劉黔云，龔 偉

貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，貴州貴陽 550081

地質(zhì)災(zāi)害的危險性和破壞性極強，如果不加以有效防治，就可能帶來難以估計的損失和風(fēng)險。因此，我國高度關(guān)注地質(zhì)災(zāi)害的防治工作。近年來，隨著監(jiān)測技術(shù)手段的不斷完善，我國一直致力于全面提升地質(zhì)災(zāi)害防治的自動化水平，希望以此全面增強管控效果。本研究以此為切入點，深入分析了地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用思路。

1 地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢

地質(zhì)災(zāi)害防治監(jiān)測工作的開展需要以自動化技術(shù)為支撐，借助先進的技術(shù)手段，打造完備的系統(tǒng)體系，并形成統(tǒng)一運行的模式，強化對地質(zhì)災(zāi)害每一個環(huán)節(jié)和每一個流程的自動化管控，并綜合形成結(jié)論，進而提高監(jiān)測效率。地質(zhì)災(zāi)害涉及的范圍往往非常廣，地質(zhì)構(gòu)造也十分復(fù)雜，在具體監(jiān)測過程中，需要對多個環(huán)節(jié)進行監(jiān)測，涉及的設(shè)施和技術(shù)非常多，如傳感器、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、監(jiān)控報警系統(tǒng)等[1]。通過將這些環(huán)節(jié)有機地結(jié)合，形成系統(tǒng)的運行模式，可以獲取和識別地質(zhì)災(zāi)害的各種信息，并據(jù)此形成系統(tǒng)的信息內(nèi)容，幫助管理人員分析具體情況，然后發(fā)出警報，并采取合理的措施防治地質(zhì)災(zāi)害。

自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用能夠更加全面地獲取和分析地質(zhì)災(zāi)害信息，幫助管理部門全過程、精準化地把握地質(zhì)災(zāi)異常狀況。同時，借助傳感器系統(tǒng)，能夠通過數(shù)據(jù)通信獲取大量信息資料，并根據(jù)交換機和相關(guān)通信設(shè)備，將獲取的信息即時傳遞給信息處理中心。數(shù)據(jù)處理中心則會自動化綜合評估和判斷獲取的每一種數(shù)據(jù)信息，對其中存在的地質(zhì)災(zāi)害問題進行宏觀和細節(jié)方面的了解，全面評估災(zāi)害的發(fā)生程度和可能引發(fā)的問題，然后據(jù)此得出結(jié)論，為下一步工作提供信息依據(jù)。同時，自動化監(jiān)測技術(shù)中還會設(shè)置自動化監(jiān)測報警系統(tǒng)，根據(jù)具體的監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)出報警信號，制定相應(yīng)的應(yīng)對方案，全面提高地質(zhì)災(zāi)害的防治效率。

從另外一個角度來看，地質(zhì)災(zāi)害防治自動化監(jiān)測技術(shù)在傳感器的幫助下，能夠及時獲取目標區(qū)域的地質(zhì)信息，并對此做出合理的分析和研判。自動化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷的監(jiān)控，避免因間隔時間出現(xiàn)問題。同時，在自動化技術(shù)的支撐下，監(jiān)測技術(shù)更加智能化。通過分析地質(zhì)災(zāi)害信息，能夠做出精準判斷，轉(zhuǎn)變了過去以人力為主的運行模式。如此一來，自動化監(jiān)測的穩(wěn)定性和準確度更高，不會出現(xiàn)更大的誤差[2]。尤其是當下隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，地質(zhì)災(zāi)害防治自動化監(jiān)測技術(shù)也在不斷地豐富和完善，這大大提升了檢驗效果。尤其是在三維立體和虛擬現(xiàn)實技術(shù)等的支撐下，管理人員可以更為精準、清晰地反映和分析相應(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠以清晰的視角呈現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)造，極大地加深對地質(zhì)情況的了解，為防治方案的制定提供更加全面的科學(xué)數(shù)據(jù)信息。由此可見，地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢。

2 當前地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的主要模式

從現(xiàn)階段來看，我國主要針對一些特殊或?qū)ｉT區(qū)域的變形、位移以及沉降等進行地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測，例如礦山邊坡、大型橋梁、水利水電大壩等。同時，隨著我國地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工作的不斷推進，我國對復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害體也加強了監(jiān)測，形成了一些較為完善的模式。具體有以下幾種。

2.1 地面位移監(jiān)測

地面位移能夠反映出崩滑體的運行狀況，分析有無地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性，并據(jù)此做出判斷，為后續(xù)工作的開展提供信息支撐。因此，地面位移監(jiān)測是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測十分重要的環(huán)節(jié)。在具體監(jiān)測中，地面的絕對位移監(jiān)測是最常規(guī)的方式。工作人員通過應(yīng)用經(jīng)緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀以及GPS等技術(shù)設(shè)備，測量崩滑體測點的三維坐標。通過比對分析，了解新舊坐標的變化情況，據(jù)此了解三維變形的位移量、位移的方位以及位移變形的速率等情況，并做出綜合判斷。同時，地面相對位移也是重要的監(jiān)測方式，管理人員借助振弦位移計、電阻式位移計、裂縫計、變位計、收斂計等儀器，通過測量崩滑體重點變形部位，了解點與點之間可能出現(xiàn)的張開、閉合、下沉、抬升、錯動等位移變化，實現(xiàn)對裂縫、崩滑帶、采空區(qū)頂?shù)装宓炔课坏谋O(jiān)測、沉降觀測等[3]。

2.2 地質(zhì)深部位移監(jiān)測

有些地質(zhì)災(zāi)害往往是由結(jié)構(gòu)因素造成的，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，造成了地質(zhì)整體變化，進而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。諸如滑坡等問題都是地形深部位移造成的。正因如此，在對這些地質(zhì)災(zāi)害進行監(jiān)測時，除了要監(jiān)測地表的位移情況外，還需要對深部位移的表現(xiàn)進行系統(tǒng)了解。通過綜合內(nèi)外部的表現(xiàn)，實現(xiàn)對整體位移的判斷和監(jiān)測。管理人員應(yīng)靈活應(yīng)用鉆孔傾斜儀、鉆孔多點位移計等設(shè)備，在對鉆孔深部位移進行監(jiān)測時，需要在滑坡等地形區(qū)域鉆孔，然后穿過滑帶，下入專用測斜管，管孔間環(huán)狀間隙用水泥砂漿或者砂、土石加以回填，通過回填固結(jié)測斜管實現(xiàn)固定。同時，管理人員下入鉆孔傾斜儀，以孔底為零位移點，向上以一定間隔測量鉆孔內(nèi)部的各個深度點相對于孔底的位移量，實現(xiàn)對相關(guān)信息的靈活管控。

同時，針對此類滑坡等形體的變化，除了要監(jiān)測位移的變化外，還需要監(jiān)測內(nèi)部應(yīng)力變化。在不斷運行的過程中，形體區(qū)域內(nèi)部的應(yīng)力變化和調(diào)整狀況是時刻存在的，管理人員往往會應(yīng)用錨桿應(yīng)力計、錨索應(yīng)力計、振弦式土壓力計等設(shè)備進行監(jiān)測，得出正確的結(jié)論。

2.3 水體地震等災(zāi)害的監(jiān)測

很多崩滑體的穩(wěn)定性不強，是因為其存在一定程度的水體，諸如地下水文、滲流量、地表水的流量、降雨強度等，這些都是影響水體環(huán)境的因素。因此，管理部門需要做好水體的監(jiān)測工作。同時，地震是崩滑體的特殊荷載。對于一些處于地震高發(fā)區(qū)的監(jiān)測區(qū)，需要注意監(jiān)測震中位置的情況，了解地震的烈度以及對區(qū)內(nèi)崩滑體穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，形成正確的數(shù)據(jù)信息，有利于后續(xù)工作的開展[4]。

2.4 綜合調(diào)查監(jiān)測

部分監(jiān)測區(qū)的地形較為復(fù)雜，需要做好綜合調(diào)查監(jiān)測，定期對崩滑體存在的裂縫、地面沉降、地面膨脹和隆起等情況進行監(jiān)測。同時，對于出現(xiàn)的諸如地下水異常、地下發(fā)聲等進行調(diào)查，全面了解監(jiān)測區(qū)的具體狀況，為相關(guān)工作的開展提供全方位的信息支撐。

從上述地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的模式來看，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的難度較大，不僅種類多樣，而且要求極高，需要進行全面監(jiān)測。而自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升監(jiān)測的科學(xué)性、便捷性，具有十分重要的應(yīng)用價值。

3 地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用思路

地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用需要提升監(jiān)測的智能化水平，并做出最優(yōu)的判斷，全面提高地質(zhì)災(zāi)害防治的效率和質(zhì)量。具體來說，地質(zhì)災(zāi)害防治中自動化監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用需要做好以下幾個方面。

3.1 借助衛(wèi)星定位，提升監(jiān)測的自動化水平

衛(wèi)星定位技術(shù)能夠精準地定位地質(zhì)災(zāi)害的變化情況，可以實時進行監(jiān)測和管控，以此提升監(jiān)測的自動化水平。針對目前我國地質(zhì)災(zāi)害的特點，同時考慮到我國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的日漸完善，在防治地質(zhì)災(zāi)害進行時，可以借助北斗GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，對需要觀測的地質(zhì)區(qū)域進行外部形變監(jiān)測，同時需要對固定測斜部形變進行監(jiān)測。同時，為了提升自動化監(jiān)測水平，在需要觀測的位置，放入符合需求的裂縫計、超聲波泥石流液位計、雨量視頻監(jiān)控等設(shè)備，針對地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的時段和地段進行全方位監(jiān)控，并通過GPS系統(tǒng)進行自動化定位和監(jiān)管[5]。通過系統(tǒng)的監(jiān)測，匯總和分析相關(guān)數(shù)據(jù)，對于地質(zhì)崩塌、沉降、裂縫等情況通過數(shù)據(jù)進行模擬和評估，得出專業(yè)的結(jié)論，并通過打造系統(tǒng)完善的監(jiān)測控制預(yù)警機制，通過前端控制，快速精準地獲取地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)，全方位提升監(jiān)測預(yù)警的自動化水平，提高監(jiān)測效率。

3.2 建設(shè)自動化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)，提升自動化監(jiān)控的系統(tǒng)性

為了全面提升地質(zhì)災(zāi)害防治的自動化水平，可以考慮搭建完善的自動化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)，在當?shù)卦O(shè)置地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控中心，全面監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害。為了提升監(jiān)管的有效性，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控中，應(yīng)形成省級、市級、縣級三級聯(lián)控機制，并全部對接監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)要對接各種監(jiān)測設(shè)施，同衛(wèi)星定位、互聯(lián)網(wǎng)、無人機攝影、監(jiān)控平臺、移動巡查終端以及各種移動終端等建立統(tǒng)一的練習(xí)，針對GNSS形變、內(nèi)部位移、滲壓以及泥石流液位等多個環(huán)節(jié)進行嚴格監(jiān)測，動態(tài)化傳輸獲取的數(shù)據(jù)信息，通過智能分析，形成最終結(jié)論，回饋給各級地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中心。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中心根據(jù)回饋的信息作出判斷，第一時間處理存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險或已經(jīng)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的情況，全面提升對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和處理的有效性。

3.3 應(yīng)用多元自動化監(jiān)測技術(shù)，提升地質(zhì)災(zāi)害防治的針對性

地質(zhì)災(zāi)害類型多樣，需要采用不同的手段進行防治。在應(yīng)用自動化監(jiān)測技術(shù)的過程中，相關(guān)部門需要應(yīng)用多元自動化監(jiān)測技術(shù)，不斷提升地質(zhì)災(zāi)害防治的針對性，立足具體的地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)，設(shè)定不同的防治方案，從而提升管理的合理性。

從目前來看，地質(zhì)災(zāi)害主要有山體滑坡、泥石流、崩塌、沉降、裂縫等，在具體監(jiān)測時，需要立足不同的問題，合理設(shè)定不同的方案。例如，針對山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害，需要建立綜合自動化監(jiān)測機制，通過應(yīng)用外部形變監(jiān)測、內(nèi)部形變監(jiān)測、地裂縫監(jiān)測、降雨量監(jiān)測等技術(shù)手段強化多個環(huán)節(jié)的監(jiān)測。引發(fā)山體滑坡的因素很多，因此，要對內(nèi)外部的形變狀況進行監(jiān)測，結(jié)合地裂縫的情況綜合判斷，尤其是在降雨量大的季節(jié)，應(yīng)加大監(jiān)測力度。在具體監(jiān)測時，管理部門可以通過衛(wèi)星計算形變量，并用固定測斜儀測量山體的內(nèi)部形變狀況，了解滑坡體傾斜角的狀況。如果出現(xiàn)了山體裂縫，則要相應(yīng)地增加地裂縫監(jiān)測，并通過自動化系統(tǒng)強化數(shù)據(jù)對比，對于雨量的閾值做好自動化監(jiān)測預(yù)警。

又如，在對泥石流進行自動化監(jiān)測時，管理部門要做好一體化設(shè)施的布置，通過設(shè)置完善的一體化降雨量監(jiān)測設(shè)施、一體化視頻監(jiān)測設(shè)施、泥石流位移監(jiān)測設(shè)施等，形成系統(tǒng)的自動化監(jiān)測體系，并基于泥石流的形成條件、發(fā)生類型以及誘發(fā)因素等，做好實時監(jiān)測，并通過自動化設(shè)施分析降雨量和泥石流泥味的動態(tài)變化等，并基于實際數(shù)據(jù)，綜合評估泥石流發(fā)生的概率，做好預(yù)警工作。

而對于崩塌災(zāi)害而言，管理部門可以設(shè)置落石監(jiān)測儀監(jiān)控山區(qū)、公路周圍落石和危巖姿態(tài)和位移狀況，通過自動化監(jiān)測進行實時監(jiān)測預(yù)警，以避免崩塌出現(xiàn)后造成不必要的風(fēng)險，并通過搭配裂縫位移計、傾角儀以及智能雨量站等，做好各個環(huán)節(jié)的綜合監(jiān)控，全方位提升防治的系統(tǒng)性和針對性。

3.4 借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升地質(zhì)災(zāi)害防治的自動化水準

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠進一步提升地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的自動化水平，提高地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的動態(tài)化水平和靈活性。因此，在當前發(fā)展背景下，管理部門需要加強對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，據(jù)此打造自動化水平更高、反應(yīng)能力更快的地質(zhì)災(zāi)害防治指揮系統(tǒng)。在系統(tǒng)設(shè)置過程中，通過融入自動化監(jiān)測系統(tǒng)、群測群防系統(tǒng)、工程治理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、指揮調(diào)度系統(tǒng)等多個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，實現(xiàn)對每一個環(huán)節(jié)的智能化管控。管理部門在管轄范圍內(nèi)部署自動化監(jiān)測設(shè)備，如雨量計、地表位移計、裂縫計、測斜儀、土壤含水率計、次聲、地聲等，通過利用多種傳感器對地質(zhì)災(zāi)害進行全方位監(jiān)測，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)進行匯總分析，并傳回數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心通過分析與研究，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，可以第一時間預(yù)警并及時處理。

此外，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展與優(yōu)化，在地質(zhì)災(zāi)害防治自動化監(jiān)測過程中，相關(guān)部門可以通過綜合應(yīng)用傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)、地理信息技術(shù)、云計算等進一步提高地質(zhì)災(zāi)害在線預(yù)警和智能可視化監(jiān)管質(zhì)量，在以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能地質(zhì)在線監(jiān)測預(yù)警和指揮調(diào)度系統(tǒng)的支撐下，不斷提升地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測的標準化和智能化水平，為防災(zāi)減災(zāi)提供強有力的支撐。

3.5 重視配套自動化監(jiān)測保障機制建設(shè)

在全面提高地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測質(zhì)量的過程中，相關(guān)部門需要注意重視配套自動化監(jiān)測保障機制建設(shè)。為了更好地保障地質(zhì)災(zāi)害自動化監(jiān)測系統(tǒng)的運行，可以為工作人員提供手持物聯(lián)網(wǎng)終端，在采集監(jiān)測數(shù)據(jù)時，能夠動態(tài)化且實時上傳采集地點的基本狀況，精確定位采集區(qū)域，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性。同時，管理部門要相應(yīng)地完善指揮調(diào)度機制，并通過為工作人員和設(shè)備設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)標簽，在在線地圖上實時定位人員和物資的具體位置，一旦出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，準確定位，并對地質(zhì)災(zāi)害出現(xiàn)地周邊的救援人員發(fā)出指令，迅速開展救援工作，快速提供救援物質(zhì)，并借助系統(tǒng)分析，找出最優(yōu)的路線，方便救援人員快速介入。管理部門也可以在部門開展協(xié)商會議，與前線進行實時連接，對救災(zāi)情況進行動態(tài)化管理，及時整理現(xiàn)場視頻等資料，為后續(xù)工作的開展提供科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)束語

地質(zhì)災(zāi)害的防治問題一直都十分棘手。由于設(shè)備大多都位于外部環(huán)境，長期暴露使得監(jiān)測設(shè)備十分容易出現(xiàn)問題，也會造成監(jiān)測不穩(wěn)定的情況出現(xiàn)。同時，由于不同地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的表現(xiàn)不同，地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造也較為復(fù)雜，使得地質(zhì)災(zāi)害防治工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。而應(yīng)用自動化監(jiān)測技術(shù)，不但能夠提升監(jiān)測的持續(xù)性和靈活性，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對相關(guān)信息的精準分析，使得地質(zhì)災(zāi)害防治工作的開展更加合理、高效。