“天羅地網”鎖“惡龍”
——廣西遙感中心運用立體多源觀測體系開展地質災害監測

●杜小品，李鳳娟

＜＜＜項目所在礦山一角 梁明月/攝

過去有句老話：“走龍垮山，龍一過，山就垮！”所謂“走龍”，就是大型滑坡、泥石流等地質災害。廣西地處云貴高原東南邊緣，山地丘陵和巖溶地貌廣布，地層巖性復雜，氣候溫暖，降雨豐沛，地質災害發育類型多樣；農村地質災害隱患點多面廣、城市地質災害隱患點比較集中，巖溶區危巖和巖溶塌陷地質災害危害大，山地丘陵區崩塌、滑坡、泥石流等多發、群發，臺風暴雨型群發性地質災害頻發。

移山湮谷、地移村掩，讓人望而生畏的地質災害長期威脅著人民的生命財產安全。盡可能全面識別、發現這些地質災害藏身的地方，“鎖”住它們的“孕育”變化，提前主動防控，盡量不讓它們“成長”為危害人民生命和財產安全的“惡龍”已成當務之急。2020年，廣西遙感中心（以下簡稱遙感中心）的“馴龍”高手織就了“天—空—地”一體化的“天羅地網”，曝光那些潛行于地底、暴起肆虐的“惡龍”的“行蹤”，讓“惡龍”在日益提升的科技水平面前無處遁形。

“惡龍”潛山間 蹤跡卻難尋

據氣象部門預測，2021年及未來一段時間，極端天氣事件趨多趨強，臺風、強降雨特別是局部地方強降雨多發易發，地質災害風險加劇。近年來，隨著廣西經濟建設步伐加快，大量的能源、交通、水利水電等基礎設施建設以及農村切坡建房等各類工程活動增加，導致對地質災害隱患點、風險區的風險調查、精準監測、預警的難度也在逐漸增大。

“地質災害就像隱藏在山林中的野獸，它在哪里出現，在什么時候出現，難以預料?！边b感中心主任何衛軍說。地質災害具有很強的隱蔽性、動態性、復雜性、差異性和不確定性。受資金和技術水平制約，廣西地質災害調查評價精度、深度、廣度仍存在差距，需不斷深入開展調查和提高預警能力，解決“災害隱患在哪里”“災害什么時候發生”的問題。

集“天—空—地”于一體的“天羅地網”

隨著地質科技的發展，人們對地質災害的發育有了專業辨識和描述，即通過工程方法探究地質結構發育程度，也就是鉆探取樣分析。然而，鉆探取樣分析應用在地質災害監測領域，雖可獲取豐富的數據，但對大范圍地質變動情況掌握并不全面。特別在地質條件變化極大的地方，鉆探的深度多1米，獲得的數據就截然不同。

隨著高新技術的普及，人類迎來了航空航天探測的新時代，航空航天技術也逐漸被應用到地質災害的檢測工作中。2021年8月，由廣西遙感中心承擔建設的“廣西大廠—車河礦區InSAR及北斗地表形變遙感應急監測研究”項目（以下簡稱大廠項目）中的北斗地表形變監測系統（1個基準站+9個監測站），正式交付河池市南丹縣自然資源局和廣西華錫礦業有限公司銅坑礦業分公司使用。這標志著大廠項目取得階段性成果。

南丹縣銅坑塌陷區由于地質結構特殊，加上采礦活動頻繁，時常有小型塌陷發生。遙感中心針對塌陷區的具體情況，在各監測點上安置GNSS監測站。各GNSS監測站觀測的實時三維坐標以無線的方式實時傳輸到基準站，基準站通過自帶程序實時解算出各監測點偏移量，并通過5G或4G信號傳輸到北斗“云平臺”，最終通過數據分析軟件自動分析各監測點的變化量、變化趨勢，并結合其他監測設備對沉陷區整體的穩定性進行分析。

項目負責人何衛軍介紹，項目以大廠—車河礦區為應用示范區，在收集、分析和研究已有地質資料的基礎上，開展雷達InSAR地表形變監測、地質環境災變遙感應急調查與監測、北斗地表形變監測，建立“天—空—地”一體化多源立體觀測體系，能有效研究該區域地質災害成因機理，為相關管理部門開展地質災害隱患點排查與治理提供基礎數據支撐和依據。

“天—空—地”一體化的多源立體觀測體系中的“天”，主要是指項目人員建設了航天平臺，并搭建高分辨率光學＋合成孔徑雷達干涉測量技術（InSAR）的“普查”系統。InSAR技術具有全天候、全天時、覆蓋范圍廣、空間分辨率高、非接觸、綜合成本低等優點，適用于開展大范圍地質災害普查與長期持續觀測。尤其是InSAR具有的大范圍連續跟蹤微小形變的特性，可借助高分辨率的光學影像對監測范圍內曾經發生過明顯變形和正在變形的區域進行識別，實現對重大地質災害隱患的全面普查。

＜＜＜工人在礦山勞作 梁明月/攝

＜＜＜項目組開展野外考察選點 梁明月/攝

“空”主要是指項目人員在航空平臺上搭建機載激光雷達測量技術（LiDAR）＋無人機攝影測量的“詳查”體系。借助于機載LiDAR和無人機航拍可對地質災害高風險區、隱患集中分布區或重大地質災害隱患點的地形地貌、地表變形破壞跡象乃至巖體結構等進行詳細調查。無人機航空傾斜攝影測量在成圖精度、數據獲取等方面具有明顯優勢，能夠快速獲取高陡危巖帶、高位滑坡泥石流的高清影像和三維模型，能夠直觀展示災害體的詳細信息，成圖精度高。

“地”，主要是指項目人員通過構建地面平臺，實現地面調查核實的“核查”體系。通過對地面調查復核以及地表和斜坡內部的觀測，能甄別并確認或排除普查和詳查結果，實現對重大地質災害隱患的核查。

“由于光學遙感、InSAR、激光雷達、無人機攝影測量等現代遙感技術都有獨自的優勢和能力，但也都有各自的條件限制和缺點，所以需要在‘天—空—地’一體化的多源立體觀測體系中將它們結合起來，發揮各自的優勢?！表椖拷M成員梁明月說。

技術助力 地災監測預警更精準

大廠項目推進至2021年6月，工作人員以人機交互式解譯及野外踏勘綜合調查的方式，一共找到研究區大廠—車河礦區內地質災害隱患點224處，其中塌陷區1處，塌陷區內塌陷坑13個，地裂縫22個，滑坡及不穩定斜坡180個，危巖落石點29處；完成研究區內基于InSAR技術的小基線集形變監測、2020年至2021年度工作區礦產資源開發現狀的調查、植被覆蓋度反演、熱紅外溫度反演、反立體研究、遙感應急監測演練、北斗地表形變監測等多項任務。

項目技術負責人賴嘉寧介紹，項目人員在取得地質災害孕災環境與致災成因初步成效的基礎上，也積極探索了災變應急監測響應流程。在應急災害事件發生后，衛星星座可轉入應急保障模式，集中衛星和地面資源保障重點區域的通信和遙感需求，可以在15分鐘內完成從指令上注到獲取初級圖像產品的一系列過程，后續再對影像進行流程化預處理，對受災地區獲取的遙感圖像進行人機交互解譯，極大地提高了廣西區內遙感影像響應及獲取地災區域影響范圍的效率。

何衛軍說：“現在實現‘天—空—地’一體測量，GPS、北斗、航測、無人機都參與其中，獲取的數據更精準，也節省了人力物力，大大提高了工作效率，真正實現了地質災害監測預警從‘人防’到‘人防+技防’的轉變，提高‘什么時候發生’的預警能力?！?/p>

基于“天—空—地”一體化多源立體觀測體系對地質災害監測進行模擬預警與應急演練，可提升研究區域識別災害異常信息、快速提取災害信息的效率，形成可復制、可推廣和可應用的“多維監測、三維展示、精細預警、精準應急”多位一體的全天候災害監測預警與應急搶險全過程決策支撐系統，提高地質災害監測預警技術精準化水平。目前，賴嘉寧和項目組成員正在總結提煉項目成果，完善可于識別早期地質災害“初查—詳查—核查”的“三查”技術體系，以期將該技術體系推廣到更廣領域用于地質災害應急搶險監測。運用“天—空—地”一體化的多源立體觀測體系“尋龍”“窺龍”“鎖龍”，廣西地質人的地質災害預警能力已經開始放“大招”了。