地质灾害监测预警系统的建设与应用研究.pdf

地质灾害监测预警系统的建设与应用研究(新疆地矿局第一区域地质调查大队，乌鲁木齐 830000)摘要:信息技术的快速发展为地质灾害的监测工作提供了帮助，并研究出了地质灾害监测预警系统。该系统主要是为了实现对地质情况的实时监测，然后利用网络平台将信息发布出去，对可能要出现的灾害提前预防，从一定程度上减少损失。本文对地质灾害监测预警系统的建设与应用进行了简要的分析。关键词:地质灾害；监测系统；建设与应用；分析研究中图分类号:P694 文献标志码:A 文章编号：1674-263X(2023)04-0060-03Abstract:The rapid development of information technology has provided assistance to the detection of geological hazards,leading to the research and development of geological hazard detection and early warning systems.The main objective of the geological hazard detection and early warning system is to realize real-time monitoring of geological conditions and disseminate information through network platforms to prevent potential hazards in advance,thus reducing losses to some extent.This paper provides a brief analysis of the construction and application of geological hazard detection and early warning systems.Key words:geological hazards;detection system;construction and application;analysis and researchConstruction and application of geological hazard detection and early warning systemHUANG Wei(The first regional geological survey Brigade of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources,Urumqi 830000，China)通过国土资源部以及气象局开展的地质灾害气象业务，可以得知，在我国很多省市都有地质灾害预报工作，主要是将可能出现的危险提前监测出来，地质灾害监测系统的建立，让人们获取信息更加方便，也为后续的工作创造更多的价值1。特别是对于我国西部地区，地质灾害频繁出现，这也是由于人们过度的资源开发造成的，如果全部进行治理的话难度比较大，因此需要采用合理的监测技术，地质灾害监测预警系统主要是以物联网技术为主，将信息及时地传输到综合分析平台，最后得出相应的结论，本文就对地质灾害监测预警系统的建设与应用进行了分析。1地质灾害监测预警系统构建的意义地质灾害监测预警系统构建的意义在于提高地质灾害防范和救援的效率和质量，具体包括以下几点：1）监测地质灾害。地质灾害是指在自然环境中由于地质构造、地形地貌、水文气象、人类活动等因素引起的灾害，如滑坡、泥石流、地面塌陷等。通过建立地质灾害监测预警系统，可以及时发现和预警潜在的地质灾害发生，为当地人民的生命和财产安全提供保障。2）提高地质灾害救援效率。在地质灾害发生时，救援队伍需要快速响应并采取有效的救援措施，而地质灾害监测预警系统可以实时监测和预警地质灾害的发生，将救援队伍的响应时间缩短到最短的时间内，从而提高救援效率和质量。3）提高地质灾害救援质量。地质灾害救援需要对地质灾害的发生原因、危害程度、损失情况等方面进行收稿日期：2023-06-06 作者简介：黄玮，高级工程师，研究方向为地质矿产、地质灾害调查风险评价、监测预警、地质灾害防治等。黄玮Vol.36 No.4Jul.,2023第 36 卷 第 4 期2023 年 7 月黑 龙 江 环 境 通 报HEI LONG JIANG ENVIRONMENTAL JOURNAL61第 4 期准确评估，地质灾害监测预警系统可以对地质灾害的发生情况进行评估，为救援队伍提供准确的救援信息和决策支持，从而提高地质灾害救援的质量和效率。4）促进地质灾害治理。地质灾害监测预警系统可以实时监测和预警地质灾害的发生，对地质灾害造成的影响和损失进行准确评估，为地质灾害治理提供数据支持和决策支持，从而提高地质灾害治理的效果和质量。地质灾害监测预警系统的构建具有重要的意义，可以提高地质灾害防范和救援的效率和质量，保障人民的生命和财产安全。2地质灾害监测预警系统的构建路径2.1 新一代信息技术的主要特征我国地域辽阔，地质结构复杂多样，且存在一定的地域性差异。这也从侧面反映了我国是一个地质灾害频发的国家，经常会发生滑坡、泥石流等地质灾害，对我国的经济发展等方面都产生了很大的影响2。地质灾害是一种比较活跃的环境变化过程，涉及的数据量也比较大，当然除了自然条件的影响，还有来自于人为方面的影响，主要是由于工程建设以及资源开发造成的后果。我国每年因地质灾害造成的损失近 300 亿元，尤其是在我国的西南地区，地震频发，这不仅给经济发展造成了影响，而且还对人们生命财产安全构成了威胁。对此，政府高度重视该问题，投入了大量的资金与精力，希望能够对地质灾害情况进行控制，但是效果并不明显3。要想实现长期有效的管理，可以建立起地质灾害监测预警系统，通过现代科学技术对地质灾害形成的原因进行分析，并掌握其发展规律，从而采取有效的措施。新一代的信息技术主要是利用物联网的方式，利用地质灾害监测传感网络，实现大数据的储存与处理4。地质灾害监测预警系统首先对信息进行收集与传输，将信息传输到有效的位置之后，再进行发布。当然在整个过程中还涉及图像、声音等内容，这也促进了信息技术的稳步前进。新一代的信息技术主要是应用了传感器、远程无线传输以及数据集成等方面的内容，能够获得新的知识与规律，在数据处理过程中还能够发现更多的优势，对以后的工作也有很大帮助。利用地质灾害监测预警系统是为了更快捷地收集数据信息，更合理地组织多源数据结构，以及在面对杂乱无序的数据时，应该如何进行分解，从而能够获取更多关键信息5。因此将通信技术作为数据的传输通道，能够实现数据的组织与优化，还可以构建起一个中心，三个技术支撑的关系网络，能够对外界的各种信息进行实时的获取，然后计算，从而完成云计算过程。例如，在对一个地质灾害隐患点进行监测的时候，要收集起其变形的迹象，以及可能诱发的因素等，将这些关键信息进行分析与数据提取，这些都需要有信息技术的支持。2.2 构建地质灾害监测预警系统地质灾害监测预警涉及的内容比较多，需要有一个有效的管理平台。在此基础上，再对监测数据进行集成操作，将各种信息分析之后实现预警与发布6。随着监测的隐患数量不断增加，以及监测数据的积累，我们能够对关键信息及时锁定，如果说常规的系统已经无法满足相应的要求，那么可以利用新一代的信息技术来完成，在以往的地质灾害监测过程中都是利用人工的方式来进行，这样的监测效率比较低，在对小范围内的情况进行监测的时候还能够满足条件，但是如果是范围较大的情况，就无法满足需求。在众多自动化监测体系中，使用最广泛的就是无线传感器网络，在一个范围内分布着多种传感器，然后建立起动态变化的局域网络系统，这时不仅能够接收采集的数据，还能够对数据进行融合处理，最后将各种信息传输到中心的服务器。该系统是基于 GLM 模型开发的，可以监测潜在的地质灾害风险。该系统使用了多种传感器和监测设备，用于收集数据，并使用来解析这些数据，以提供预警信息。该系统具有可扩展性，可以根据需要进行定制化的开发和部署。该系统的数据和计算资源，需要经专业工程师的培训和指导后才能使用。目前的数据远程传输主要是有线与无线两种方式，对于无线传输来说，采用最为广泛的就是移动通信技术的传输方式，包括 GPRS、3G 网络等，GPRS 技术是全球移动通信技术，传输效率比较高，且费用较低，因而受到人们的广泛使用。对于地质灾害远程无线传输网络的建设，都是采用 GPRS 网络的方式，并对其配置固定的 IP 地址，将终端与中心服务器相连接，实现大容量的数据传输功能。随着现代科学技术的快速发展，4G、5G 网络已经应运而生，能够满足用户对大数据大容量的需求，且传输的安全性更高。在地质灾害监测预警过程中采用北斗卫星通信的方式也很多，且取得了一定的应用效果，但是卫星传输还有一定的局限性，不能够得到广泛的应用。在构建远程无线传输网络的时候，不能只考虑一部分地区，应该结合偏远山区，或者是如果在信号比较差的地方该如何使用，真正做到实时数据，动态监测。2.3 基于云计算的数据挖掘系统地质灾害监测预警涉及的数据类型比较多样，黄玮：地质灾害监测预警系统的建设与应用研究62第 36 卷且结构复杂多变。如果想要从繁多的数据中更好地获取信息，需要改变传统的数据库模式，采用新型的方式。基于云计算的数据挖掘技术能够通过服务器对数据进行存储，将发生的灾害数据都保存起来，以便于之后的研究。同时利用该技术也能够解决一些简单的问题，将隐患彻底消除掉。对地质灾害的数据挖掘主要可以从数据源、数据仓库、后端处理以及应用分析等方面来考虑，数据源也就是信息数据库，能够建立起数据与数据之间的联系，然后实现对大量数据的分析。3地质灾害监测预警系统的应用方法 分析此次研究的位置在贵阳市开阳县金中镇的龙井湾滑坡，滑坡呈舌形，滑面深度为 15m，属于中层大型土体滑坡，根据现场的反馈情况，滑坡是因1995 年 6 月的一次大暴雨而开始变形，且很多房屋都遭受到了一定的损坏，再加上近些年频繁的雨季，导致变形加重了。从目前来看，滑坡尚且处于蠕滑的阶段，此时可以利用无线传感器的方式对现场情况进行监测，每一个传感器节点都能够进行组网，将采集到的信号通过无线网络的方式传输到汇聚的节点，然后再到监测中心。这种一对一的远程无线传输方式能够确保数据传输的稳定性与实时性，也能够避免在数据传输中出现数据丢失的情况。在对数据集成之后，还要对数据进行处理，可以应用上述技术来实现，或者是采用高效的服务器来进行运算工作，将最后的结果都放置于数据库中。通过观察具体的情况，我们可以看到滑坡的预警等级，还能够动态地监测各节点的变化情况，当然也可以利用其他的技术。龙井湾的滑坡监测预警告诉我们，所使用的预警方法是可行且有效的，另外这也是对系统运行可靠性的检验，只有在实践过程中不断积累经验，才能够优化地质监测组网方式，提升系统的可靠性。通过对监测预警系统的分析，能够发现灾害体的变形特征，还能够给地质灾害管理部门的指挥提供支持。但是从目前的情况来看，还存在很多需要解决的问题，例如：1）数据远程无线传输存在延迟的情况。特别是在恶劣的天气下，再加上又是地质灾害的易发时期，这时可以通过建立灾害专线进行解决，从而确保无线传输的准确性与流畅性，但是这样的操作也有弊端，就是成本比较高。2）当前的地质灾害监测预警系统，后台的算法比较简单，能够通过判断对数据进行监测，还能够利用数据算法反映出滑坡变形的趋势。通过对监测预警系统的升级，能够有效预防地质灾害的数量，下一步就需要考虑加强计算能力，对服务器系统进行进一步的升级。地质灾害信息传输网络主要是能够应用于野外现场的监测中，能够进行实时的通信，性能比较稳定且传输速度很快，在日常使用的 GPRS、3G 移动通信网络进行通讯传输的时候，如果数据不能够及时反馈，那么应该安排相应的工作人员对设备情况进行检查，利用智能分析平台需要对