9），該界面包括天氣信息、預(yù)警發(fā)布信息、測(cè)站分類與狀態(tài)信息、視頻監(jiān)控顯示、三維地圖、流域梯度信息等，其中的流域梯度可以查詢包含三板溪、掛治、白市等多個(gè)沅水流域上水電站的監(jiān)測(cè)情況信息。

另外，系統(tǒng)平臺(tái)還包含衛(wèi)星監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)曲線、監(jiān)測(cè)報(bào)表、預(yù)警信息、系統(tǒng)管理、注銷等多個(gè)模塊，可提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)空間信息查詢、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)成果展示、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、監(jiān)測(cè)曲線圖自動(dòng)生成與展示、監(jiān)測(cè)報(bào)表自動(dòng)生成與下載、預(yù)警閾值的設(shè)置與發(fā)布、系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等服務(wù)。

圖9 登錄后的平臺(tái)首頁(yè)

3.2 預(yù)警設(shè)置初步研究

目前，基于地表變形監(jiān)測(cè)的滑坡預(yù)警模型已取得了不少研究成果[9-10]，其關(guān)鍵在于根據(jù)滑坡體的變形特征采用合適的監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法，并建立使用的預(yù)警模型。根據(jù)三板溪庫(kù)區(qū)4個(gè)主要地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)邊坡的變形特點(diǎn)，此次研究工作主要采用變形速率預(yù)警判據(jù)進(jìn)行預(yù)警，同時(shí)采用位移切線角預(yù)警判據(jù)進(jìn)行滑坡輔助預(yù)警。

（1）變形速率預(yù)警判據(jù)。根據(jù)當(dāng)前三板溪庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的變形監(jiān)測(cè)資料，各測(cè)點(diǎn)具有一個(gè)普遍現(xiàn)象：實(shí)際變形過(guò)程中，由于勻速變形階段滑坡變形速率仍然會(huì)產(chǎn)生一定程度的波動(dòng)，為進(jìn)一步區(qū)分不同的外界因素影響或者偶然變形速率加快對(duì)變形的響應(yīng)，同時(shí)為了匹配四級(jí)預(yù)警機(jī)制，該項(xiàng)目采用多級(jí)速率閾值V1

圖10 變形曲線速率閾值設(shè)置

對(duì)于多級(jí)速率閾值V1

綜合分析已有的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，參考相關(guān)資料，速率閾值設(shè)置規(guī)則暫定如下：

式中，V1，V2和V3分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)級(jí)別的速率閾值（見(jiàn)圖10）；V為某一測(cè)站監(jiān)測(cè)曲線中的均勻變形速率。理論上，每個(gè)變形測(cè)站分別配置不同變形速率V。

（2）其他預(yù)警值的設(shè)置。位移切線角預(yù)警也是當(dāng)前預(yù)警研究的重要研究方向，該項(xiàng)目的位移切線角預(yù)警判別為：初加速階段，45°<切線角<80°；勻加速階段，80°≤切線角<85°；臨滑階段，切線角≥85°；下滑前，切線角≈89°。

4 系統(tǒng)在三板溪庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

該系統(tǒng)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)工作從2018年12月開(kāi)始，距今已有1 a多的數(shù)據(jù)積累，成果包括接觸式自動(dòng)化數(shù)據(jù)成果以及非接觸式衛(wèi)星InSAR成果，具體如下。

4.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)成果

圖11給出了多種典型監(jiān)測(cè)曲線以及視頻，其中，多個(gè)監(jiān)測(cè)曲線的關(guān)系可以通過(guò)開(kāi)關(guān)鍵自由打開(kāi)或者關(guān)閉，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)和相關(guān)性綜合分析。以圖11（a）為例，圖中同時(shí)展示了東嶺信測(cè)點(diǎn)DDB1的變形曲線、降雨量（柱狀圖）和庫(kù)水位歷時(shí)曲線。由圖11（a）可知：2019年4月，降雨量開(kāi)始增多，標(biāo)志著水庫(kù)汛期開(kāi)始，此時(shí)的水庫(kù)庫(kù)水位由低谷時(shí)的435 m左右開(kāi)始升高，測(cè)點(diǎn)DDB1的變形曲線也開(kāi)始迅速抬高；到2019年7月底，降雨量開(kāi)始減少，此時(shí)的庫(kù)水位達(dá)到峰值472 m，測(cè)點(diǎn)DDB1的變形曲線也達(dá)到一個(gè)相對(duì)高點(diǎn)，隨后處于緩慢增長(zhǎng)狀態(tài)。通過(guò)對(duì)該圖的分析，可以認(rèn)為該邊坡的變形與降雨量、庫(kù)水位等因素關(guān)系密切。其余監(jiān)測(cè)曲線圖也可得出類似結(jié)論。

系統(tǒng)平臺(tái)還可自動(dòng)生成地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)成果的簡(jiǎn)報(bào)、周報(bào)、月報(bào)等監(jiān)測(cè)報(bào)表，操作人員可方便地下載監(jiān)測(cè)期任意時(shí)間段的報(bào)表。下載的報(bào)表格式包括pdf和word兩種，可作為監(jiān)測(cè)成果直接報(bào)送有關(guān)人員，或可自行編輯和分析。圖12為三板溪水電站庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)月報(bào)的自動(dòng)生成和下載功能展示。

該系統(tǒng)平臺(tái)可遠(yuǎn)程、動(dòng)態(tài)展示三板溪庫(kù)區(qū)4個(gè)重點(diǎn)邊坡共48個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的降雨量、排水洞流量、地下水位、地表位移、裂縫、深部位移、庫(kù)水位、視頻等多種信息，可提供曲線、數(shù)據(jù)、報(bào)表等資料的查詢、展示、下載等多項(xiàng)功能。

圖11 平臺(tái)展示的監(jiān)測(cè)成果

圖12 監(jiān)測(cè)報(bào)表的自動(dòng)生成和下載

4.2 衛(wèi)星（InSAR）監(jiān)測(cè)成果

4.2.1 水庫(kù)庫(kù)岸大范圍變形特征

該系統(tǒng)平臺(tái)融合了星載InSAR監(jiān)測(cè)成果，并將其作為單獨(dú)的模塊，方便調(diào)用。

研究選取三板溪庫(kù)區(qū)柳川鎮(zhèn)-河口鄉(xiāng)總長(zhǎng)約60 km的河段，采用星載InSAR對(duì)該河段及其兩側(cè)岸坡開(kāi)展監(jiān)測(cè)，獲得了近1a來(lái)的升軌和降軌數(shù)據(jù)各26景（共52景），每一景均有6萬(wàn)多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。圖13為系統(tǒng)展示的三板溪庫(kù)區(qū)大范圍的InSAR監(jiān)測(cè)成果。圖13中每個(gè)測(cè)點(diǎn)的顏色深淺分別代表不同的沉降變形值，色譜范圍從深藍(lán)到深紅，深紅為沉降最大，深藍(lán)為抬升最大。

通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊任意監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)，即可獲得該點(diǎn)的變形歷時(shí)曲線和相關(guān)信息，如圖13右下角所示。由圖中曲線可知，該測(cè)點(diǎn)從2019年6月份開(kāi)始變形持續(xù)增大，至2019年底，沉降變形量為60 mm。

圖13 三板溪水電站庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害InSAR監(jiān)測(cè)成果

總體上，監(jiān)測(cè)期內(nèi)三板溪水電站庫(kù)區(qū)岸坡變形不大，一般在30 mm之內(nèi)，重點(diǎn)關(guān)注的4個(gè)邊坡變形也均在30 mm以內(nèi)（見(jiàn)圖14，限于篇幅，圖14僅給出了其中的兩個(gè)邊坡），與GNSS監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致；部分河段兩側(cè)岸坡出現(xiàn)了較大的沉降變形（見(jiàn)圖13中的紅色部分，沉降超過(guò)100 mm），沿水庫(kù)庫(kù)岸零星分布。

圖14 典型岸坡InSAR監(jiān)測(cè)成果（圖中水滴圖案為衛(wèi)星角反射器）

4.2.2 局部區(qū)域異常變形特征

根據(jù)圖13的監(jiān)測(cè)成果，三板溪水電站庫(kù)局部河段出現(xiàn)了變形較大的異常區(qū)域，且分布散亂而隱蔽。圖15為放大后的部分異常變形區(qū)域位置和變形范圍。由圖15可知，在觀測(cè)期內(nèi)，這些區(qū)域地表出現(xiàn)了超過(guò)100 mm的區(qū)域性沉降變形。其中，圖15（a）位于南埃大寨上游，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，該處因高速公路施工導(dǎo)致地表變形增大，屬于人為因素導(dǎo)致的異常；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查顯示，圖15（b）和圖15（c）兩處大變形區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)人為因素影響，圖15（c）還是村寨所在地。因此，類似15（c）的變形異常區(qū)域需引起高度關(guān)注，也是后續(xù)庫(kù)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害巡查和防控工作重點(diǎn)。

4.3 系統(tǒng)預(yù)警

系統(tǒng)包含有預(yù)警信息模塊，可進(jìn)行預(yù)警閾值的設(shè)置并發(fā)出告警信息。本次主要考慮采用變形速率預(yù)警判據(jù)和位移切線角預(yù)警判據(jù)進(jìn)行聯(lián)合、分級(jí)預(yù)警，預(yù)警信息通過(guò)在系統(tǒng)平臺(tái)自動(dòng)彈出、配以語(yǔ)音信息，并自動(dòng)發(fā)送給相關(guān)人員。

圖16為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)得到的典型變形速率曲線及設(shè)置的分級(jí)預(yù)警線，其中，分級(jí)預(yù)警閾值可以在系統(tǒng)平臺(tái)的“預(yù)警信息”模塊進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置，且不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)可單獨(dú)設(shè)置預(yù)警閾值。當(dāng)監(jiān)測(cè)值達(dá)到設(shè)定的預(yù)警閾值后，系統(tǒng)自動(dòng)向用戶的電腦端、手機(jī)客戶端發(fā)出相應(yīng)級(jí)別的預(yù)警信息，圖17即為發(fā)送至手機(jī)端的預(yù)警信息樣例。

圖16 典型的變形速率曲線及其分級(jí)預(yù)警線

圖17 預(yù)警信息自動(dòng)發(fā)送至手機(jī)端

5 結(jié)論

（1）水庫(kù)地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)融合了星載InSAR+GNSS+深部位移+地下水位+流量+視頻等多項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“天地一體化”遠(yuǎn)程、自動(dòng)、全天候監(jiān)測(cè)和預(yù)警。平臺(tái)可以實(shí)時(shí)分析、處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，展示圖表，可以自動(dòng)生成、下載監(jiān)測(cè)報(bào)表，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理分析的自動(dòng)化、智能化。

（2）對(duì)三板溪水電站庫(kù)區(qū)4個(gè)重點(diǎn)地質(zhì)災(zāi)害邊坡開(kāi)展了遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、全天候監(jiān)測(cè)，獲得了變形規(guī)律；采用星載InSAR技術(shù)獲得了水庫(kù)流域的地表變形特征，可在平臺(tái)上方便、直觀地查詢和展示變形過(guò)程，可發(fā)現(xiàn)一些較為隱蔽的變形異常區(qū)域，可為庫(kù)區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害巡查和防控工作提供參考。

（3）針對(duì)不同地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，甚至同一邊坡的不同位置測(cè)站，設(shè)置了不同的監(jiān)測(cè)預(yù)警閾值，并能自動(dòng)發(fā)出告警信息，可為同類工程提供有益參考。

（4）開(kāi)發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害智能監(jiān)控及預(yù)警平臺(tái)通過(guò)功能擴(kuò)展，可應(yīng)用到多個(gè)水庫(kù)流域，以及多行業(yè)、多領(lǐng)域的地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，為地災(zāi)防治工作提供技術(shù)保障。