地質災害防治中自動化監測技術的應用探析

劉黔云，龔 偉

貴州省地質環境監測院，貴州貴陽 550081

地質災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險。因此，我國高度關注地質災害的防治工作。近年來，隨著監測技術手段的不斷完善，我國一直致力于全面提升地質災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，深入分析了地質災害防治中自動化監測技術的應用思路。

1 地質災害防治中自動化監測技術應用的優勢

地質災害防治監測工作的開展需要以自動化技術為支撐，借助先進的技術手段，打造完備的系統體系，并形成統一運行的模式，強化對地質災害每一個環節和每一個流程的自動化管控，并綜合形成結論，進而提高監測效率。地質災害涉及的范圍往往非常廣，地質構造也十分復雜，在具體監測過程中，需要對多個環節進行監測，涉及的設施和技術非常多，如傳感器、數據處理技術、數據通信技術、監控報警系統等[1]。通過將這些環節有機地結合，形成系統的運行模式，可以獲取和識別地質災害的各種信息，并據此形成系統的信息內容，幫助管理人員分析具體情況，然后發出警報，并采取合理的措施防治地質災害。

自動化監測技術的應用能夠更加全面地獲取和分析地質災害信息，幫助管理部門全過程、精準化地把握地質災異常狀況。同時，借助傳感器系統，能夠通過數據通信獲取大量信息資料，并根據交換機和相關通信設備，將獲取的信息即時傳遞給信息處理中心。數據處理中心則會自動化綜合評估和判斷獲取的每一種數據信息，對其中存在的地質災害問題進行宏觀和細節方面的了解，全面評估災害的發生程度和可能引發的問題，然后據此得出結論，為下一步工作提供信息依據。同時，自動化監測技術中還會設置自動化監測報警系統，根據具體的監測數據發出報警信號，制定相應的應對方案，全面提高地質災害的防治效率。

從另外一個角度來看，地質災害防治自動化監測技術在傳感器的幫助下，能夠及時獲取目標區域的地質信息，并對此做出合理的分析和研判。自動化技術還能夠實現不間斷的監控，避免因間隔時間出現問題。同時，在自動化技術的支撐下，監測技術更加智能化。通過分析地質災害信息，能夠做出精準判斷，轉變了過去以人力為主的運行模式。如此一來，自動化監測的穩定性和準確度更高，不會出現更大的誤差[2]。尤其是當下隨著相關技術的不斷發展，地質災害防治自動化監測技術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實技術等的支撐下，管理人員可以更為精準、清晰地反映和分析相應的數據，能夠以清晰的視角呈現內部構造，極大地加深對地質情況的了解，為防治方案的制定提供更加全面的科學數據信息。由此可見，地質災害防治中自動化監測技術的應用具有良好的應用優勢。

2 當前地質災害監測的主要模式

從現階段來看，我國主要針對一些特殊或專門區域的變形、位移以及沉降等進行地質災害的監測，例如礦山邊坡、大型橋梁、水利水電大壩等。同時，隨著我國地質災害監測工作的不斷推進，我國對復雜的地質災害體也加強了監測，形成了一些較為完善的模式。具體有以下幾種。

2.1 地面位移監測

地面位移能夠反映出崩滑體的運行狀況，分析有無地質災害發生的可能性，并據此做出判斷，為后續工作的開展提供信息支撐。因此，地面位移監測是地質災害監測十分重要的環節。在具體監測中，地面的絕對位移監測是最常規的方式。工作人員通過應用經緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀以及GPS等技術設備，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的張開、閉合、下沉、抬升、錯動等位移變化，實現對裂縫、崩滑帶、采空區頂底板等部位的監測、沉降觀測等[3]。

2.2 地質深部位移監測

有些地質災害往往是由結構因素造成的，由于內部結構的變化，造成了地質整體變化，進而引發地質災害。諸如滑坡等問題都是地形深部位移造成的。正因如此，在對這些地質災害進行監測時，除了要監測地表的位移情況外，還需要對深部位移的表現進行系統了解。通過綜合內外部的表現，實現對整體位移的判斷和監測。管理人員應靈活應用鉆孔傾斜儀、鉆孔多點位移計等設備，在對鉆孔深部位移進行監測時，需要在滑坡等地形區域鉆孔，然后穿過滑帶，下入專用測斜管，管孔間環狀間隙用水泥砂漿或者砂、土石加以回填，通過回填固結測斜管實現固定。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部的各個深度點相對于孔底的位移量，實現對相關信息的靈活管控。

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

2.3 水體地震等災害的監測

很多崩滑體的穩定性不強，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境的因素。因此，管理部門需要做好水體的監測工作。同時，地震是崩滑體的特殊荷載。對于一些處于地震高發區的監測區，需要注意監測震中位置的情況，了解地震的烈度以及對區內崩滑體穩定性產生的影響，形成正確的數據信息，有利于后續工作的開展[4]。

2.4 綜合調查監測

部分監測區的地形較為復雜，需要做好綜合調查監測，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測。同時，對于出現的諸如地下水異常、地下發聲等進行調查，全面了解監測區的具體狀況，為相關工作的開展提供全方位的信息支撐。

從上述地質災害監測的模式來看，地質災害監測的難度較大，不僅種類多樣，而且要求極高，需要進行全面監測。而自動化監測技術的應用能夠有效提升監測的科學性、便捷性，具有十分重要的應用價值。

3 地質災害防治中自動化監測技術的應用思路

地質災害防治中自動化監測技術的應用需要提升監測的智能化水平，并做出最優的判斷，全面提高地質災害防治的效率和質量。具體來說，地質災害防治中自動化監測技術的應用需要做好以下幾個方面。

3.1 借助衛星定位，提升監測的自動化水平

衛星定位技術能夠精準地定位地質災害的變化情況，可以實時進行監測和管控，以此提升監測的自動化水平。針對目前我國地質災害的特點，同時考慮到我國北斗衛星定位系統的日漸完善，在防治地質災害進行時，可以借助北斗GPS全球衛星定位系統，對需要觀測的地質區域進行外部形變監測，同時需要對固定測斜部形變進行監測。同時，為了提升自動化監測水平，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、雨量視頻監控等設備，針對地質災害多發的時段和地段進行全方位監控，并通過GPS系統進行自動化定位和監管[5]。通過系統的監測，匯總和分析相關數據，對于地質崩塌、沉降、裂縫等情況通過數據進行模擬和評估，得出專業的結論，并通過打造系統完善的監測控制預警機制，通過前端控制，快速精準地獲取地質災害監測數據，全方位提升監測預警的自動化水平，提高監測效率。

3.2 建設自動化地質災害監測網，提升自動化監控的系統性

為了全面提升地質災害防治的自動化水平，可以考慮搭建完善的自動化地質災害監測網，在當地設置地質災害監控中心，全面監測地質災害。為了提升監管的有效性，在地質災害監控中，應形成省級、市級、縣級三級聯控機制，并全部對接監測網絡。監測網絡要對接各種監測設施，同衛星定位、互聯網、無人機攝影、監控平臺、移動巡查終端以及各種移動終端等建立統一的練習，針對GNSS形變、內部位移、滲壓以及泥石流液位等多個環節進行嚴格監測，動態化傳輸獲取的數據信息，通過智能分析，形成最終結論，回饋給各級地質災害監測中心。地質災害監測中心根據回饋的信息作出判斷，第一時間處理存在地質災害風險或已經發生地質災害的情況，全面提升對地質災害監測和處理的有效性。

3.3 應用多元自動化監測技術，提升地質災害防治的針對性

地質災害類型多樣，需要采用不同的手段進行防治。在應用自動化監測技術的過程中，相關部門需要應用多元自動化監測技術，不斷提升地質災害防治的針對性，立足具體的地質災害表現，設定不同的防治方案，從而提升管理的合理性。

從目前來看，地質災害主要有山體滑坡、泥石流、崩塌、沉降、裂縫等，在具體監測時，需要立足不同的問題，合理設定不同的方案。例如，針對山體滑坡地質災害，需要建立綜合自動化監測機制，通過應用外部形變監測、內部形變監測、地裂縫監測、降雨量監測等技術手段強化多個環節的監測。引發山體滑坡的因素很多，因此，要對內外部的形變狀況進行監測，結合地裂縫的情況綜合判斷，尤其是在降雨量大的季節，應加大監測力度。在具體監測時，管理部門可以通過衛星計算形變量，并用固定測斜儀測量山體的內部形變狀況，了解滑坡體傾斜角的狀況。如果出現了山體裂縫，則要相應地增加地裂縫監測，并通過自動化系統強化數據對比，對于雨量的閾值做好自動化監測預警。

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

而對于崩塌災害而言，管理部門可以設置落石監測儀監控山區、公路周圍落石和危巖姿態和位移狀況，通過自動化監測進行實時監測預警，以避免崩塌出現后造成不必要的風險，并通過搭配裂縫位移計、傾角儀以及智能雨量站等，做好各個環節的綜合監控，全方位提升防治的系統性和針對性。

3.4 借助物聯網技術，提升地質災害防治的自動化水準

物聯網技術能夠進一步提升地質災害監測的自動化水平，提高地質災害監測的動態化水平和靈活性。因此，在當前發展背景下，管理部門需要加強對物聯網技術的應用，據此打造自動化水平更高、反應能力更快的地質災害防治指揮系統。在系統設置過程中，通過融入自動化監測系統、群測群防系統、工程治理系統、信息發布系統、指揮調度系統等多個業務子系統，實現對每一個環節的智能化管控。管理部門在管轄范圍內部署自動化監測設備，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災害進行全方位監測，并利用物聯網技術對數據進行匯總分析，并傳回數據中心。數據中心通過分析與研究，一旦發現設備監測數據出現異常，可以第一時間預警并及時處理。

此外，隨著新技術的不斷發展與優化，在地質災害防治自動化監測過程中，相關部門可以通過綜合應用傳感器技術、物聯網技術、衛星通信技術、地理信息技術、云計算等進一步提高地質災害在線預警和智能可視化監管質量，在以物聯網為基礎的智能地質在線監測預警和指揮調度系統的支撐下，不斷提升地質災害自動化監測的標準化和智能化水平，為防災減災提供強有力的支撐。

3.5 重視配套自動化監測保障機制建設

在全面提高地質災害自動化監測質量的過程中，相關部門需要注意重視配套自動化監測保障機制建設。為了更好地保障地質災害自動化監測系統的運行，可以為工作人員提供手持物聯網終端，在采集監測數據時，能夠動態化且實時上傳采集地點的基本狀況，精確定位采集區域，保證監測數據的完整性。同時，管理部門要相應地完善指揮調度機制，并通過為工作人員和設備設置物聯網標簽，在在線地圖上實時定位人員和物資的具體位置，一旦出現地質災害風險，系統能夠快速響應，準確定位，并對地質災害出現地周邊的救援人員發出指令，迅速開展救援工作，快速提供救援物質，并借助系統分析，找出最優的路線，方便救援人員快速介入。管理部門也可以在部門開展協商會議，與前線進行實時連接，對救災情況進行動態化管理，及時整理現場視頻等資料，為后續工作的開展提供科學依據。

4 結束語

地質災害的防治問題一直都十分棘手。由于設備大多都位于外部環境，長期暴露使得監測設備十分容易出現問題，也會造成監測不穩定的情況出現。同時，由于不同地區地質災害的表現不同，地質內部構造也較為復雜，使得地質災害防治工作面臨巨大的挑戰。而應用自動化監測技術，不但能夠提升監測的持續性和靈活性，而且能夠實現對相關信息的精準分析，使得地質災害防治工作的開展更加合理、高效。