摘要：我國地理環(huán)境復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，每年因地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡和失蹤人數(shù)約占自然災(zāi)害的三分之一，山體滑坡災(zāi)害是危害最大和頻率最高的地質(zhì)災(zāi)害。本文主要從山體滑坡災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警技術(shù)方面進(jìn)行研究，重點提出研發(fā)有關(guān)的山體滑坡智能監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，打破困擾監(jiān)測行業(yè)多年的瓶頸，對山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的防治工作具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：山體滑坡;監(jiān)測;地質(zhì)災(zāi)害

一、研究背景

（一）山體滑坡對我國國民經(jīng)濟和人民群眾生活危害巨大

我國疆域遼闊，地質(zhì)環(huán)境和自然地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，且地質(zhì)災(zāi)害具有分布廣、類型多、頻度高、強度大等特點，地震、崩塌、滑坡及泥石流等已經(jīng)成為對我國最大的地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計，我國年均發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害2萬余起，受災(zāi)人口90多萬，經(jīng)濟損失達(dá)20-60億元。滑坡、地震、泥石流等已成為對我國危害最大的地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟的發(fā)展及危害人民生命財產(chǎn)安全。

（二）傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方式弊端明顯

最早期的滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測方式主要是根據(jù)人工觀測地表變化特征、地下水以及周圍動植物的異常來推斷確定其發(fā)生的可能性，簡單原始，準(zhǔn)確性極差;二十世紀(jì)以來，隨著設(shè)備的發(fā)展及地質(zhì)學(xué)科的系統(tǒng)化，對于地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測主要依靠地質(zhì)工作者利用實驗監(jiān)測的方法，如重力測量法、特殊大地測量法、地下水位測量法、液體靜力水測量法、地下鉆孔傾斜法、近景攝影測量法等，雖然這些傳統(tǒng)的方法在研究預(yù)測滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害中發(fā)揮了積極的作用，但它們都有共同的弊端：受氣候條件及地形通視影響不能持續(xù)監(jiān)測、自動化程度低、人力投入大、數(shù)據(jù)難及時處理且監(jiān)測周期過長等。

（三）國家大力推進(jìn)山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的防治工作

2011 年國務(wù)院發(fā)布《國務(wù)院關(guān)于加強地質(zhì)災(zāi)害防治工作的決定》，決定指出地質(zhì)災(zāi)害的防治要加強監(jiān)測預(yù)報預(yù)警，完善監(jiān)測預(yù)報網(wǎng)絡(luò)，加強預(yù)警信息發(fā)布手段建設(shè)?！秶抑虚L期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）》也把構(gòu)建重大地質(zhì)災(zāi)害保障體系作為重點領(lǐng)域及其優(yōu)先主題。2020年自然部發(fā)布《關(guān)于做好2020年地質(zhì)災(zāi)害防治工作的通知》，文件加強防災(zāi)減災(zāi)能力建設(shè)，地災(zāi)防治重點;加強趨勢預(yù)測和監(jiān)測預(yù)警。

二、山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)的研究

隨著科技的發(fā)展，對山體滑坡的監(jiān)測技術(shù)獲得了極大提升，并產(chǎn)生了許多新技術(shù)，如 3S、GPS、TDR、儀器儀表監(jiān)測、CT、遙感監(jiān)測和空間遙測等。山體滑坡監(jiān)測已經(jīng)從傳統(tǒng)人工監(jiān)測模式漸漸轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣颖O(jiān)測模式，大大減少工作人員的工作量，提高了監(jiān)測效率。如何實現(xiàn)對滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害更智能化的監(jiān)測，使監(jiān)測技術(shù)逐步向網(wǎng)絡(luò)化、自動化、實時化、高精度及全天候的方向發(fā)展，將成為地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域新的目標(biāo)。

（一）山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測設(shè)備的研究方向：

1.利用定位技術(shù)，各種傳感器以及數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)等，根據(jù)滑坡監(jiān)測的要求和特定環(huán)境，實現(xiàn)監(jiān)測的持續(xù)性、高精度、實時性;

2.采用現(xiàn)今最高端的通信方式，完善已有的網(wǎng)絡(luò)和傳輸系統(tǒng)的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性、可靠性及長期性;

3.研制能耗低、可靠性高、穩(wěn)定性強的設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化采集、智能化控制，確保能夠適應(yīng)野外的惡劣環(huán)境;

4.在電源供電方面，最大限度利用自然能源，開發(fā)太陽能技術(shù)以滿足監(jiān)測系統(tǒng)的供電需要;在滑坡控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)控制芯片對山體滑坡數(shù)據(jù)的處理與分析。漸漸實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化、自動化，為預(yù)警山體滑坡提供精確的數(shù)據(jù)參考。

（二）山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)展望

在受山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害威脅的地區(qū)，安裝具有智能監(jiān)測功能的裝置，對地質(zhì)環(huán)境24小時動態(tài)監(jiān)測，當(dāng)山體發(fā)生滑坡時，設(shè)備將山體的變形情況傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集處理器，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到警戒值時，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站立即發(fā)出警報，并將報警點的情況以短信形式發(fā)送給相關(guān)人員。要實現(xiàn)這樣的工作原理，對位移數(shù)據(jù)的監(jiān)測和傳輸是滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害防治研究的核心。因此，山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)解決的需要解決以下關(guān)鍵技術(shù)問題：

1.滑坡監(jiān)測參數(shù)選擇及多參數(shù)協(xié)同預(yù)警問題。智能監(jiān)測技術(shù)一般采用單一閾值模型進(jìn)行簡單的判斷，以變形或者雨量等因素達(dá)到某一閾值后進(jìn)行對應(yīng)等級的預(yù)警滑坡預(yù)警，同時根據(jù)巖石受力過程的應(yīng)變、破裂時產(chǎn)生的局部地磁場異常變化的研究成果，以磁場強度、傾斜角、加速度為滑坡監(jiān)測主要參數(shù)，降雨量為輔助參數(shù)，結(jié)合多參數(shù)協(xié)同預(yù)警算法，對滑坡的孕育、發(fā)展進(jìn)行跟蹤預(yù)測預(yù)警。

2.滑坡監(jiān)測設(shè)備不間斷監(jiān)測與供電問題。目前主流的監(jiān)測設(shè)備以GNSS接收機為例，采用拉線供電或光伏發(fā)電模塊作為電源，為了降低功耗，減少設(shè)備損耗，通常是0.5～2小時監(jiān)測一次，這將直接導(dǎo)致對于突發(fā)型滑坡和崩塌等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害無法獲取有效監(jiān)測數(shù)據(jù)，產(chǎn)生漏報預(yù)警信息的嚴(yán)重后果。

3.數(shù)據(jù)傳輸問題。監(jiān)測數(shù)據(jù)需要通過傳輸技術(shù)傳遞至下一級，進(jìn)行分析或預(yù)警，北斗、GPS、GIS的數(shù)據(jù)采集終端，設(shè)備成本高，傳輸準(zhǔn)確性受衛(wèi)星數(shù)量影響，目前存在一定局限性;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSNs），當(dāng)節(jié)點停止工作，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也會因此發(fā)生變化，數(shù)據(jù)采集的有效性會受到影響。

4.設(shè)備集成度和體積問題。目前滑坡參數(shù)監(jiān)測裝置，多以在監(jiān)測點布設(shè)傳感器，通過串聯(lián)或無線連接組網(wǎng)，再輔以供電、信號傳輸?shù)仍O(shè)備在現(xiàn)場組裝而成，設(shè)備零部件多、體積大、施工難度和故障排查難度大。

三、結(jié)束語

本文闡述了山體滑坡造成的危害、滑坡監(jiān)測的必要性，設(shè)計了一款山體滑坡智能監(jiān)測系統(tǒng)，對山體進(jìn)行共全天候監(jiān)測，數(shù)據(jù)共享和傳遞，使地災(zāi)防治人員對地質(zhì)災(zāi)害作出高效應(yīng)對，在節(jié)約成本和排除災(zāi)害方面發(fā)揮重要作用，是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測領(lǐng)域的一次重大革命，能在災(zāi)害發(fā)生前贏得寶貴的時間，是抵御山體滑坡災(zāi)害的有效手段。該系統(tǒng)除了適用于滑坡、斜坡，還適用于礦區(qū)、地震帶、鐵路沿線等區(qū)域，對我國地質(zhì)災(zāi)害防治工作具有重大意義，還是很值得我們進(jìn)一步探索的。

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作者簡介：

陳羽玲，廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)校。