地質災害監測技術在防災減災中的應用研究

摘 要：地質災害會對人們的生命財產安全造成嚴重威脅。常見的地質災害包括泥石流、崩塌及滑坡等。當前采用傳統的地質災害監測手段，已經無法滿足地質災害的應急處理需求，需要在地質災害監測預警中有效應用科學的應用技術方式，科學、合理地建立地質災害監測報警系統，充分保障對地質災害迅速報警，處理有關突發實際狀況，使地質災害的監測水平和預警效率得到有效提高。介紹了地質災害監測預警系統安裝準備和監測預警點布設的基礎，分析了項目實施要點、關鍵技術，并探究了地質災害監測報警系統功能和組成。

關鍵詞：地質災害；監測工作；預警技術

中圖分類號：P694 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

這些年，各地由于受強降水的持續影響，泥石流、崩塌、滑坡等有關地質災害屢屢產生。此類災害具有極強的損害性，嚴重威脅著人民群眾的人身安全。在地質災害監測報警的日常工作開展過程中，傳統類型的監測模式通常表現為依靠人力進行實際的現場調研分析，并且針對野外地質的相關數據信息開展采集工作。但地質災害具有明顯的隨機性、概率性和突發性的顯著特征。例如，泥石流會在短時間內會造成巨大破壞；某些地區的滑坡可能會因一次輕微的震動而突然出現。因此，應用傳統類型的監測方式難以滿足當下對于地質災害監測的真實需求，無法做到及時、準確地預警和應對可能發生的地質災害。

為了能夠更加準確地預知和切實有效地預防地質災害的發生，必須充分運用GIS技術等先進的信息化手段開展模型推算、地理位置研究和災害監控評估等相關工作，在災害暴發前，精準地識別出可能受災的地域范圍。在此過程中，地質災害監測員需要具備敏銳的異常警報觀測能力，能夠在細微的數據變化中洞察到潛在的危機。在監測降雨量時，一旦超出某個特定閾值，則能迅速判斷可能引發的災害風險。不同的地質災害可能需要不同的預警方式，是通過廣播通知、手機短信推送，還是利用特定的警報裝置，這都需要根據具體情況做出精準的選擇。只有這樣，才能夠更加有效地避免或最大限度地減少地質災害所帶來的巨大損失。

1 地質災害監測預警系統安裝準備

首先，收集潛在地質災害發生的地理位置和土地信息，對各個地質災害地點的影響范圍及整體地區進行實際考察以掌握其周圍的環境狀況和道路情況。基于安全需求，需要找到合適的撤離路徑和避難區，并將這些信息標注到地圖上作為防災救災工作的參考資料。其次，在設置專業的設備前全面檢查場地，評估地面裂痕的風險等級，結合附近環境、簡單設施的特點選擇最適合的安全安置點，并在地圖上標明這個決定。最后，對于那些已經裝設專門設備的地質災害地點，需要考慮周圍環境、水流因素、穩定風險等問題，也要滿足設備安放的要求，以便于進一步開展詳盡的現場調研[1]。

2 監測預警點布設的基礎

2.1 布設原則

2.1.1 適應性原則

在綜合設計和運用詳細的監測模式時，應參考依據監測發展目標的差異、具體形狀特征及具體位置的不同進行對應性的思考。優先選擇專業應用技術成熟穩定的常用監測系統。

2.1.2 經濟性原則

系統建設的投入應是經濟且科學的，應該運用功能良好的設備；同時，應該盡量選擇運用同一廠家生產加工的整套應用系統，以提升系統的兼容工作性能和系統性，進而便利綜合管理、調養維護和節約費用支出。

2.1.3 準確性原則

測量數據信息需要準確，其精準程度要求實現有關專業應用技術標準的標準，且在調換零部件時，不會對數據信息的持續性形成嚴重的干擾。

2.1.4 可行性根本原則

挑選那些具有領先科技、經過多場實地測試并獲得良好評價的高品質產品作為首選設備。這些設備必須是持久穩定的，盡可能降低其故障發生頻率，并且其功能必須是可信賴和穩固的，能夠適應各種惡劣的環境條件如暴風雨、高溫或寒冷天氣及高濕度等。此外，它們還應具備自我檢測、判斷與警報的功能[2]。

2.1.5 開放性原則

整套應用系統應具有對外開放和兼容支持特征，包括總連接線標準規范、數據信息收集基本單元的控制管理指示和數據信息應用類型格式及鏈接到多種標準數字信號傳感器設備。此外，系統要求容易運用且頁面簡約明了。

2.1.6 統一性原則

數據信息采集系統和數據信息綜合管理應用系統應當可以相互兼容支持，方便支持每個制造加工生產廠商的數據信息采集子系統，進而完成對監測數據信息的統一性綜合管理。

2.1.7 安全性原則

系統的系統全面應充分保障數據信息資料的穩定性，并且為監督管理控制系統的運行工作和操控管理提供關鍵的安全和保密措施。

2.2 監測設備性能的完善與優化

向網絡服務工作站點提供數據信息接受支持，同時針對獲取到的數據信息開展清潔處理和解析計算；應用具體的專業技術，符合技術專家及行政主管對現實日常工作中所需趨向數據信息的研究分析需求，具備系統深入的數據信息查閱綜合能力，具有超強的統計數據信息專業應用能力，推行移動服務控制終端操作程序。

監督管理控制系統鏈接自動智能化監測機器設備，同時與省級組織機構完成互聯互通。所有采集到的數據信息被全面整合至數據信息中心。上述工作業務綜合服務都依靠于監督管理控制系統及時獲得有關數據信息。

2.2.1 監測點數據接收服務建設

建立與前部監測網（點）自動智能化測試機器設備匹配的數據信息自動接收系統，參考依據宜昌市國土綜合管理業務職能部門和應用技術支持單位的使用要求建立自動智能化監測機器設備的數據信息自動接收機制。與此同時，對所獲取的數據信息進行分類整理，為多種綜合服務目標對象供應數據信息研究分析功能。

2.2.2 趨勢分析報告服務建設

依據業界公認且統一的地質標準模型，緊密結合災害點的具體主要狀況，對所采集到的監測數據信息進行全面的實際整理與歸納總結。通過一系列科學的處理和分析，自動生成具有針對性的發展趨勢分析報告。以此為基礎，為多種不同類別的客戶提供綜合性的優質服務，涵蓋從數據解讀到風險評估等方面。同時，還會為客戶列出清晰明確的下一項操作應用步驟工作的輔導意見。

2.2.3 監測數據查詢服務建設

借助數據監控服務的檢索功能，建立標準的檢索方式，讓各級別的使用者及有各種需求的人能夠依據自身的具體任務獲得所需監控信息。這有助于有效地利用這些數據，并防止那些無用的或與實際需求無關的信息被混雜在一起，從而實現對監控數據的管理分級，同時也為未來更廣泛的自動檢測點的數據搜索提供統一的標準操作流程[3]。

2.2.4 監測數據統計服務建設

借助數據分析工具，建立多種標準的數據分析方法，滿足各級別的客戶及各式需求的用戶能夠依據其職責領域與具體任務的需求，利用這些數據分析工具生成特定的標準化數據報告和各種數據圖形，所生成的數據報告和圖形更為精確，從而更加便捷地為所有類型的用戶提供規范的數據分析服務。

2.2.5 手機客戶端服務建設

計算機一直以來全面負責供應以上所提及的綜合服務的具體功能。然而，當前，手機具備能夠完成計算機的大多數工作業務功能。例如，用戶外出時，能通過手機隨時查看地質監測數據，及時發現異常情況；利用手機對相關數據進行簡單的管理和分析，大幅提升了工作的便捷性和靈活性。

3 地質災害監測預警系統實施要點

3.1 預警指標

預警指標包括具體標準量化參考指標和質化的參考指標，表示反映地質災害產生前的位移變量或彎曲形變產生明顯改變，供應發展或潛在產生的參照數據信息。在地質災害產生后，具體標準量化或質化參考指標將產生問題異常改變，其他預警指標通常包括質化參考指標，根據放射狀裂縫、井實際水位異常等問題判定滑坡產生的概率。農民和監測工作者發現的風險數據信息，同時也是關鍵的報警數據信息。因此，提高監測工作者和農民的地質災害防控和警覺認識十分重要。

3.2 預警模型

預警系統實質上是一個將已觀察到的客觀事實和以往積累的經驗模式相結合的復雜過程，在此過程中會運用相應的經驗方程式、數字計算等方式對未來的情況進行預測。構建科學有效的預警體系，如齋藤短期天氣預報模型這類具有針對性和專業性的模型，可提升對地震和其他自然災害的預判精度。通過精準的數據分析，提前數小時甚至數天預測到地震發生的可能性，或者更準確地判斷暴雨可能引發的洪澇災害范圍，從而讓相關部門能夠提前采取充足的防御措施，為民眾撤離危險區域和最大限度地減少損失爭取更多的時間。

3.3 預警流程

預警程序是嚴格按照既定的詳細工作步驟，針對性地執行災害預防的各項措施。一旦處于現場的領導或值班員發現潛在的風險，他們會依據風險的嚴重程度，向相應的負責人員發出明確及時的警示。當相關部門經過嚴謹的判斷確定危機狀況，并實施預先制定好的應急計劃后，會迅速開始籌備救急所需要的各類資源和人力。而對于極其嚴重的災難情況，應立即拉響緊急警報，通過廣播、警報器等渠道，以便有效地引導民眾迅速撤離危險區域。

4 地質災害監測技術在防災減災中的應用

4.1 基于ZigBee技術的傳感器節點組網

利用物聯網構建的戶外環境信息的即時收集體系，廣泛涵蓋多個層次的信息接收點和先進的感知設備。這些信息接收點和感知設備分布在不同的位置和區域，形成了一個嚴密的監測網絡。此外，該體系還具備強大的功能，能夠確保實時的數據交換功能得以順利實現。由集中管理單元承擔著重要的職責，負責將各個感知設備所精心獲取的環境信息，準確無誤地傳遞至遠端的地質災害預警平臺上，從而能夠及時上傳所有感知設備的檢測結果。

4.2 建立多形式傳輸網絡

建立可靠并且具備高性能的地質災害信息傳遞系統，能夠有力地確保信息傳遞的實時性和穩定性。為此，可以充分應用3G或4G移動通信技術，或者運用 GPRS/CDMA網絡傳播各類關鍵信息。同時，依據數據傳送在時間方面的嚴格要求，能夠靈活且迅速地切換至衛星通信線路，從而最大限度地保證準確無誤地傳達災情信息，讓相關部門和人員能夠在第一時間獲取到最準確、最完整的災情狀況。

4.3 建立預警模型

智能化研究分析應用平臺匯總收集了地質災害的分散方式、發展特征等影響作用因子，經過運用模糊評測法和人工神經分布網絡系統法構建標準模型，以模擬仿真上述影響作用因子對災情的作用影響。假設標準模型中的風險參考指標超過提前設置的極限值，應從監督管理控制和指揮管理監督中心公布報警數據信息。

5 地質災害監測報警系統功能和組成

地質災害的監測和報警系統涵蓋所有與之相關的相似綜合管理工作任務，各類重要的數據信息均被妥善保存在系統的數據信息資料庫，并且由GIS應用平臺進行全面的操控管理。

5.1 報警系統組成

報警系統包括多個子系統，如基礎地理綜合管理、地質災害綜合管理、專業監測綜合管理等。其中，基礎地理數據信息綜合管理子系統全面負責綜合管理城鎮、道路等基礎地理資料統計信息，地質災害綜合管理子系統則主要綜合管理崩塌等地質災害點，預警預報管理子系統可以發布預警信息并提醒民眾采取相應措施。

5.2 預警系統功能

使用關系型數據庫整合矢量圖像和柵格圖像的數據管理功能，從而實現對數據的全面控制。用戶可以通過它快速定位預測地點的位置或查找其相關屬性信息。警報系統還可以將氣象預報與地質災害防范的信息互相結合，然后進行系統的評估，并將結果公布出來。

6 結束語

現階段，以監控為主導的地質災害綜合監控系統已經在農業、林業、交通運輸、水務和城市管理等領域取得顯著成效。然而，鑒于地質活動的復雜性，預測地質災害的發生時間、地點及頻率仍是全球性的挑戰，無法確保其完全正確。軟件的價格也會有所下降，從而使得更多人能夠廣泛且大規模地使用這些設備，構建起地方性和行業級的地質災害監測應用體系，為國家的地質災害監測、預警和防范工作提供了大量的數據支持。

利用地質災害監測和警報技術，可以在災難發生前實現有效的預防控制，并在其過程中實施有效的管控措施，同時也能在事件結束后采用適當的處置手段，向大眾、危機應對人員及各相關機構迅速傳遞災害數據，以便于他們能按照規劃和組織防范和預警災害，以保護人們的生命安全和財產利益。

參考文獻

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[3] 王小舟，馮雪敏.地質災害專業監測的基層防災實踐思考[J].資源與人居環境，2021（1）：36-37.

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[5] 王明旭，曾一芳，吳明亮.新時期地質災害隱患點在線專業監測模式構建[J].化工礦物與加工，2021，50（6）：31-35，40.