滑坡監測管理系統的研究

何智暉

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司，甘肅蘭州 730000）

目前，滑坡監測的常用方法包括人工法和儀器監測法。人工法是一種宏觀的測量方法，依靠技術人員根據多次的現場觀測情況進行比對實現，技術人員必須具有豐富的經驗，人工檢測方法單一，不能監測滑坡體內部情況，數據誤差大，人力成本高。儀器檢測法利用先進的精密儀器對滑坡體的地表及內部進行全方位的監測，測量數據精度高、參數種類全面、實時性強、省時省力。近年來，我國加強對滑坡等地質災害的監測力度，隨著北斗技術、互聯網技術的快速發展，滑坡監測技術得到全新的發展，更加自動化、智能化、實用化。

滑坡監測系統利用GNSS監測技術、物聯網等信息技術，通過智能傳感設備，建立科學管理、智能監測、滑坡形變預警的監測管理信息化生態圈，為地質災害多發的省市地區、各級相關部門提供山體滑坡災害的智能化監管及決策，對監測數據進行深度挖掘分析，通過專業監測和群測群防等手段為地質災害提供良好的預警和應急技術支撐，達到防災減災的目的。

1 GNSS監測

GNSS系統具有定位精度高、作業靈活簡便等優勢，可以實現任何時候、任何地點的全天候定位、導航、測量功能，多系統、多層面、多模式的復雜組合系統，具有強大的服務功能、合理的衛星星座框架。目前，國內主要采用美國的GPS和我國的北斗衛星導航。隨著我國定位技術不斷發展，GNSS技術在滑坡監測中也得到廣泛應用，結合通信技術、網絡技術、計算機技術和傳感監測技術等先進科學技術，建立自動化滑坡監測管理系統，為滑坡災害監測提供科學的形變數據依據。

2 滑坡監測系統

2.1 滑坡監測系統監測原理

（1）地表位移監測。

滑坡監測系統采用GNSS監測方式對地表位移進行實時自動化監測，通過數據通信網絡實時發送數據至監測管理平臺，平臺對監測數據進行實時差分解算，實現各監測點變形特征、三維位移量、滑動方向、滑動速率、穩定性及其發展趨勢的分析判斷，與原始坐標狀態進行對比分析，獲得各監測點變化量，達到或超過系統設置的預警值時自動報警。

（2）地表裂縫監測。

地表裂縫監測一般采用振弦式裂縫計。被測滑坡體結構的開合度發生變化時，會引起裂縫計產生相對位移，傳遞給振弦感應元件，引起振弦應力變化，改變振弦的振動頻率。測量儀表通過電磁線圈激振振弦，檢測感應信號的頻率，通過數據采集、分析、處理，可精確測出被測滑坡體結構的裂縫開合度，實現地表裂縫監測。

（3）內部位移監測。

內部位移監測由固定式測斜儀完成。多支固定式測斜儀串聯安裝在帶導槽的測斜管內，與傾斜管同步移動，通過裝在每個高程上的傾斜傳感器，以監測滑坡體結構物的傾斜、水平位移或沉降變形角度，描述滑坡體結構物的變形曲線。

（4）地下水位監測。

振弦式滲壓計適用于長期埋設在水工結構物或其他混凝土結構物及土體內，測量孔隙水壓力或液位，滑坡監測中，將滲壓計安裝在測壓管內，實時監測地下水位變化。

（5）攝像視頻監測。

攝像視頻監測設備采用激光夜視監控系統、激光照明系統、大倍率長焦距鏡頭、超低照度的一體化紅外攝像機，使用科學的方法，采用先進的手段融合而成。針對滑坡體監測點進行全天候、無盲區、高穩定性的監測。

視頻監測配有超低照度彩轉黑攝像機，實現白天彩色、晚上黑白的實時監控，在激光照明系統的有效配合下，夜晚可以得到更加清晰的視頻效果。激光照明光學系統電動可調，可以實時對激光光斑的照射角度和光斑大小進行調整，實現全過程無盲區夜間監視。攝像視頻監測采用共軸微調系統，在變焦全過程中，畫面無跑偏或跳動。攝像視頻監測支持定時圖像抓拍和實時數據訪問。

2.2 研究內容

（1）地質災害安全的監測分析。

系統實現滑坡體的表面位移變形、滑坡體深部位移變形、地下水位、降雨量、視頻圖像、滲壓、降雨量等信息的實時在線監測；對滑坡體沉降、水平位移、水位、形變等進行分析，按照國家有關標準進行相關過程線分析、位勢分析、滯后時間分析、沉降分析、水平斷面分析、縱斷面分析、等值線分析等有關該山體滑坡的安全分析，根據分析結果及歷史數據對滑坡體結構的發展進行預測。

系統采用GIS技術實現地質災害各類監測信息與地理空間位置相結合，實現地質災害隱患點所有信息在現實地理空間中的直觀表現。

（2）地質災害安全預警、報警與應急處置聯動。

滑坡監測系統設有自動預、報警功能，預警分析實現地質災害監測過程中的輔助管理與決策功能。系統綜合分析滑坡體的危險等級、滑坡體周邊環境、滑坡體當前狀況、以往監測案例經驗等因素，確定滑坡體預警限值，監測參數有向危險狀態演變的趨勢時，系統將針對相關監測內容發出預警信息；監測數據結果超過預設限值時，系統將進行語音、燈光閃爍、文字提示預警、報警信息，自動向地質災害隱患點監測人、監測責任人、防災責任人發送預警短信，實現自動通告報警、災情上報及信息發布等功能。可以有效預防事故，為相關部門提供數據支持，為地質災害防災、減災工作爭取時間。

（3）監測系統的運行保障管理。

滑坡監測系統可以實現運行保障管理功能，對構成系統的監測設備、通信鏈路、監控、報警、供電等設備進行隨時（定期）檢查校驗，對相關操作人員的各個操作環節進行記錄留底，對檢查留底記錄建立運行檔案。

滑坡監測系統可以實現數據信息本地儲存、監測儀器設備的運行管理功能；將監測到的原始數據和分析處理數據得到的滑坡體的狀態數據、時間信息、預警信息等數據存儲到數據庫，數據庫提供歷史監測數據作為數據的處理解析的依據；遠程對監測儀器設備進行參數配置，對設備進行自檢、維修、巡視記錄，建立運行檔案，確保監控系統能長期可靠運行。

2.3 滑坡監測系統設計路線

滑坡監測管理系統如圖1所示。

圖1 滑坡監測管理系統

滑坡監測系統主要分為滑坡終端數據監測、滑坡監測管理和系統管理。滑坡終端數據監測部分主要實現地表位移監測、地表裂縫監測、滑坡體內部位移監測、地下水位監測、降雨量監測、視頻攝像監測、設備供電、設備安全防護和數據通信傳輸功能；滑坡監測管理部分實現監測數據分析處理、各類數據報表匯總、設備管理、滑坡預警等功能；系統設置實現系統權限管理配置、組織管理等功能。

3 系統應用發展

滑坡地質災害會給社會經濟以及周邊人民群眾的生命財產安全帶來不同限度的影響與威脅，必須對其予以高度重視。為了進一步加強對滑坡等地質災害的監控力度，我國對滑坡監測技術進行了全面研究與推廣，取得較為顯著的效果。隨著信息化、智能化等科學技術不斷發展，計算機不斷更新換代，地質災害的檢測技術已逐步實現高精度、自動化、實時化的監測目標。借助多種先進的技術設備，地質災害監測技術在信息采集、數據處理、安全預警和應急處置等方面得到巨大提升，高分辨率、高采樣技術已成為現實，地質災害三維采集系統不斷完善，智能化傳感器進一步發展。

在各類先進技術的加持下，滑坡地質災害的監測將更加趨于精細化、智能化，地質監測技術部門應不斷努力，研發更多高精尖端地質災害監測技術；進一步完善智能預警系統功能與模型算法，開展結構復雜的滑坡監測預警方法研究，全面提升地質災害監測預警能力水平。

4 結語

本文以滑坡地質災害的監測管理研究為主要向導，利用地表位移、地表裂縫、內部位移、地下水位、雨量、視頻的監測數據，結合4G、GIS、GNSS空間定位等先進技術，實現對滑坡監測點從空間定位監測到地表內部位移監測，從雨、水監測到視頻動態監測的全方位、全天候、自動化、高精度的數據監測管理，實現監測數據的分析比對，為管理人員提供實時、準確的山體位移信息，為滑坡地質災害實時監測、正確分析處理、預警與應急處置提供有效的技術手段。