地質災害監測技術

㈠ 地質災害調查監測

完成抄全國1∶1萬工程地質調查1127平方千米，1∶5萬工程地質調查6530平方千米，1∶5萬災害地質勘查2200平方千米。各地成功避讓各類地質災害920起，安全轉移37926人，避免財產損失5.5億元。地質災害造成的死亡和失蹤人數同比減少12％，直接經濟損失減少42.7％。

長江三角洲地區全面建成地面沉降監測與控制體系，初步建立地面沉降主動防治和科學管理的決策機制。重慶巫山、奉節建立了具國際先進水平的地質災害實時監測預警示範站，為三峽工程庫區等國家重大工程建設區地質災害的監測預警提供了技術支撐。建立以專業的地質災害監測和群測群防相結合的雅安地質災害監測預警示範區和以區域地質災害監測為基礎的江西省地質災害氣象預警系統。西南山區城市、東南台風暴雨型、西北黃土地質災害監測預警示範工作取得良好進展。「萬村培訓行動」成效明顯，雲南昭通成功預報鹽津滑坡，避免2011人傷亡；四川達州成功預報青寧鄉岩門村滑坡，避免2251人傷亡。

㈡ 怎樣看待遙感技術在地質災害監測中的應用

威海晶合了解到復，地質災制害是指在地球的發展演變過程中，由各種自然地質作用和人類活動所形成的災害性地質事件。現代航天技術和遙感技術的飛速發展不僅為地球資源與環境監測研究開辟了廣闊的前景，而且為地質災害的調查和研究提供了嶄新的手段。
長期以來，遙感技術已經成為對區域地質災害及其發育環境宏觀調查的不可缺少的先進技術，遙感技術的應用在滑坡、崩塌、泥石流和地面裂縫等地質災害的調查、監測和研究工作中發揮了重要的作用，為大型工程建設的環境災害調查及防災減災工作做出了重要貢獻。

㈢ 地質災害監測能起到預防作用嗎

國務院在關於加強地質災害防治工作的決定中，提出「到2020年要全面建成地質災害調回查評價體系、答監測預警體系、防治體系和應急體系」的地質災害防治目標。地質災害監測（威海晶合）可以起到預防作用。採用互聯網、物聯網、微震聲發射等技術手段可以在線實時不間斷監測地震、位移等地質災害，並在出現故障和事故時自動報警。有效預防滑坡、泥石流等事故。

㈣ 地質災害監測有哪些單位在做

只要是擁有以下資質的單位就行：1、企業法人營業執照，2、地質災害治理工程勘查資質，內3、地質災容害危險性評估資質，4、地質災害治理工程設計資質
設計一般只需要和國土資源局掛鉤，如果當地設有專門的地礦局，那就和地礦局掛鉤

㈤ 地質災害監測員是干什麼的

地質災害監測採用傳統人工監測和遙感監測兩種方法。
人工監測需要監測員到實地考回察。通過目測和藉助一些答簡易監測儀器進行，主要依靠經驗。
遙感監測是在信息化時代建立在互聯網平台上的一種新技術，已經被普遍採用，如晶合微震聲發射技術，可以檢測到土地深處變化，通過觀察這些細微的變化，作出災害預警。
信息化監測系統可以做到在線實時監測，自動運行，出現問題自動報警。地質災害監測員需要對系統進行調試和維護。

㈥ 地質災害防治措施與監控

一、地質災害防治措施

（一）避讓措施

就目前人們認識自然與改造自然的能力而言，對於某些地質災害的產生（如新構造運動、地震、岩崩等）是無力抗拒的，對這類能量巨大的惡性地質災害通常只能是避讓，即對已有建築物、居民及交通線路予以拆遷和繞道，在國民經濟宏觀規劃布局時盡量予以迴避，以減少不必要的損失。

（二）生物防治措施

生物防治措施主要指植樹造林、種草護坡及合理的耕作，通過這種種植結構的調整和森林覆蓋率的提高，可以減少雨水入滲、保持水土，使坡面得以保護，免遭侵蝕，從而達到穩固坡體的目的，是一種既經濟又有成效的治理措施，可以達到防治地質災害和提高經濟效益的雙重目的。但其發揮效益需較長時間，可作為改善、保護自然環境和抑制地質災害發生的長期措施。

（三）工程措施

在預防無效或不能避讓的情況下，對已有險情的地質災害體，宜採用工程措施防止災害的發生或擴展。

1.地質災害防治工程可行性論證

重大地質災害的治理，首先是對地質災害體的綜合勘查研究，在此基礎上，對災害治理的必要性、技術可行性、風險性及災度預測等進行綜合分析，便於地質災害防治工程立項，同時也為工程治理提供技術資料。

1）災害治理的必要性分析：根據災害所處位置、災害程度、災害的經濟損失預測與受威脅人數多少，論證災害治理的必要性。

2）災害治理的經濟合理性分析：對比分析地質災害體經濟損失概算和治理工程投資估算，確定災害治理的經濟合理性，一般治理費用應小於總經濟損失概算的50%為宜。

3）災害治理的技術可行性分析：對災害治理的多項防治方案進行對比、分析和試驗，選用經濟上合理、技術上可行，又能達到治理目標的設計方案。這是一項十分重要、必不可少的工作，決不能圖省事忽略技術可行性分析，而為災害的治理留下隱患。

4）災害治理的風險性分析：任何技術和社會問題的整治都存在不同程度的風險。尤其是地質災害的治理，由於其客觀存在的地質環境處於不斷的變化之中。目前對地質災害的治理尚處於探索階段，而每一處地質災害區（點）的條件各異，因此災害治理存在一定的風險性。

2.地質災害工程治理

地質災害治理的基本原則是要針對致災主控因素施治，治理措施需強調環境適應性，治理方案要考慮全局，滿足切實有效、技術可行、經濟合理、施工簡便的要求。目前，對地質災害的治理通常採用的方法有：削（削坡、清方、減載）、排（截、排水溝、地面防滲）、護（護牆、護坡、拋石反壓）、擋（擋土牆、抗滑樁、錨桿、錨索）、灌漿及限制工程經濟活動（如礦山停采）。這些工程治理方法可酌情一種或多種同時使用，只要應用得當，即可取得良好的治理效果。地質災害主要防治措施見表2-4-46：

表2-4-46 地質災害主要防治措施

二、地質災害群策群防體系的建設

地質災害防治工作應突出「以人為本，以防為主，防治結合」的方針，群策群防體系即是靠當地各級政府和廣大人民群眾建立完善的群策群防地質災害的防災預警系統。一方面，當地有關職能部門要加強地質災害防治的管理和地質災害知識有關法制、法規的宣傳和教育，合理控制和規范人類工程活動，採取綜合措施防止地質環境的惡化和破壞，最大限度地減少和避免各類地質災害的產生；另一方面，對一般性地質災害危險點，應落實監測責任人，並由專業人員布設監測點，傳授地質災害監測預報知識；對重大地質災害隱患點，則要編制地質災害防災預案，形成一個相對完善的群策群防、防災預警網路。

三、突發性地質災害應急預案

2006年3月，深圳市政府出台了《深圳市突發性地質災害應急預案》，由市政府統一領導，市國土資源和房產管理局負責，各區國土資源主管部門和交通、水務、建設、氣象、民政、公安、醫療等相關部門加緊組成應急系統，成立應急分隊。每年汛前對應急預案中的地質災害隱患點進行險情巡查，汛中加強監查，汛後進行復查；發現險情或接到險情報告要在最短的時間趕到現場，進行險情鑒定，提出應急處理對策、措施；發生地質災害後，市、區政府要立即啟動並組織實施相應的突發性地質災害應急預案，有關部門和單位按應急預案中確定的職責分工做好應急工作。

四、地質災害監測與氣象聯合預報機制

市國土資源主管部門負責地質災害防治的監督和管理工作，每年汛前，會同交通、水利、建設等部門，依據地質災害防治規劃，制定年度地質災害防治方案，報本級人民政府批准後公布。每年訊前，均組織有關部門對各自管轄范圍內所有地質災害隱患點進行現場踏勘檢查，劃定地質災害危險區，設置明顯的警示標志。對那些危險性大、危害嚴重的災害體的現狀和發展趨勢作出分析評價，落實地質災害的監測、預防責任人，專人專職，定時全天候監測，隨時匯報，發現問題及時發出臨災警告，並指明災害發生時所採取的對策、撤離轉移路線和安置地點等。根據已有地質災害數據，結合氣象台（站）的氣象資料，在對降水量預報的同時，對由降水誘發的地質災害易發等級作出科學預報，實現突發性地質災害發生概率的預報預警。

㈦ 地質災害監測方法技術現狀與發展趨勢

【摘要】20世紀末期以來，監測理論和技術方法有長足發展，常規技術方法趨於成熟，設備精度、設備性能已具較高水平，並開發了部分高精度（微米級位移識別率）、自計、遙測、自動傳輸的監測設施。未來，將充分綜合運用光學、電學、信息學、計算機和通信等技術（諸如光纖技術—BOTDR、時域反射技術—TDR、激光掃描技術、核磁共振技術、NUMIS、GPS技術、合成孔徑干涉雷達技術—InSAR及互聯網通訊技術等），進一步開發經濟適用、有效可行的地質災害監測新技術，提高精度、准確性和及時性，最大程度地減小地質災害造成的損失。

【關鍵詞】地質災害監測技術方法新技術優化集成

20世紀80年代以來，我國地質災害時空分布特點呈現新的變化。隨著人類工程活動越來越強，人為地質災害日趨嚴重，規模、數量和分布范圍呈增加趨勢；人口密集、經濟發達地區地質災害造成的損失越來越大。崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害發生頻度和造成的損失不斷加大，地面沉降、海水入侵等緩慢性地質災害的范圍逐漸增加。據相關統計資料顯示，1995～2002年，地質災害共造成9000多人失蹤或死亡，突發性地質災害共造成直接經濟損失524億元，緩慢性地質災害造成直接經濟損失590億元，間接經濟損失2700億元。地質災害已經成為嚴重製約我國經濟發展的重要因素之一。

為了摸清我國地質災害的分布情況，我國系統地開展了地質災害調查工作，先後出台了《地質災害防治管理辦法》和《地質災害防治條例》，明確指出：防治地質災害，實行「以人為本，防治結合，統籌規劃，突出重點，分期實施，逐步到位」的方針。並於2003年4月啟動了全國性地質氣象預報。對已經查明的地質災害體，特別是對生產建設、人民生命財產安全構成嚴重威脅的地質災害，若能運用適當、有效、經濟可行的監測措施，作出科學的監測預報，則可最大程度地減小災害損失。

滑坡監測在不同條件、不同時期其作用不同，總的來說有以下幾個方面：

（1）通過綜合分析多種監測方法的監測數據，確定地質災害穩定狀態及發展趨勢，及時作出預測，防止或減輕災害損失。

（2）研究導致災害體變形破壞的主導因素、作用機理，為防治工程設計提供依據。

（3）在防治工程施工過程中，監測、分析災害體變形發展趨勢及工程施工的擾動，保障施工安全。

（4）施工結束後，進行工程效果監測。

（5）綜合利用長觀監測資料，分析災害體變形破壞機制和規律，檢驗在防治工程設計中所採用的理論模型及岩土體性質指標值的准確性，對已有的監測預報理論及模型進行驗證改進，改善、提高監測預測預報技術方法。

1地質災害監測技術綜述

地質災害監測的主要任務為監測地質災害時空域演變信息（包括形變、地球物理場、化學場）、誘發因素等，最大程度獲取連續的空間變形數據，應用於地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。

地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。地質災害的形成機理是開展地質災害監測工作的基礎；監測儀器是開展工作的手段；更為重要的是只有充分利用時空技術，才能有效發揮地質監測的作用；預測預報是開展地質災害監測的最終目的。

崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害，具有爆發周期短、威脅性及破壞性顯著、成因復雜等特點，因此，當前地質災害的監測技術方法的研究和應用多是圍繞突發性地質災害進行的。1.1監測方法

監測方法按監測參數的類型分為四大類：即變形、物理與化學場、地下水和誘發因素監測（見表1）。

表1主要地質災害監測方法一覽表

1.1.1 變形監測

主要包括以測量位移形變信息為主的監測方法，如地表相對位移監測、地表絕對位移監測（大地測量、GPS測量等）、深部位移監測。該類技術目前較為成熟，精度較高，常作為常規監測技術用於地質災害監測。由於獲得的是災害體位移形變的直觀信息，特別是位移形變信息，往往成為預測預報的主要依據之一。

1.1.2物理與化學場監測

監測災害體物理場、化學場等場變化信息的監測技術方法主要有應力監測、地聲監測、放射性元素（氡氣、汞氣）測量、地球化學方法以及地脈動測量等。目前多用於監測滑坡等地質災害體所含放射性元素（鈾、鐳）衰變產物（如氡氣）濃度、化學元素及其物理場的變化。地質災害體的物理、化學場發生變化，往往同災害體的變形破壞聯系密切，相對於位移變形，具有超前性。

1.1.3地下水監測

地下水監測主要是以監測地質災害地下水活動、富含特徵、水質特徵為主的監測方法。如地下水位（或地下水壓力）監測、孔隙水壓力監測和地下水水質監測等。大部分地質災害的形成、發展均與災害體內部或周圍的地下水活動關系密切，同時在災害生成的過程中，地下水的本身特徵也相應發生變化。

1.1.4誘發因素監測

誘發因素類主要包括以監測地質災害誘發因素為主的監測技術方法，如氣象監測、地下水動態監測、地震監測、人類工程活動等。降水、地下水活動是地質災害的主要誘發因素；降雨量的大小、時空分布特徵是評價區域性地質災害（特別是崩、滑、流三大地質災害的判別）的主要判別指標之一；人類工程活動是現代地質災害的主要誘發因素之一，因此地質災害誘發因素監測是地質災害監測技術的重要組成部分。

1.2監測儀器

1.2.1按從監測儀器同災害體的相對空間關系分為接觸類和非接觸類

（1）接觸類：是指必須安裝於災害體現場或進行現場施測的監測儀器系列。如滑坡地表或深部位移監測、物理和化學場監測等。該類儀器所獲得的信息多為災害體細部信息，信息量豐富。

（2）非接觸類：是指於現場安裝簡易標志或直接於災害體外圍施測的監測儀器系列。該類監測方法多以獲得災害體地表的絕對變形信息為主，易採用網式施測；特別是突發性地質災害的臨災前後，具有安全、快捷等特點。如激光微位移監測、測量機器人、遙感雷達監測等。

1.2.2按監測組織方式分為簡易監測、儀表監測、控制網監測、自動遙測

（1）簡易監測：採用簡易的量測工具（皮尺、鋼尺、卡尺）對災害體地表的裂縫等部位進行監測。

（2）儀表監測：採用機測或電測儀表（安裝、埋設感測器）對滑坡進行地表及深部的位移、應力、地聲、水位、水壓、含水量等信息監測。

（3）控制網監測：在滑坡變形破壞區及周邊穩定地帶，布設大地測量或GPS衛星定位測量控制點網，進行滑坡絕對位移三維監測。

（4）自動遙測：利用有線和無線傳輸技術，對儀表監測所得信息進行遠距離遙控自動採集、傳輸，可實現全天候不間斷監測。

2地質災害監測方法技術現狀

地質災害監測技術是集多門技術學科為一體的綜合技術應用，主要發展於20世紀末期。伴隨著電子技術、計算機技術、信息技術和空間技術發展，國內外地質災害調查與監測方法和相關理論得到長足發展，主要表現在：

（1）常規監測方法技術趨於成熟，設備精度、設備性能都具有很高水平。目前地質災害的位移監測方法均可以進行毫米級監測，高精度位移監測方法可以識別0.1mm的位移變形。

（2）監測方法多樣化、三維立體化。由於採用了多種有效方法結合對比校核以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網路，使得綜合判別能力加強，促進了地質災害評價、預測能力的提高。

（3）其他領域的先進技術逐漸向地質災害監測領域進行滲透。隨著高新技術的發展和應用的深入，衛星遙感、航空遙感等空間技術的精度逐漸提高，一些高精度物探（如電法、核磁共振等技術）的發展，使得地質災害的勘查技術與監測技術趨於融合，通過技術上的處理、提升，該類技術逐漸適用於區域性的地質災害和單體災害的監測工作。

「八五」以來，我國在地質災害監測技術研究方面取得了豐碩的成果，並積累了豐富的經驗，使我國的地質災害監測預警水平得到很大程度的提高；但是還存在一定的局限性，主要表現在：

（1）地質災害監測技術、儀器設施多種多樣，應用重復性高，受適用程度、精度、設施集成化程度、自動化程度和造價等因素的制約，常造成設備資源浪費，效果不明顯。

（2）所取得的研究成果多側重於某一工程或某一應用角度，在地質災害成災機理、誘發因素研究的基礎上，對各種監測技術方法優化集成的研究程度較低。

（3）監測儀器設施的研究開發、數據分析理論同相關地質災害目標參數定性、定量關系的研究程度不足，造成監測數據的解釋、分析出現較大的誤差。

因此，要提高地質災害預警技術水平，必須在地質災害研究同開發監測技術方法相結合的基礎上，進行地質災害監測優化集成方案的研究。

3地質災害監測技術方法發展趨勢

3.1高精度、自動化、實時化的發展趨勢

光學、電學、信息學及計算機技術和通信技術的發展，給地質災害監測儀器的研究開發帶來勃勃生機；能夠監測的信息種類和監測手段將越來越豐富，同時某些監測方法的監測精度、採集信息的直觀性和操作簡便性有所提高；充分利用現代通訊技術提高遠距離監測數據信息傳輸的速度、准確性、安全性和自動化程度；同時提高科技含量，降低成本，為地質災害的經濟型監測打下基礎。

監測預測預報信息的公眾化和政府化。隨著互聯網技術的發展普及，以及國家政府的地質災害管理職能的加強，災害信息將通過互聯網進行實時發布，公眾可通過互聯網了解地質災害信息，學習地質災害的防災減災知識；各級政府職能部門可通過所發布信息，了解災情的發展，及時做出決策。

3.2新技術方法的開發與應用

3.2.1調查與監測技術方法的融合

隨著計算機的高速發展，地球物理勘探方法的數據採集、信號處理和資料處理能力大幅度提高，可以實現高解析度、高采樣技術的應用；地球物理技術將向二維、三維採集系統發展；通過加大測試頻次，實現時間序列的地質災害監測。

3.2.2 智能感測器的發展

集多種功能於一體、低造價的地質災害監測智能感測技術的研究與開發，將逐漸改變傳統的點線式空間布設模式；由於可以採用網式布設模式，且每個單元均可以採集多種信息，最終可以實現近似連續的三維地質災害信息採集。

3.3新技術新方法

3.3.1光纖技術（BOTDR）

光導纖維監測技術又稱布里淵散射光時域光纖監測技術（BOTDR），是國際上20世紀70年代後期才迅速發展起來的一種現代化監測技術，在航空、航天領域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質工程及地質災害防治等領域的應用才剛剛開始，並受到各發達國家研究機構的普遍重視，發展前景十分廣闊。

通過合理的光纖敷設，可以監測整個災害體（特別是滑坡）的應變信息。

3.3.2時間域反射技術（TDR）

時間域反射測試技術（Time Domain Reflectometry）是一種電子測量技術。許多年來，一直被用於各種物體形態特徵的測量和空間定位。早在20世紀30年代，美國的研究人員開始運用時間域反射測試技術檢測通訊電纜的通斷情況。在80年代初期，國外的研究人員將時間域反射測試技術用於監測地下煤層和岩層的變形位移等。90年代中期，美國的研究人員將時間域反射測試技術開始用於滑坡等地質災害變形監測的研究，針對岩石和土體滑坡曾經做過許多的試驗研究，國內研究人員已經開始該方法的研究工作，並已經在三峽庫區投入試驗應用階段，同時開展了與之相關的定量數據分析理論研究。

所埋設電纜即是感測器，又可傳輸測試信號；該方法相對於深部位移鑽孔傾斜儀監測具有安裝簡單、使用安全和經濟實用等特點。

3.3.3激光掃描技術

該技術在歐美等發達國家應用較早，我國近期開始逐漸引進。主要是用於建築工程變形監測以及實景再現，隨著掃描距離的加大，逐漸向地質災害調查和監測方向發展。

該技術通過激光束掃描目標體表面，獲得含有三維空間坐標信息的點雲數據，精度較高。應用於地質災害監測，可以進行災害體測圖工作，其點雲數據可以作為地質災害建模、地質災害監測的基礎數據。

3.3.4核磁共振技術（NUMIS）

核磁共振技術是國際上較為先進的一種用來直接找水的地球物理新方法。它應用核磁感應系統，通過從小到大地改變激發電流脈沖的幅值和持續時間，探測由淺到深的含水層的賦存狀態。我國於近期開始引進和研究，目前已經在三峽庫區的部分滑坡體進行了應用試驗，效果較好。

應用於地質災害監測，可以確定地下是否存在地下水、含水層位置以及每一含水層的含水量和平均孔隙度，進而可以獲知如滑坡面的位置、深度、分布范圍等信息，從而對滑坡體進行穩定性評價，並對滑坡體的治理提出科學依據。

3.3.5合成孔徑干涉雷達技術（InSAR）

運用合成孔徑雷達干涉及其差分技術（InSAR及D-InSAR）進行地面微位移監測，是20世紀90年代逐漸發展起來的新方法。該技術主要用於地形測量（建立數字化高程）、地面形變監測（如地震形變、地面沉降、活動構造、滑坡和冰川運動監測）及火山活動等方面。

同傳統地質災害監測方法相比，具有如下特點：

（1）覆蓋范圍大；

（2）不需要建立監測網；

（3）空間解析度高，可以獲得某一地區連續的地表形變信息；

（4）可以監測或識別出潛在或未知的地面形變信息；

（5）全天候，不受雲層及晝夜影響。

但由於系統本身因素以及地面植被、濕度及大氣條件變化的影響，精度及其適用性還不能滿足高精度地質災害監測。

為了克服該技術在地面形變監測方面的不足，並提高其精度，國內外技術人員先後引入了永久散射點（PS）的技術和GPS定位技術，使InSAR技術在城市及岩石出露較好地區地面形變監測精度大大提高，在一定的條件下精度可達到毫米級。永久散射（PS）技術通過選取一定時期內表現出穩定干涉行為的孤立點，克服了許多妨礙傳統雷達干涉技術的解析度、空間及時間上基線限制等問題。

隨著衛星雷達系統資源的改進和發展，以及相應數據處理軟體的提高，該技術在地質災害監測領域的應用將趨於成熟。

3.4地質災害監測技術的優化集成

3.4.1問題的提出

（1）監測方法的適應性。對於各種監測方法所使用的監測儀器設施，均有各自的應用方向和使用技術要求；針對不同地質災害災種、類型，其使用技術要求（包括測點布設模式、安裝使用技術要求等）不同。

（2）地質災害不同的發展階段。對於崩塌、滑坡等突發性地質災害，不同發展階段所適用的監測方法和儀器設施各異，監測數據採集周期頻度不同。

（3）監測參數與監測部位。實踐證明，一方面，不同的監測參數（地表位移、深部位移、應力、地下水動態、地聲等）在不同類型的災害體監測中具有不同程度的表現優勢；另一方面，同一災害體不同部位的監測參數隨時間變化趨勢特點並不相同，即存在反映災害體關鍵部位特徵的監測點，又存在僅反映局部單元（不具有明顯的代表性，甚至是孤立的）特徵的監測點。因此，監測要素（監測參數、監測部位）的優化選擇，是整個監測設計工作的基礎。

（4）自動化程度。決定於設備的集成度、控制模式、數據標准化程度和信息發布方式。

（5）經濟效益。決定於地質災害的規模、危害程度、監測技術組合、設備選型等因素。

3.4.2設計原則

地質災害監測技術優化集成方案遵循以下原則：

（1）監測技術優化原則：針對某一類型地質災害，確定優勢監測要素，進行監測內容、監測方法優化組合，使監測工作高效、實用。

（2）經濟最優原則：首先，不過於追求高、精、尖的監測技術，而應選擇發展最為成熟、應用程度較高的監測技術；其次，對於危害程度較大的大型地質災害體，可選擇專業化程度較高的監測技術方法，由專業人員進行操作、維護，對於危害程度低，規模小的災害體，可選擇操作簡單、結果直觀的宏觀監測技術，由群測群防級人員進行操作。

3.4.3最終目標

根據不同種類地質災害和不同類型地質災害的物質組成、動力成因類型、變形破壞特徵、外形特徵、發育階段等因素，研究適用於不同類型地質災害的監測要素（監測參數、監測點位的集合）、監測方法、監測點網的時空布置模式、監測技術要求，建立典型地質災害監測的優化集成方案。

㈧ 開放式地質災害監測系統的研究

史彥新

（中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051）

【摘要】本文介紹了一種開放式地質災害監測系統的構建方案。首先簡要敘述了開放式監測系統的概念，隨後從監測系統的形成、硬體組成和軟體設計3個方面進行了闡述，突出了監測系統開放、靈活的特點。

【關鍵詞】開放式系統地質災害監測地質災害預警

1前言

地質災害監測預警是一項復雜的系統工程，具有多學科交叉、應用性強、不斷發展變化等諸多特點，隨著高新技術和計算機網路技術的迅速發展，地質災害監測預警技術也有了很大發展，系統化、網路化的開放式地質災害監測系統成為地質災害監測發展的必然趨勢。

所謂開放式監測系統，即採用開放的結構模式，採用統一標准或協議的一種軟體或硬體的平台。在硬體方面，只要符合統一標準的模塊，都可以接入該系統；在軟體方面，運用模塊化編程技術，結合模糊數學、專家系統、人工神經網路、小波分析等先進理論，根據不同的監測模型，採取不同的演算法，並制定統一的通訊協議，實現對各監測模塊的管理、監測數據的採集、監測信息的遠程傳輸、系統通訊等功能^[1]。

最近在地質災害預警關鍵技術方法研究與示範項目中，項目組在構建地質災害監測系統時進行了大膽的嘗試，在巫山地質災害監測預警示範站建立了基於鑽孔傾斜儀深部位移監測、GPS地表變形監測、TDR滑坡位移監測、孔隙水壓力監測等手段的開放式地質災害監測系統。該監測系統可實現一天24小時連續監測，監測數據可以從現場發送到數據處理中心，及時獲得監測結果，並實時發布^[2]。

2監測系統的形成

目前常用的地質災害（滑坡）預報方法，多為對位移監測數據序列進行數學方法處理，作趨勢性外推，這種處理方法受監測點選擇的隨機性和多種相關因素的綜合影響，准確性較低，在實際應用中往往不能達到預期效果。為了提高地質災害預測預報的准確性，必須對災害體進行多手段、全方位的監測，對監測信息進行綜合分析處理。

隨著科學技術的發展及對地質災害機理的深入研究，國內外地質災害監測技術方法已逐漸向系統化、智能化方向發展，監測內容、方法、設備日趨多樣化，不只局限於對位移的監測，且已涉及地質災害誘發因素的監測及地溫、地聲、射氣濃度等地質災害間接因素類的監測。只有對災害體進行全方位的監測，並對監測信息進行綜合分析，才能極大地提高監測的有效性與准確性，為地質災害的預警預報提供堅實的數據基礎。

因此，為了全面了解災害體的位移變化情況及其他特徵值，如孔隙水壓力等，在巫山監測預警示範站構建了一套開放式地質災害監測系統，該系統對幾種監測儀器進行集成，從地表位移、地下位移、孔隙水壓力3個方面對災害體進行監測，完成各監測模塊的管理、監測數據的採集、傳輸，為綜合分析處理及實時發布監測結果奠定了基礎。

3監測系統的硬體組成

該監測系統在巫山監測現場安裝有4種感測儀器，4個監測模塊分別是：

（1）固定式鑽孔傾斜儀，監測鑽孔內地下形變位移；

（2)TDR滑坡位移監測儀，該儀器由自行研製，監測鑽孔內形變位置與位移；

（3）孔隙水壓力監測儀，該儀器由自行研製，監測鑽孔內土體的孔隙水壓力；

（4）高精度GPS，監測地表相對位移。

用於數據存儲、儀器管理及信息傳輸的是我們自行研製的TDR滑坡位移監測儀。該儀器既完成本模塊的監測任務，又兼當整個監測系統的數據採集裝置。其採用開放式工業控制的設計思想，以Windows作為操作系統，採用RS-232進行數據通訊，對各監測模塊進行管理，完成數據的採集、存儲，最後利用GPRS無線傳輸技術，將監測信息遠距離傳送到數據處理中心，存入上位計算機中，在數據處理中心完成監測數據的綜合分析處理，並實時發布監測結果。

該監測系統的硬體結構如圖1所示。

圖1開放式地質災害監測系統硬體結構示意圖

4監測系統軟體設計

4.1各監測感測模塊自控軟體設計

各模塊自控軟體將控制模塊的定時工作和通訊協議的建立。各模塊自控軟體相對獨立，分頭設計，根據監測對象的不同，採用不同的演算法，完成監測、採集任務，同時負責本模塊通訊協議的建立。

4.2制定標準的通訊協議和特定的數據格式

通訊協議是現場監測感測儀與數據採集裝置及數據採集裝置與數據處理中心溝通的橋梁，當數據處理中心需要查看各模塊的監測數據及設定監測參數時，均需通過數據採集裝置，按照通訊協議上傳下達。

針對地質災害監測的實際情況，採用了主從機通訊方式，將數據處理中心計算機作為主機，監測系統的數據採集裝置作為從機，實現一發一收聯機通訊。在設定協議中，制定了4個位元組的控制狀態字，其中第一個位元組是前端站點呼叫控制字，保證每個站點上數據的獨立性；第二個位元組是設備號控制字，能准確地調用各個監測模塊的監測數據；第三個位元組是讀寫控制字；第四個位元組是握手應答控制字，呼叫並握手成功後，主從機之間即能相互傳送或接收數據。傳送數據過程中，設定一個表頭文件。在表頭文件中，首先用1個位元組表示儀器設備號，再用5個位元組表示數據時間，然後用3個位元組代表點號、孔號和孔深，最後用8個位元組存放監測數據。另外在修改各監測感測模塊的參數時，可以通過主機發送一個配置文件（*.dat）到從機，從機（數據採集裝置）接到這個配置文件，就會自動地去修改儀器參數，使各監測感測模塊按設定方式採集監測數據。

通訊協議簡述如下：

當監測系統啟動通訊程序後，接收數據處理中心的命令並按以下格式進行數據字頭文件的上傳。

地質災害調查與監測技術方法論文集

當數據處理中心下傳監測參數時，以配置文件的方式進行通訊，系統接收命令後，按數據字頭文件格式下傳給各監測感測模塊。其中的第2、3項改為下次監測的啟動時間，第7項改為時間間隔，各監測感測模塊接到指令後，其自控軟體會控制監測儀按設定方式進行工作。

5結束語

以上所述的開放式地質災害監測系統已在巫山地質災害監測預警示範站項目中得以實現，運行效果良好，並且隨著示範站的建設，基於其開放式的結構模式，會有更多的監測模塊接入到該監測系統中，使其技術更加成熟，功能更加完善。

參考文獻

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[2]中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所.地質災害預警關鍵技術方法研究與示範項目設計書，2002,11

㈨ 地質災害防治工程中監測新技術的開發應用與展望

季偉峰

（中國地質科學院探礦工藝研究所，四川成都，610081）

【摘要】地質災害防治工程中對地質災害體的監測十分必要。本文簡要介紹了我國當前地質災害監測的主要方法及新技術在工程實踐中的應用，指出了地質災害監測工程實踐中存在的主要問題，展望了我國在本領域技術發展的趨勢。

【關鍵詞】地質災害監測技術應用展望

自然地質環境和人為活動是引發地質災害的兩大主要原因。在最近的20多年時間里，隨著我國人口的增加，經濟建設的快速發展，特別是基礎設施建設規模的擴大，建設與用地的矛盾十分突出。植被的破壞嚴重，使山體滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害在全國許多地區頻繁發生，嚴重阻礙了災害發生地的經濟建設和社會發展。

1我國主要的地質災害形式及危害

1.1地質災害及常見形式

地質災害是指由自然地質作用和人為活動作用形成的，對人類生存和工程建設可能構成危害的各種特有的自然環境災害的總稱。

常見的地質災害形式主要有6種，它們是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降，簡稱為崩、滑、流、塌、裂、沉。

1.2三峽庫區的主要地質災害

三峽水利工程建成後將產生巨大的經濟效益和社會效益。但它的建設對庫區的自然環境也帶來一定的直接或潛在影響。三峽工程的一期蓄水、二期蓄水和新城鎮的建設已經給庫區帶來了不少地質災害問題。在淹沒區的新城鎮建設中，由於在選址時考慮地質環境因素不夠，使有些新城鎮從建設一開始就與地質災害結下了「不解之緣」。主要表現形式為人為高切坡和深基坑誘發的滑坡和崩塌。湖北的巴東、秭歸，重慶的巫山、奉節、雲陽、萬縣等地在新城鎮的建設中都引發了大量的地質災害，如何趨利避害是擺在我們面前的重大課題。

1.3地質災害的主要危害

地質災害的危害是顯而易見的。我國幅員遼闊，地質構造復雜，地貌千姿百態，山地和丘陵面積占國土總面積的2/3以上。全國34個省、直轄市、自治區以及特別行政區均存在著不同形式和不同程度的地質災害，每年都要造成慘重的人員傷亡和財產損失。其中滑坡、泥石流和山洪等突發性地質災害被定為國際減災10年的主要災種，由於這些災害具有潛在性和突發性，一旦發生，來勢兇猛，常造成斷道、斷航、構築物損毀、人員傷亡和財產損失。在我國，每年喪生地質災害的總人數達800～1000人，經濟損失超過100億元人民幣。

1.4地質災害監測的特點

（1）滑坡等變形體分布通常較為分散，成因機制復雜。開展監測工作前，需有一定前期地質環境勘察、研究工作基礎；

（2）地質災害體大多位於交通、通訊十分不便地區，電源接入也很困難；

（3）目前大多數監測以手動為主，數據匯交速度相對較慢，人工勞務成本較高；

（4）與大壩、橋梁、隧道等固定建築物、構築物的安全監測相比，地質災害監測具有開放的監測邊界，條件復雜，自動化監測和遙測等監測手段、監測儀器的選擇、固定安裝、運行等須注意儀器設備的環境適應性和抗干擾性能，保證正常使用和安全運行。

2地質災害防治工程中監測的必要性

地質災害防治工程的監測根據工程所處的不同階段，可分為施工安全監測、防治效果監測和長期穩定性監測，目前一般簡單地統稱為監測。在以往的工作實踐中經常發現，除經濟原因外，在地質災害的治理過程中存在一定的盲目性。有些地質災害進行了治理，理由是認為它不穩定。有些沒有進行治理，理由是認為它是穩定的。除一些簡單粗糙的勘察資料外，幾乎沒有充分的證據證明一個變形體穩定與否，是否需要進行工程治理。如果對滑坡等變形體進行必要的監測，將會減少這種盲目性，收到事半功倍的效果。

2.1對於已採取工程措施的地質災害體

對於已採取工程措施的地質災害防治工程，在治理過程中，根據監測結果進行效果評價，指導施工，及時對設計進行修改；防治工程竣工後，隨著周圍環境條件的變化，約束條件也會發生變化。如錨索的腐蝕和鬆弛、地下水位變化、臨空面加大、工程質量不高、巨大外力（如地震和大爆破）等，都有可能使一些已經治理過、暫時處於相對穩定的滑坡變形體重新失穩，如不進行持久的監測，它們具有更大的欺騙性和危險性，並非就可以高枕無憂，仍需通過必要的監測來評判它的治理效果和長期穩定性。

2.2對於未採取工程措施的地質災害體

對於一些未經治理、而又具有潛在危害的地質災害體，監測也是十分必要的。一些暫時沒有資金進行工程整治但又對人民生命財產構成較大潛在威脅的大型滑坡變形體，以投資較小的監測工作來彌補是有效的方法和途徑。通過有效的監測既可對其穩定性進行評價，監測結果又可為是否治理和如何治理提供設計依據。用監測的手段對滑坡等變形體進行有效的監控，是一項投資少、見效快的方法，目前已逐步被一些政府官員和業主所接受並推崇。他們也意識到用工程手段進行整治後應該用監測數據來驗證，否則是盲目的。但目前仍有相當多的管理和設計部門只注重被動的治理和亡羊補牢，而不注重防患於未然。

3當前地質災害監測的主要方法

以往作為監測工作的對象，主要是對一些重要的構築物和大型建設工程的變形、位移、沉降等進行監測，如水利水電大壩、大型橋梁、重要廠房、大型地下隱蔽工程、礦山邊坡和尾礦壩等。對復雜的地質災害體進行監測，則是近些年才逐漸開始應用的，當前採用的主要監測方法有以下幾種。

3.1地面絕對位移監測

絕對位移監測是最基本的常規監測方法，測量崩滑體測點的三維坐標，從而得出測點的三維變形位移量、位移方位與變形位移速率。主要使用經緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀和GPS等，應用大地測量法來測得變形體上某點的三維坐標。

3.2地面相對位移監測

地面相對位移監測是量測崩滑體重點變形部位點與點之間相對位移變化（張開、閉合、下沉、抬升、錯動等）的一種常用的變形監測方法。主要用於對裂縫、崩滑帶、采空區頂底板等部位的監測、沉降觀測等，是位移監測的重要內容之一。目前常用的監測儀器有振弦位移計、電阻式位移計、裂縫計、變位計、收斂計等。

3.3鑽孔深部位移監測

對於滑坡等變形地質體來講，不僅要監測其地表位移，也要監測其深部位移，這樣才能對整體的位移進行判斷監測。方法是先在滑坡等變形體上鑽孔並穿過滑帶以下至穩定段，定向下入專用測斜管，管孔間環狀間隙用水泥砂漿（適於岩體鑽孔）或砂、土石（適於鬆散堆積體鑽孔）回填固結測斜管；下入鑽孔傾斜儀，以孔底為零位移點，向上按一定間隔（一般為0.5m或1m）測量鑽孔內各深度點相對於孔底的位移量。常用的監測儀器有鑽孔傾斜儀、鑽孔多點位移計等。

3.4應力監測

對於滑坡等變形體不僅要監測其位移的變化，還需要監測其內部應力的變化。因為在地質體變形（或稱運動）的過程中必定伴隨著變形體內部應力變化和調整，所以監測應力的變化是十分必要的。常用的儀器有錨桿應力計、錨索應力計、振弦式土壓力計等。

3.5水環境監測

對於崩滑體來講，除了自然地質條件和人為擾動外，水是對滑坡的穩定狀態起直接作用的最主要因素，所以對水環境（含過程降雨及降雨強度、地表水的流量、地下水位、滲流量、滲流壓、孔隙水壓力、地下水溫度等）進行監測十分重要。常用的監測儀器有量水堰、遙測雨量計、測鍾、電測水位計、遙測水位計、滲壓計、滲流計、電測溫度計等。

3.6地震監測

地震監測適用於所有的崩滑監測。地震力是作用於崩滑體的特殊荷載之一，因此對崩滑體的穩定性起著重要作用。當地質災害位於地震高發區時，應經常及時收集附近地震台站資料；必要且條件許可時，可採用地震儀等監測區內及外圍發生的地震強度、發震時間等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、評價地震作用對區內的崩滑體穩定性的影響。

3.7 人類相關活動監測

人類活動如掘洞采礦、削坡取土、爆破採石、載入及水利設施的運營等，往往造成人工型地質災害或誘發產生地質災害，在出現上述情況時，應予以監測並停止某項活動。對人類活動監測，應監測對崩滑體有影響的項目，監測其范圍、強度、速度等。

3.8宏觀地質調查監測

採用常規地質調查法，定期對崩滑體出現的宏觀變形痕跡（如裂縫發生及發展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨脹、隆起、建築物變形等）和與變形有關的異常現象（如地聲、地下水異常等）進行調查記錄。該法具有直觀性強、適應性強、可信程度高的特點，為崩滑監測的主要手段，也是群測群防的主要內容。適用於所有崩滑體，具有準確的預報功能。

4監測新技術的研究與工程實踐

4.1國外監測新技術的研究與應用

發達國家在岩土工程及地質災害監測領域不但有傳統的監測方法和儀器，近年來已將高新技術應用於地質災害預測、預警工程。美國的PDI公司、Geokon公司、義大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德國Zeiss公司、日本尼康公司等在監測方法的創新和新技術的應用方面都處於領先地位。紅外技術、激光技術、微波技術、光纖技術、格區式光柵技術、機電一體化、自動化技術、衛星通訊技術、計算機及人工智慧等高新技術在監測技術方法和儀器的開發研究中得到了廣泛的應用。可以這樣講，作為岩土工程監測一個分支的地質災害監測及監測儀器，已經不是傳統意義上的大地測量儀器，而是實現了傳統方法和儀器與現代高新技術的完美結合，把監測儀器的技術水平推到了一個嶄新的階段，並正在向更高層次發展。國外具有代表性的產品有 Leica公司的TCR1800全站儀、TCR2003測量機器人、Geomos系統、DNA電子水準儀、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列電子水準儀、North America公司的鑽孔多點位移計、Sicon公司的岩土工程監測系列儀器等。

4.2國內監測新技術的研究與應用

國內水電系統和國土資源部都開展了這方面的研究，如水利科學院、中科院有關院所、國土資源部技術方法研究所等。我所伴隨著三峽工程的建設，在國土資源部的大力資助下，也開發了多種岩土工程及地質災害防治監測儀器，如鑽孔傾斜儀系列、應力測量系列、地面位移測量系列等監測儀器、多參數遙測系統等，還承擔了科技部「崩滑地質災害自動化監測系統」項目的研究，為測量儀器國產化做了大量的工作，產品在三峽庫區和國家的重大工程中得到了較好的應用。我所近幾年研究的成果並形成的產品主要有以下8項：

（1）DMY型激光隧道斷面張斂測量系統；

（2）BYT型光纖崩滑體推力監測系統；

（3）DZQX新型多功能鑽孔傾斜儀；

（4）崩塌無線自動化監測預報系統；

（5）PSD型微位移變形測量系統；

（6）MS型錨索（錨桿）測力系統；

（7）DHS型地層含水率儀；

（8）岩心定向與取心技術研究。

4.3工程監測實踐

在研究開發的同時，我所用自己研究的成果積極參與國家重大基本建設工程的監測工作和三峽庫區地質災害防治的工程監測，取得了較好的經濟效益和社會效益。最近幾年承擔的重大監測工程有：

（1）寶成復線清江大斷面雙線長隧道變形量測；

（2）成昆鐵路電氣化改造西昌南馬鞍堡隧道變形量測；

（3）北京地鐵復八線變形量測；

（4）上海地鐵一號線人民廣場站變形量測；

（5）青島地鐵試驗段變形量測；

（6）成（都）—南（充）高速公路高陡邊坡變形及量測；

（7）內（江）—宜（賓）高速公路高邊坡變形量測；

（8）丹（東）—沈（陽）高速公路丹本（溪）段全線隧道驗收工程；

（9）318國道二郎山—康定段 K2794+860～980滑坡的地面位移、深部位移及應力監測；

（10）奉節縣、雲陽縣地質災害監測工程。

5監測技術發展展望

（1）地質災害的發生將更加頻繁，危害程度更大，監測工作將受到更多的重視，監測成果應用將產生更大的社會效益。

（2）在我們的上級主管部門——中國地質調查局的支持下，我們的監測儀器研究及運行系統軟體開發將會得到更多資助，並使我們的監測手段更加完備，登上一個新的台階，具有更強的市場競爭能力。

（3）自動化監測和遙測是地質災害監測的發展方向，但目前實施還有很多困難。

（4）地質災害具有一定區域性，是一項公益性的事業，更需要政府的引導和支持。

6結語

通過幾年的監測工程實踐，目睹了不少由於忽視地質災害的工程安全監測和失效工程而導致生命和財產的損失，也看到不少通過監測成功預報災害而避免災害發生的實例。在實行工程質量終生追究制的今天，對地質災害及相關岩土工程的安全進行長期監測顯得尤為重要和迫切。

監測工程是地質災害防治工程體系的重要組成部分，不能重治輕防，應做到治理、防範、監測並重，有時甚至重於工程治理手段。

在一定時期內對滑坡變形體實施監測工程，可以節省大量的投資。

地質災害防治工程應建立在科學監測的基礎上，以監測指導設計、施工、工程效果評價，以科學的態度面對它，應從過去的憑經驗和粗糙的勘察上升到定量階段，只有這樣，才能對滑坡變形體進行深入的認識和科學評價。

監測工作不是可有可無的，它是工程診斷的需要，是從事地質災害研究和預測必不可少的一項工作。

防範重於救災，監測勝於治理。

參考文獻

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