基于北斗衛星的地質災害實時監測系統研究與應用

梁壽勝

廣東省國土資源測繪院 廣東 廣州 510599

1 監測預警系統總體設計

1.1 監測系統工作原理

北斗衛星應用在地質災害實時監測系統中時，該監測系統內包含了北斗高精度定位技術、計算機技術、網絡通信技術的應用，這些技術使得監測系統兼具多方面的優勢，能夠滿足全天候、動態化的監測目標，可對所采集到的地質災害信息開展存儲、分類、提取與統計，結合分析結果來識別出地質災害的發生可能性、影響程度[1]。

北斗衛星的地質災害實時監測系統建設時，需始終堅持適用性、可靠性、先進性的要求，加強對被監測區域內特殊地質條件、地形情況的分析，系統功能的設計上，應以通用化、系列化、模塊化的思想來指導建設，做好細節優化，使得該監測系統可穩定、可靠運轉，降低故障概率。監測系統內除了要使用先進的技術，還需配備現代化的設備和設施。

北斗衛星系統支持下的地質災害實時監測系統，在系統的運行過程中，每個北斗基準站與監測站之間要建立聯系，接收北斗定位信號，在接收到該信息以后，就可將數據和信息全面存儲起來，在光纖和無線通信條件下，這些數據可及時被上傳到監控中心。而布設在監控中心的高精度北斗地質災害數據處理中心軟件，可根據需求對這些數據開展專業化處理，處理過程包含了解算和分析過程，所得到的數據處理結果，可用于地質災害的分析和預警[2]。

1.2 監測系統構架

北斗衛星地質災害實時監測系統中，主要包含了監測站系統、數據傳輸子系統、數據處理和控制子系統、輔助設備，這些不同的構成部分，可在監測系統的運行過程中，保持不同子系統之間的高度配合，進而來完成被監測區域的監測任務。首先，監測站系統內包含布置在可能存在地質災害危險區域的監測站和監測站附近的基準站；其次，數據輸出子系統中，不論是基準站還是監測站，都采用的是無線傳輸方式；第三，數據處理和控制子系統中，包含有網絡安全、服務器和軟件；最后，輔助設備內包含的設備種類繁多，主要有外場機箱、供電和不間斷電源、防雷設施。監測網中的每個北斗接收機所輸出的原始數據，包含有北斗解算的載波相位數據、星歷數據，控制中心以每臺北斗接收機所對應的IP地址、端口號作為基準，也就可在監測的過程中，獲得關于每個監測點的原始實時數據流。

2 子站系統設計

子站控制中心中包含有多臺計算機，且存在有軟件、通信設備、寬帶網、局域網的配備，在系統的運行過程中，控制中心可以對每個信號通道的參數都加以科學設定，主要包含通道開/關選擇、時間信息，并依據監測系統的總體運行要求，選定最為恰當的工作方式、數據采集方式。

2.1 子站系統架構

北斗衛星的地質災害實時監測系統子站設計中，為保障子站系統可在監測工作中發揮其應有的作用，就需要進行子站系統架構的科學選擇，比如，可采用Pisa服務框架調用API接口獲取點位信息的DGPS數據架構。

2.2 硬件平臺

控制中心內配備了各種的設備設施，這些設備設施對于運行環境有著極高的要求，在開展設計工作時，需做好防潮、防塵和降溫處理，在條件允許的情況下，需將萬維網絡接入其中，以達到遠程連接和控制的目標。此外，為保障硬件平臺的功能實現，在中心應進行專用機柜、服務器電腦、顯示設備的科學配置，但需保障所配備的這些設備均可以符合有關規定，保障規格型號的科學性、功能的完整性。監控中心的布局要合理，所配備的設備應規整，相關人員需根據整體的要求，安排專人復雜對運行環境加以管理，保障環境溫度、濕度等參數都可以符合設備運行條件。一般情況下，對于監控中心而言，監控中心環境溫度應保持在20～30℃之間，濕度不應超過85%。

2.3 軟件部署

2.3.1 氣象廣域監測模塊。根據地質災害的發生特點，我國的很多地質災害都是由氣象因素所導致，比如，在強降雨天氣下，極易發生滑坡、泥石流，因此，北斗衛星支持下的地質災害實時監測系統，在軟件部署方面，需建立氣象廣域監測模塊，相關人員可在地質災害的監測過程中，開展降雨監測結果查詢、地質災害氣象風險預警結果查詢、預警報告下載，在天氣情況掌握的基礎上，也就可對區域的地質災害加以有效分析、識別和預警，該監測系統可每天兩次對未來24h和72h的地質災害開展報告發布。

2.3.2 GNSS單體監測模塊。北斗衛星地質災害實時監測系統的軟件部署方面，GNSS單體監測模塊也是重點的構成部分，根據該模塊的功能，可在地質災害監測和預警的過程中，兼具導航衛星系統單體監測結果查詢、預警報告下載、預警信息展示的多重功能[3]。在該模塊的監測功能發揮時，需利用GNSS和地基增強網，來完成對被監測區域的地質災害GNSS單體監測，此技術支持下的監測精度非常高，基本可達到mm級。在監測工作的進行中，可根據相應的劃分標準，比如，可以監測區域、監測時間，由系統自動完成對GNSS單體監測結果的查詢和顯示。

2.3.3 數據管理模塊。監測系統的實時監測和災害預警中，需根據有關的數據處理結果，來保障決策的科學性，因此，在軟件布設環節，也需根據地質災害實時監測系統的設計要求，進行數據管理系統的全面優化，確保在系統實施地質災害實時監測時，一切的數據采集、存儲和處理都更為便捷且高效。數據管理模塊中應包含隱患點數據粗粒、邊坡穩定性分析報告管理、每日預警報告管理方面的內容，以通過對地質災害監測和預防中的各種數據采集、處理和分析，來提高預警結果的可靠性。在現代化技術支持下，數據管理模塊中的數據技術應用，可使得系統在監測工作的開展中，能夠將與地質災害相關的數據和信息實施二維或者三維的疊加展示、瀏覽、查詢與管理。

2.3.4 信息報送模塊。實時監測系統的構建雖可滿足全天候、全方位的監測，但為實現對各種監測數據和信息的利用，就需要在監測的過程中保障信息報送的及時性，這就要求在軟件部署方面，需根據信息傳輸要求，科學進行信息報送模塊的設置，該模塊可具備災情上報、附件上傳和下載、災害審批等功能，使得在監測系統的災害監測中，有關人員可利用這一模塊與其他模塊的配合，來獲得可靠的監測結果。

3 結束語

地質災害的發生具有突發性，隨著技術的不斷進步，一些地質災害可在現代化技術的支持下實現科學預警，經由北斗衛星技術所形成的實時監測系統，可在地質災害監測與預警中發揮有效的作用，減小災害損失，未來需加大對北斗衛星地質災害實時監測系統優化方面的研究。