唐 奪

（遼寧省第四地質(zhì)大隊有限責任公司，遼寧 阜新 123000）

綜合我國地質(zhì)勘查相關工作的反饋數(shù)據(jù)，可知截止目前我國在全世界范圍內(nèi)屬于地質(zhì)災害發(fā)生次數(shù)最多的國家。在多種類型的地質(zhì)災害中，滑坡災害、由滑坡導致的泥石流災害屬于對區(qū)域地質(zhì)或地區(qū)居民群體造成危險最為顯著的災害[1]。尤其在礦山地區(qū)，大部分礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)均較為復雜、地質(zhì)環(huán)境與氣候較為惡劣，且目前我國針對礦區(qū)的地質(zhì)災害預警研究尚沒有顯著的研究成果。為此，我國急需出臺與此方面相關的指導政策，并加大對典型地質(zhì)災害的研究力度，掌握不同類型災害對于區(qū)域地質(zhì)環(huán)境造成的危險，以此為保障礦山資源、保護礦區(qū)居民生命安全做出指導。隨著當下國家計算機及相關智能化技術的廣泛應用，GIS技術被市場提出，新技術的發(fā)行與應用真正的為我國礦山地質(zhì)災害預警工作的實施開辟了新的發(fā)展空間[2]。并且，相關地質(zhì)滑坡災害數(shù)據(jù)的勘察，一直屬于復雜類型工程，不僅其中大量的災害數(shù)據(jù)與地質(zhì)數(shù)據(jù)較難處理，同時針對數(shù)據(jù)的有效反饋渠道建設也尚未完善。為此，本文將針對礦山地區(qū)地質(zhì)環(huán)境及地質(zhì)條件現(xiàn)狀，在GIS技術的指導下，進行三維GIS預測系統(tǒng)設計。通過科學的決策與高效率的信息處理、反饋，滿足具有時效性數(shù)據(jù)的獲取，以此解決為我國相關此方面工作的實施，提出有效的決策支撐。

1 礦山地質(zhì)滑坡災害的三維GIS預測系統(tǒng)硬件設計

1.1 礦山地質(zhì)滑坡數(shù)據(jù)采集裝置選型

由于礦山地質(zhì)滑坡會涉及到眾多的數(shù)據(jù)變化，因此在對數(shù)據(jù)采集裝置進行選擇時，需要結(jié)合多個不同參數(shù)選擇出多種不同類型的裝置設備。例如，對礦山地質(zhì)土壤含水率數(shù)據(jù)采集裝置、礦山地質(zhì)滑坡深部位移數(shù)據(jù)采集裝置、地下水位數(shù)據(jù)采集裝置、滑坡裂縫位移數(shù)據(jù)采集裝置等。針對不同數(shù)據(jù)類型的采集需要，本文針對每一種數(shù)據(jù)采集裝置給出具體的裝置型號，并將其對應規(guī)格記錄如表1所示。

表1 多種數(shù)據(jù)采集裝置型號及對應規(guī)格參數(shù)表

四種不同功能的數(shù)據(jù)采集裝置均能夠適應-45℃～75℃范圍以內(nèi)的溫度，并且能夠在響度濕度為0%～100%的條件下完成對數(shù)據(jù)的測量。表1中PH-TS1857型號的土壤含水率數(shù)據(jù)采集裝置與一般同功能裝置相比具有高精度、高靈敏度的優(yōu)勢。

由于在對滑坡深部位移和滑坡裂縫位移進行數(shù)據(jù)采集時，相應的要求基本相同，因此本文選擇同一型號的兩個采集裝置，完成對兩項數(shù)據(jù)類型的采集。

1.2 無線顯示告警終端設備選型

無線顯示告警終端設備的作用是為了當系統(tǒng)預測到被監(jiān)測區(qū)域內(nèi)可能會發(fā)生地質(zhì)滑坡災害時發(fā)出相應的報警信號，以此起到對滑坡災害的預警作用。基于這一需要，本文選用ISIW185-52810型號的無線顯示告警終端裝置，該信號裝置包含紅黑、黃白、藍白三種接線，其中第一種接線表示為電源信號；第二種接線表示為常開信號；第三種接線表示為常閉信號。該型號無線顯示告警終端裝置的最高承受溫度為88℃，最低可承受零下25℃溫度，能夠滿足礦山區(qū)域中海拔加高的極端惡劣氣候環(huán)境。

根據(jù)本文系統(tǒng)的設計需要，將無線顯示告警終端裝置電阻值為110KΩ，采樣頻率為5.24KHz，播放時間為10s，將其安裝在礦山地質(zhì)滑坡區(qū)域當中，以此避免因信號采集不到而影響報警器的靈敏度。

2 礦山地質(zhì)滑坡災害的三維GIS預測系統(tǒng)軟件設計

2.1 基于GIS技術的礦山地質(zhì)滑坡災害信息數(shù)據(jù)處理

在上述設計的硬件設備支撐下，本章將基于GIS技術在系統(tǒng)設計中的應用，對礦山地質(zhì)滑坡災害信息數(shù)據(jù)進行針對性處理。

按照系統(tǒng)功能需求，將對數(shù)據(jù)的處理過程劃分為兩個環(huán)節(jié)，首先，根據(jù)礦區(qū)網(wǎng)絡的通信現(xiàn)狀，對獲取的數(shù)據(jù)進行處理中難以等級的劃分，根據(jù)劃分結(jié)果，對其進行缺陷數(shù)據(jù)提取，按照數(shù)據(jù)缺陷程度，將地質(zhì)滑坡災害數(shù)據(jù)劃分為一般災害數(shù)據(jù)、嚴重災害數(shù)據(jù)與較難處理的災害數(shù)據(jù)。在確保對地質(zhì)災害滑坡數(shù)據(jù)的精準劃分后，根據(jù)數(shù)據(jù)集合中存在的漏洞，對其中存在缺陷的數(shù)據(jù)集合進行集中處理。

在此基礎上，提取數(shù)據(jù)集合，生成新的數(shù)據(jù)資源，并將數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡傳輸?shù)姆绞?，發(fā)送給審核單位，由其對缺陷災害數(shù)據(jù)進行審核，導出完成審核后的數(shù)據(jù)，將其進行組織存檔處理。

2.2 建立礦山地質(zhì)滑坡災害三維預測模型

本文采用位移相似性度量的方式，對礦山地質(zhì)滑坡災害的位移情況進行計算，并通過設置閾值的方式，當位移超出閾值范圍時，則說明存在滑坡的可能。根據(jù)上述原理，本文假設系統(tǒng)采集到的某一組數(shù)據(jù)集合為A={a1，a2，a3，…，an}，在該集合當中包含n個數(shù)據(jù)樣本集，根據(jù)上述分析，得出度量值計算公式為：

3 對比實驗

3.1 實驗條件

為進一步驗證本文提出的礦山地質(zhì)滑坡災害的三維GIS預測系統(tǒng)在實際應用中的效果，本文選擇以某地區(qū)滑坡監(jiān)測示范點作為實踐環(huán)境，該示范點同時也是我國土地資源部國土資源中對地質(zhì)滑坡災害工程項目進行監(jiān)測的主要區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)包含了多種不同形式的滑坡災害，分別為古滑坡、復活滑坡和新滑坡三種組成。

針對該區(qū)域地質(zhì)滑坡災害問題，在實踐過程中分別利用本文提出的三維GIS預測系統(tǒng)和傳統(tǒng)地質(zhì)滑坡災害系統(tǒng)對該區(qū)域在1990年以后的滑坡問題進行預測，并將得出的預測結(jié)果與實際該區(qū)域后來滑坡的變化情況進行比較，將其位移偏差作為實踐結(jié)果的評價指標。

3.2 實驗結(jié)果與結(jié)果分析

根據(jù)上述本文設置的實驗條件，并在其他相關影響因素均相同的情況下，完成兩種不同預測系統(tǒng)的實驗對比，將兩種預測系統(tǒng)給出的結(jié)果進行記錄，并繪制成如圖1所示的實驗結(jié)果對比圖。

圖1 兩種預測系統(tǒng)實驗結(jié)果對比圖

由圖1中的實驗結(jié)果可以看出，本文預測系統(tǒng)的位移偏差均在小于0mm～-0.4mm范圍以內(nèi)，而傳統(tǒng)預測系統(tǒng)的位移偏差在-6.0mm～-18.0mm范圍以內(nèi)。從兩條曲線在圖1中的分布可以看出，本文預測系統(tǒng)的位移偏差絕對值明顯小于傳統(tǒng)預測系統(tǒng)。

4 結(jié)束語

本文通過開展礦山地質(zhì)滑坡災害的三維GIS預測系統(tǒng)設計及實踐研究，提出一種全新的針對滑坡災害的預測系統(tǒng)，將該系統(tǒng)應用于實際能夠有效實現(xiàn)對礦山地質(zhì)滑坡災害的預防和控制，但由于研究時間的限制，本文在設計系統(tǒng)時并未與地質(zhì)滑坡災害的物理、化學、力學特性等關聯(lián)起來，因此在后續(xù)的研究中本文還將針對這些問題進行更加深入的研究。