地质灾害监测数据传输

『壹』 地质灾害监测的方法有哪些

滑坡、崩塌、泥石流灾害虽然突发性强，来势凶猛，但是这些灾害发生前有明显的前专兆。对滑坡、崩塌体和建筑的属裂缝经常进行简易的测量，是避免人员伤亡的最有效的方法。目前老百姓常用的简易监测方法主要有埋桩法、埋钉法、上漆法、贴片法等。
（1）埋桩法。埋桩法适合对于滑坡体上的裂缝两侧埋桩，用钢卷尺测量桩之间的距离，可以了解滑坡变形滑动过程。
（2）埋钉法。埋钉法在建筑物裂缝两侧各钉一颗钉子，通过测量两侧两颗钉子之间的距离变化来判断滑坡的变形滑动。这种方法对于临灾前兆的判断是非常有效的。
（3）上漆法。在建筑物的两侧用油漆各画上一道标记，与埋钉法原理是相同的，通过测量两侧标记之间的距离来判断裂缝是否在扩大。
（4）贴片法。在横跨建筑物裂缝处贴水泥砂浆片或纸片，如果纸被拉断，说明滑坡发生了明显变形，须严加防范。与上面三种方法相比，这中方法是定性的，但是，可以非常直接地判断滑坡的突然变化情况。

『贰』 近十年国外主要的地质灾害监测系统有那些

四信地质灾害抄监测预警系统，通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。。
四信地质灾害监测预警系统，广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

系统由现场采集层、无线传输通信层、预警发布中心3部份组成。
实时监测地质灾害多发区的各维度数据，为科技决策提供依据

系统可快速采集、传输、计算、分析、存储各监测点的监测数据，包括雨量、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、土体沉降、地表裂缝、深部位移、地下水、土压力、表面位移、土壤含水量、图像视频、电源电压和环境温度等，并对数据进行纠错处理，减少数据误码率、提高数据完整率。

『叁』 实时监测技术在地质灾害防治中的应用——以巫山县地质灾害实时监测预警示范站为例

高幼龙¹张俊义¹薛星桥¹谢晓阳²

(¹中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051;²西北化工研究院，陕西临潼，710600）

【摘要】本文在地调项目工作实践的基础上，系统地总结了地质灾害实时监测的含义、特点和系统构成。详细介绍了巫山县地质灾害实时监测预警示范站的构建，针对实际运行状况，评价了实时监测技术的可行性和可靠性。

【关键词】地质灾害实时监测远程传输示范站

1 引言

随着现代科学技术的发展和边缘学科的相互渗透，自动控制、网络传输等越来越多的技术被不断应用于地质灾害的监测当中，极大地提高了监测的自动化水平，在一定程度上缓解了生产力匮乏和地质灾害急剧增加之间的矛盾。国际上，美国、日本、意大利等发达国家在一定的区域范围内建立了基于降水量、渗透压、斜坡变形等参数的地质灾害实时监测系统，借助国际互联网实现了监测数据的集中处理与实时发布。与之相比，我国地质灾害监测的实时化、网络化水平依然较低，监测信息为公众服务的功能未能得到明显体现，预警的信息渠道不畅，对重大临灾的地质灾害缺乏快速反应能力。因此，在我国进行地质灾害实时监测预警研究，对重大灾害体实施实时化监测预警，具有十分现实的意义。

笔者在参加地质调查计划项目《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》的过程中，对实时监测技术进行了较为深入的研究，并在我国重庆市巫山县新城区建立了地质灾害实时监测预警示范站，经过1.5个水文年的示范运行，验证了实时监测的可行性和可靠性。在对示范成果初步总结的基础上形成此文，以期实时监测技术得以快速成熟及推广应用，为我国地质灾害防治事业作出贡献。

2实时监测的含义和特点

实时监测（Real-Time Monitor,RTM）指通过各种监测、采集、传输、发布技术，让目标层人员在第一时间内了解、掌握有关灾害体的变形动态和发展趋势，进而作出决策的多种技术的集合。其最主要的特点为实时性，即远程的目标层人员可在第一时间获取灾害体的全部变形信息，而获取的过程是自动的，无需技术人员值守干预。显而易见，实时的特性可以最大限度地解放劳动力，降低监测人员风险和运营成本。

同传统监测技术相比，实时监测的数据采集方式是连续的、跟踪式的，数据的采集周期很短，通常在数小时之内，甚至更短。这对于跟踪灾害体变形过程，进行反演分析具有十分重要的意义。其庞大的数据量通常也会对配套的软硬件系统提出更高的要求。

不难理解，实时监测也是自动化监测。所使用的监测仪器均需自动化作业方可实现无人值守。监测仪器自动化分为两种，一种是监测仪器本身具备定时采样和存储功能，另一种是通过第三方的自动采集仪控制采样。不管使用何种方式或基于何种原理，其数据采集是能够自动或触发实现的。

监测数据远程传输是实时监测的另一主要特点。通常情况下，监测控制中心设立在远离灾体、经济相对发达的城镇区，需要借助公众通信网络或其他介质将各种类型的监测数据“搬运”过来，进行相应的转换计算，生成目标层人员所需要的成果。这个“搬运”过程即监测数据的远程传输。传输分为两种方式，一种是有线传输方式，如架设通信线缆或光缆，在电话线两端加载 Modem等；另一种是无线传输方式，如借助 GSM/GPRS或 CDMA网络、UHF数传电台或通信卫星等。

由于实时监测是数据自动采集、传输、发布等多个技术的集合，其中的任何一个环节失败均可导致系统无法正常工作，因此，实时监测是存在风险性的。其风险构成除电力（如断电停电）等保障体系统风险和监测仪器（如传感器、采集仪故障）、传输系统（如占线、网络资源不足、数据安全）、发布系统（如网路阻塞、病毒入侵、系统崩溃）等技术风险外，还包括人为抗力风险，如监测仪器设施的人为破坏、网络系统的恶意攻击等。对于风险的营救除最大程度地降低保障体系风险和技术风险外，需要通过立法、宣传等有效措施降低人为抗力风险，并设技术人员对监测系统进行即时维护，保障系统正常运行。

3实时监测系统构成

实时监测系统由监测仪器设施、数据采集系统、数据传输系统和网络发布系统四个子系统构成。各子系统均可独立运行，以单链的方式协同工作。其工作原理如图1所示。

图1实时监测系统工作原理示意图

3.1监测仪器设施

监测仪器及设施是获取灾害体变形参数最前端、最主要的组成部分，固定安装于灾害体表层或深部，并能够表征灾害体对应部位的变形、变化。监测仪器的类型取决于所采用的监测方法。在地质灾害监测中，常用的监测方法包括灾害体地表及深部位移、应力、地下水动态、地温、降水量等（表1）。监测仪器的精度、数量及布设位置是在地质灾害勘查及综合分析的基础上，从控制灾害体主体变形的需要设计确定的。监测仪器通常和相应的监测设施，如监测标（墩）、保护装置等相互配合，完成灾害体相关参数的获取。

3.2数据采集系统

顾名思义，数据采集系统用于收集、储存各类监测数据，是通过单片机或工业控制技术实现的。目前，多数监测仪器均有配套的数据采集及存储装置，可按设定的数据采集间隔定时自动化工作，并对原始数据进行转换计算。数据采集装置通常具有 RS-232或其他标准通信接口，可以方便地将数据下载至 PC中作进一步分析处理。对于不具备配套数据采集装置或仅具备便携式读数装置的监测仪器，则可以通过第三方的数据采集仪实现自动采集工作，通用型的数据采集仪可方便地将频率、电压等模拟信号转换为数字信号加以存储和处理，并具备标准通信接口和PC交换数据。由于数据采集仪多置于监测仪器附近，二者间通常使用线缆相连接。

表1常用监测技术方法简表

3.3数据传输系统

数据传输系统用于完成数据采集仪—控制中心—用户间的数据传递。实际上，控制中心—用户间通常是利用国际互联网、通过发布系统实现的，所以狭义上的数据传输指数据采集仪—控制中心之间（即灾害体现场至控制中心）的数据传递。

按照灾害体和控制中心空间距离的长短，可将数据传输分为近距离数据传输（一般低于2km）和远程数据传输两种类型。前者由于传输距离较短，一般采用线缆连接，后者则采用远程数据传输装置。

按传输介质，远程数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。目前常用的有线传输方式有电话线连接（即在电话线两端加载 Modem对数据进行调制、解调）、光缆连接等，无线传输方式有数传电台（用于中远距离）、GSM/GPRS或 CDMA移动通信网络、通信卫星等（图2）。

图2常用的数据传输方法

3.4信息发布系统

信息发布系统通过国际互联网，以 Web主页的方式向目标层人员（即用户）提供各类监测信息。监测信息包括灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式、多元监测数据、监测数据随时间推移曲线变化情况、监测信息公告及图片、视频等。

信息发布系统由底层数据库和发布主页两部分构成。前者用于管理各类基础信息及监测数据，为后者提供数据源，后者为用户提供信息访问平台。二者之间通常采用B/S等架构交换数据。

信息发布系统一旦建立完成后，一些信息内容，如灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式等说明性的文字便相对固定下来，在短时间内不会做大的改动，这些信息通常称为静态信息。而随着时间推移，监测数据及其曲线等信息不断产生，且呈现动态变化并需在主页上自动更新、显示，这些信息称为动态信息。要实现监测数据的实时发布，需建立动态主页来显示动态数据。

由于监测数据是由底层数据库管理的，故只要即时将监测数据自动写入数据库中，为动态主页提供随时更新的数据源，便可实现自动显示，即实时发布。而这一点是易于做到的。

4巫山县地质灾害实时监测示范站简介

重庆市巫山县新城区是我国地质灾害危害最为严重的地区之一，全县约1/3的可用建设用地受到不同程度地质灾害的威胁。通过论证对比，在城区27个较大滑坡（崩塌）中，选择了近期变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡和玉皇阁崩滑体建立实时监测预警系统进行应用示范。选用GPS监测地表位移、固定式钻孔倾斜仪和TDR技术监测深部位移、孔隙水压力监测仪监测滑体孔隙水压力及饱水时的水位、水温，同时通过安装仪器的附加功能或定期搜集的方法兼顾了地温、降水量及库水位等监测。截至目前，共建立GPS监测标22处（含基准标）、固定式钻孔倾斜仪和TDR监测点（孔）各3处、孔隙水压力监测3孔7测点。多种监测仪器在同一地理位置同组安装，这样不仅便于不同监测方法之间资料的相互印证对比，还可以仅使用一台采集仪及传输装置采集、传输多种监测数据，降低监测系统建设成本；另外，同组安装便于修建监测机房（现场站）保护监测仪器设施。以上监测方法除GPS因建设成本、人为抗力风险等原因采用定期观测外，其余监测方法均采用实时化监测。

4.1示范站数据采集系统

固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪三种监测仪器均具备配套的数据采集装置，其中TDR监测技术使用工业控制机作为数据采集装置，恰好可以作为另两种监测仪器的上位机，通过多串口扩展，将固定式钻孔倾斜仪和孔隙水压力监测仪连接至工控机，定时下载、存储数据，并在预定时间统一传输至控制中心，同时在工控机上存放数据备份，防止数据丢失。示范站数据采集系统结构图如图3所示。

图3示范站数据采集系统结构图

4.2GPRS远程无线传输系统

示范站控制中心设在巫山县国土资源局，距向家沟滑坡直线距离2.74km，距玉皇阁崩滑体约0.6km，其间采用GPRS网络进行数据的远程无线传输。

GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是中国移动通信在GSM网络上发展起来的2.5G数据承载业务，具有传输速度快、永远在线、按量计费等优点。GPRS使用TCP/IP协议，因此可方便地将数据写入指定（具固定IP地址）的服务器中。

GPRS数据传输硬件为商用型GPRS-MODEM，控制软件自主编写，用于控制数据传输时间、目标地址及传输过程的错误处理，由服务器端和客户端两部分构成。服务器端用于设置网络配置、数据库连接方式及数据文件、日志文件和配置文件的存放路径。客户端安装于现场站数据采集仪（工控机）上，控制网络连接、上传时间、数据编码、数据备份及传输错误处理。客户端软件和所有的数据采集软件设置为不间断工作状态，在按控制参数工作的同时，接受控制中心的配置指令即时对控制参数进行调整。

4.3示范站信息发布系统

示范站信息发布系统硬件由1台小型服务器和2台 PC终端的100M局域网构成。通过2M带宽的ADSL接入Internet。底层数据库和WEB主页同时安装于服务器上。服务器操作系统为Mi-croSoft Windows Server 2000，数据库系统采用 MicroSoft SQL Server 2000。WEB主页用 ASP.NET和Visual C﹟编写，和数据库之间采用B/S架构。在病毒防护和网络安全方面，采用商业软件瑞星RAV 2004和天网防火墙系统。

（1）数据库系统

数据库系统是信息发布系统的基础，按管理内容分为基础信息管理、数据管理、辅助信息管理三部分。基础信息管理的内容包括监测站（包括中心站和现场站）、监测钻孔、监测点、发布信息、发布图片等；数据管理内容包括固定式钻孔倾斜仪、GPS、TDR监测系统、BOTDR监测系统、孔隙水压力监测仪、环境温度、降水量、库水位等；辅助信息管理内容包括分级用户、下载信息、访问统计次数等，数据库系统构成如图4所示。

（2）数据伺服处理程序

数据伺服处理程序用于转换、计算现场站传来的数据，并即时将处理后的结果写入数据库中。处理程序采用Visual BASIC语言编写，通过计时器控制的定时功能触发写库过程，并在完成写库过程后删除原数据以防止重写。不难看出，数据伺服程序是传输系统和发布系统之间的连接，它使两个彼此独立的系统有机地结合起来。

（3）示范站信息发布主页

信息发布主页为远程用户提供所需的全部信息，包括示范站的概况、实时的监测曲线、最新的监测数据等。从发布信息内容、访问方式及管理维护的角度出发，主页设计成导航区、发布区、管理区和下载区，为远程用户、管理员提供交互。

图4示范站数据库系统构成框图

导航区为远程用户提供必要的导航信息，包括公告信息、图片及相关的专业网站链接，展示示范站建设工作的进展、取得的阶段性成果及有关的预警内容。

发布区用于提供示范站概况、实时监测曲线及数据查询。

示范站概况包括示范区自然地理条件、地质条件、示范站工作的整体部署，监测仪器设施（GPS、固定式钻孔倾斜仪、TDR、BOTDR、孔隙水压力监测仪等）的性能指标，监测现场站（含中心站）、监测钻孔、监测点的基础信息等内容。

实时监测用于显示各种监测曲线，是发布主页最核心的内容。从访问方便的角度出发，实时监测采取了“选择灾体—选择监测剖面—选择监测点—选择监测时段—显示监测曲线”逐级打开、层层剥落的展示方式，并全部做成图形方式链接，以增强访问的直观性。监测曲线的坐标设计成自适应型，图形的大小在系统的配置文件中设置，并标明数据的最新更新时间。曲线是以图片的形式显示的，用户可以方便地将其下载到自己的PC中保存。

从安全考虑，数据查询进行了加密，用户需用授权的用户名和密码登录后方可查看。查询采取了“选择监测方法—选择监测点—选择监测起始时间—显示数据表”组合式筛选的方式。输入界定参数并提交后系统从底层数据库中找到所有符合条件的记录，按日期排序后列表显示。用户可以全部或部分选取查询结果，粘贴至个人PC作为WORD文档保存。

管理区专为系统管理员设计，用于管理员远程管理文本、图片、数据等信息，进行信息的添加、修改、删除、上传下载等操作。分为信息管理、图片管理、数据管理、下载管理4个相互独立的模块，具有模糊查找等高级功能。

下载区为授权用户提供工作图片、视频、监测报告、软件等较大文件的下载功能，补充主页在文件交换方面的不足。

主页面布局如图5所示。欲了解发布系统的更多内容，请登录Http://www.wss.org.cn。

5示范站实时监测系统运行评价

由于本文着重论述实时监测技术的可行性和可靠性，因此不对监测成果和滑坡稳定性动态做更多分析。从以上论述明显可以看出，在地质灾害监测中，构建实时监测系统从技术上是可行性的。本节主要针对巫山县实时监测预警示范站运行过程中出现的各种问题，从故障统计、故障原因分析等方面，对示范站采集系统、传输系统、发布系统的可靠性进行简单评价，并提出意向性的改善建议。

图5示范站信息发布主页面

根据巫山县地质灾害监测预警示范站建设工作日志，监测系统故障主要发生在传输子系统，故障表现形式为数据不传输或不正确传输，主要原因为GPRS网络信号不稳定造成传输随机中断所致；其次，拨号连接失败后的重复尝试连接导致服务器80端口长期无效重复占用，当超过服务器最大连接数后导致网络无法正确访问；再次，监测地区不规律的停电常常使保障体系失效，从而丢失数据。此外，示范站服务器系统遭受过病毒破坏和恶意攻击，两次造成网络系统崩溃。可见，实时监测系统在基础通信条件和保障体系完备的条件下，是能够稳定可靠运行的。在建设过程中通过安装长时后备电源系统、功能完善的病毒防火墙和网络防火墙，可有效降低保障体系风险，进一步提高系统运行的稳定性。

6结语

巫山县地质灾害实时监测预警示范站自2003年陆续建设运行以来，在技术人员的维护下，系统运行正常，取得了数十万个监测数据，发布公告信息及图片近百条（幅），编写监测分析简报数期，实现了监测信息远程实时访问，取得了良好的示范效果。实践证明，将实时监测技术应用于地质灾害防治中是完全可行的，也是比较可靠的。可以预见，实时监测技术将是地质灾害监测的必然发展趋势。

参考文献

[1]殷跃平等.长江三峡库区移民迁建新址重大地质灾害及防治研究.北京：地质出版社，2004

[2]王洪德，高幼龙等.《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》项目设计书.2003（未出版）

[3]刘新民等.长江三峡工程库区滑坡及泥石流研究.成都：四川科学技术出版社，1990

[4]何庆成，侯圣山，李昂.国际地质灾害防治现状.科学情报，2004,（5)

[5]邬晓岚，涂亚庆.滑坡监测的现状及进展.中国仪器仪表，2001（3）

[6]张青，史彦新，朱汝烈.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报.第12卷，第2期.2001,（6）

[7]曹修定，阮俊，展建设，曾克.滑坡的远程实时监测控制与数据传输.中国地质灾害与防治学报.第13卷第1期.2002（3）

[8]夏柏如，张燕，虞立红.我国滑坡地质灾害监测治理技术.探矿工程（岩土钻掘工程）.2001年增刊

『肆』 地质灾害监测记录怎么写

有规定的表格和检验项目，一般就是掌子面围岩描述 节理 裂隙走向 渗水情况几种吧

『伍』 四信地质灾害监测预警系统主要功能有哪些

主要作用是：通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声内、孔隙水压力容、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。
广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

『陆』 地质灾害监测方法技术现状与发展趋势

【摘要】20世纪末期以来，监测理论和技术方法有长足发展，常规技术方法趋于成熟，设备精度、设备性能已具较高水平，并开发了部分高精度（微米级位移识别率）、自计、遥测、自动传输的监测设施。未来，将充分综合运用光学、电学、信息学、计算机和通信等技术（诸如光纤技术—BOTDR、时域反射技术—TDR、激光扫描技术、核磁共振技术、NUMIS、GPS技术、合成孔径干涉雷达技术—InSAR及互联网通讯技术等），进一步开发经济适用、有效可行的地质灾害监测新技术，提高精度、准确性和及时性，最大程度地减小地质灾害造成的损失。

【关键词】地质灾害监测技术方法新技术优化集成

20世纪80年代以来，我国地质灾害时空分布特点呈现新的变化。随着人类工程活动越来越强，人为地质灾害日趋严重，规模、数量和分布范围呈增加趋势；人口密集、经济发达地区地质灾害造成的损失越来越大。崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大，地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围逐渐增加。据相关统计资料显示，1995～2002年，地质灾害共造成9000多人失踪或死亡，突发性地质灾害共造成直接经济损失524亿元，缓慢性地质灾害造成直接经济损失590亿元，间接经济损失2700亿元。地质灾害已经成为严重制约我国经济发展的重要因素之一。

为了摸清我国地质灾害的分布情况，我国系统地开展了地质灾害调查工作，先后出台了《地质灾害防治管理办法》和《地质灾害防治条例》，明确指出：防治地质灾害，实行“以人为本，防治结合，统筹规划，突出重点，分期实施，逐步到位”的方针。并于2003年4月启动了全国性地质气象预报。对已经查明的地质灾害体，特别是对生产建设、人民生命财产安全构成严重威胁的地质灾害，若能运用适当、有效、经济可行的监测措施，作出科学的监测预报，则可最大程度地减小灾害损失。

滑坡监测在不同条件、不同时期其作用不同，总的来说有以下几个方面：

（1）通过综合分析多种监测方法的监测数据，确定地质灾害稳定状态及发展趋势，及时作出预测，防止或减轻灾害损失。

（2）研究导致灾害体变形破坏的主导因素、作用机理，为防治工程设计提供依据。

（3）在防治工程施工过程中，监测、分析灾害体变形发展趋势及工程施工的扰动，保障施工安全。

（4）施工结束后，进行工程效果监测。

（5）综合利用长观监测资料，分析灾害体变形破坏机制和规律，检验在防治工程设计中所采用的理论模型及岩土体性质指标值的准确性，对已有的监测预报理论及模型进行验证改进，改善、提高监测预测预报技术方法。

1地质灾害监测技术综述

地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息（包括形变、地球物理场、化学场）、诱发因素等，最大程度获取连续的空间变形数据，应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。

地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。地质灾害的形成机理是开展地质灾害监测工作的基础；监测仪器是开展工作的手段；更为重要的是只有充分利用时空技术，才能有效发挥地质监测的作用；预测预报是开展地质灾害监测的最终目的。

崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害，具有爆发周期短、威胁性及破坏性显著、成因复杂等特点，因此，当前地质灾害的监测技术方法的研究和应用多是围绕突发性地质灾害进行的。1.1监测方法

监测方法按监测参数的类型分为四大类：即变形、物理与化学场、地下水和诱发因素监测（见表1）。

表1主要地质灾害监测方法一览表

1.1.1 变形监测

主要包括以测量位移形变信息为主的监测方法，如地表相对位移监测、地表绝对位移监测（大地测量、GPS测量等）、深部位移监测。该类技术目前较为成熟，精度较高，常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息，特别是位移形变信息，往往成为预测预报的主要依据之一。

1.1.2物理与化学场监测

监测灾害体物理场、化学场等场变化信息的监测技术方法主要有应力监测、地声监测、放射性元素（氡气、汞气）测量、地球化学方法以及地脉动测量等。目前多用于监测滑坡等地质灾害体所含放射性元素（铀、镭）衰变产物（如氡气）浓度、化学元素及其物理场的变化。地质灾害体的物理、化学场发生变化，往往同灾害体的变形破坏联系密切，相对于位移变形，具有超前性。

1.1.3地下水监测

地下水监测主要是以监测地质灾害地下水活动、富含特征、水质特征为主的监测方法。如地下水位（或地下水压力）监测、孔隙水压力监测和地下水水质监测等。大部分地质灾害的形成、发展均与灾害体内部或周围的地下水活动关系密切，同时在灾害生成的过程中，地下水的本身特征也相应发生变化。

1.1.4诱发因素监测

诱发因素类主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法，如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素；降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害（特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别）的主要判别指标之一；人类工程活动是现代地质灾害的主要诱发因素之一，因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。

1.2监测仪器

1.2.1按从监测仪器同灾害体的相对空间关系分为接触类和非接触类

（1）接触类：是指必须安装于灾害体现场或进行现场施测的监测仪器系列。如滑坡地表或深部位移监测、物理和化学场监测等。该类仪器所获得的信息多为灾害体细部信息，信息量丰富。

（2）非接触类：是指于现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器系列。该类监测方法多以获得灾害体地表的绝对变形信息为主，易采用网式施测；特别是突发性地质灾害的临灾前后，具有安全、快捷等特点。如激光微位移监测、测量机器人、遥感雷达监测等。

1.2.2按监测组织方式分为简易监测、仪表监测、控制网监测、自动遥测

（1）简易监测：采用简易的量测工具（皮尺、钢尺、卡尺）对灾害体地表的裂缝等部位进行监测。

（2）仪表监测：采用机测或电测仪表（安装、埋设传感器）对滑坡进行地表及深部的位移、应力、地声、水位、水压、含水量等信息监测。

（3）控制网监测：在滑坡变形破坏区及周边稳定地带，布设大地测量或GPS卫星定位测量控制点网，进行滑坡绝对位移三维监测。

（4）自动遥测：利用有线和无线传输技术，对仪表监测所得信息进行远距离遥控自动采集、传输，可实现全天候不间断监测。

2地质灾害监测方法技术现状

地质灾害监测技术是集多门技术学科为一体的综合技术应用，主要发展于20世纪末期。伴随着电子技术、计算机技术、信息技术和空间技术发展，国内外地质灾害调查与监测方法和相关理论得到长足发展，主要表现在：

（1）常规监测方法技术趋于成熟，设备精度、设备性能都具有很高水平。目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测，高精度位移监测方法可以识别0.1mm的位移变形。

（2）监测方法多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比校核以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络，使得综合判别能力加强，促进了地质灾害评价、预测能力的提高。

（3）其他领域的先进技术逐渐向地质灾害监测领域进行渗透。随着高新技术的发展和应用的深入，卫星遥感、航空遥感等空间技术的精度逐渐提高，一些高精度物探（如电法、核磁共振等技术）的发展，使得地质灾害的勘查技术与监测技术趋于融合，通过技术上的处理、提升，该类技术逐渐适用于区域性的地质灾害和单体灾害的监测工作。

“八五”以来，我国在地质灾害监测技术研究方面取得了丰硕的成果，并积累了丰富的经验，使我国的地质灾害监测预警水平得到很大程度的提高；但是还存在一定的局限性，主要表现在：

（1）地质灾害监测技术、仪器设施多种多样，应用重复性高，受适用程度、精度、设施集成化程度、自动化程度和造价等因素的制约，常造成设备资源浪费，效果不明显。

（2）所取得的研究成果多侧重于某一工程或某一应用角度，在地质灾害成灾机理、诱发因素研究的基础上，对各种监测技术方法优化集成的研究程度较低。

（3）监测仪器设施的研究开发、数据分析理论同相关地质灾害目标参数定性、定量关系的研究程度不足，造成监测数据的解释、分析出现较大的误差。

因此，要提高地质灾害预警技术水平，必须在地质灾害研究同开发监测技术方法相结合的基础上，进行地质灾害监测优化集成方案的研究。

3地质灾害监测技术方法发展趋势

3.1高精度、自动化、实时化的发展趋势

光学、电学、信息学及计算机技术和通信技术的发展，给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机；能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富，同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高；充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度；同时提高科技含量，降低成本，为地质灾害的经济型监测打下基础。

监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及，以及国家政府的地质灾害管理职能的加强，灾害信息将通过互联网进行实时发布，公众可通过互联网了解地质灾害信息，学习地质灾害的防灾减灾知识；各级政府职能部门可通过所发布信息，了解灾情的发展，及时做出决策。

3.2新技术方法的开发与应用

3.2.1调查与监测技术方法的融合

随着计算机的高速发展，地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高，可以实现高分辨率、高采样技术的应用；地球物理技术将向二维、三维采集系统发展；通过加大测试频次，实现时间序列的地质灾害监测。

3.2.2 智能传感器的发展

集多种功能于一体、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发，将逐渐改变传统的点线式空间布设模式；由于可以采用网式布设模式，且每个单元均可以采集多种信息，最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。

3.3新技术新方法

3.3.1光纤技术（BOTDR）

光导纤维监测技术又称布里渊散射光时域光纤监测技术（BOTDR），是国际上20世纪70年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术，在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程及地质灾害防治等领域的应用才刚刚开始，并受到各发达国家研究机构的普遍重视，发展前景十分广阔。

通过合理的光纤敷设，可以监测整个灾害体（特别是滑坡）的应变信息。

3.3.2时间域反射技术（TDR）

时间域反射测试技术（Time Domain Reflectometry）是一种电子测量技术。许多年来，一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代，美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期，国外的研究人员将时间域反射测试技术用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。90年代中期，美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究，针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究，国内研究人员已经开始该方法的研究工作，并已经在三峡库区投入试验应用阶段，同时开展了与之相关的定量数据分析理论研究。

所埋设电缆即是传感器，又可传输测试信号；该方法相对于深部位移钻孔倾斜仪监测具有安装简单、使用安全和经济实用等特点。

3.3.3激光扫描技术

该技术在欧美等发达国家应用较早，我国近期开始逐渐引进。主要是用于建筑工程变形监测以及实景再现，随着扫描距离的加大，逐渐向地质灾害调查和监测方向发展。

该技术通过激光束扫描目标体表面，获得含有三维空间坐标信息的点云数据，精度较高。应用于地质灾害监测，可以进行灾害体测图工作，其点云数据可以作为地质灾害建模、地质灾害监测的基础数据。

3.3.4核磁共振技术（NUMIS）

核磁共振技术是国际上较为先进的一种用来直接找水的地球物理新方法。它应用核磁感应系统，通过从小到大地改变激发电流脉冲的幅值和持续时间，探测由浅到深的含水层的赋存状态。我国于近期开始引进和研究，目前已经在三峡库区的部分滑坡体进行了应用试验，效果较好。

应用于地质灾害监测，可以确定地下是否存在地下水、含水层位置以及每一含水层的含水量和平均孔隙度，进而可以获知如滑坡面的位置、深度、分布范围等信息，从而对滑坡体进行稳定性评价，并对滑坡体的治理提出科学依据。

3.3.5合成孔径干涉雷达技术（InSAR）

运用合成孔径雷达干涉及其差分技术（InSAR及D-InSAR）进行地面微位移监测，是20世纪90年代逐渐发展起来的新方法。该技术主要用于地形测量（建立数字化高程）、地面形变监测（如地震形变、地面沉降、活动构造、滑坡和冰川运动监测）及火山活动等方面。

同传统地质灾害监测方法相比，具有如下特点：

（1）覆盖范围大；

（2）不需要建立监测网；

（3）空间分辨率高，可以获得某一地区连续的地表形变信息；

（4）可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息；

（5）全天候，不受云层及昼夜影响。

但由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响，精度及其适用性还不能满足高精度地质灾害监测。

为了克服该技术在地面形变监测方面的不足，并提高其精度，国内外技术人员先后引入了永久散射点（PS）的技术和GPS定位技术，使InSAR技术在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高，在一定的条件下精度可达到毫米级。永久散射（PS）技术通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点，克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题。

随着卫星雷达系统资源的改进和发展，以及相应数据处理软件的提高，该技术在地质灾害监测领域的应用将趋于成熟。

3.4地质灾害监测技术的优化集成

3.4.1问题的提出

（1）监测方法的适应性。对于各种监测方法所使用的监测仪器设施，均有各自的应用方向和使用技术要求；针对不同地质灾害灾种、类型，其使用技术要求（包括测点布设模式、安装使用技术要求等）不同。

（2）地质灾害不同的发展阶段。对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害，不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异，监测数据采集周期频度不同。

（3）监测参数与监测部位。实践证明，一方面，不同的监测参数（地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等）在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势；另一方面，同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同，即存在反映灾害体关键部位特征的监测点，又存在仅反映局部单元（不具有明显的代表性，甚至是孤立的）特征的监测点。因此，监测要素（监测参数、监测部位）的优化选择，是整个监测设计工作的基础。

（4）自动化程度。决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化程度和信息发布方式。

（5）经济效益。决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。

3.4.2设计原则

地质灾害监测技术优化集成方案遵循以下原则：

（1）监测技术优化原则：针对某一类型地质灾害，确定优势监测要素，进行监测内容、监测方法优化组合，使监测工作高效、实用。

（2）经济最优原则：首先，不过于追求高、精、尖的监测技术，而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术；其次，对于危害程度较大的大型地质灾害体，可选择专业化程度较高的监测技术方法，由专业人员进行操作、维护，对于危害程度低，规模小的灾害体，可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术，由群测群防级人员进行操作。

3.4.3最终目标

根据不同种类地质灾害和不同类型地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素，研究适用于不同类型地质灾害的监测要素（监测参数、监测点位的集合）、监测方法、监测点网的时空布置模式、监测技术要求，建立典型地质灾害监测的优化集成方案。

『柒』 浙江省地质灾害监测方法探讨

赵建明¹唐小明²

(¹浙江省地质环境监测总站，浙江杭州，310007;²浙江省地质矿产研究所，浙江杭州，310007）

【摘要】浙江省是全国地质灾害多发省份之一，但地质灾害专业监测工作开展较晚，目前已经开展或正在开展的主要监测项目集中在滑坡、崩塌上。作者根据多年从事地质灾害研究、监测经验，系统分析了国内外滑坡、崩塌监测工作的现状，为浙江省进一步开展以滑坡、崩塌为主的突发性地质灾害监测提出了切实可行的建议。

【关键词】地质灾害监测方法探讨

浙江省是全国地质灾害多发省份之一。近年来随着人类工程活动的加大，地质灾害的发生次数明显增多，分布面积不断扩大，已成为我省四大灾害之一。地质灾害对人民的生命和财产构成越来越严重的威胁，直接影响国民经济持续发展和社会安定。

我省最为突出的、危害最大的地质灾害类型为崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷和地面沉降，除地面沉降属缓变性地质灾害外，其他均属突发性地质灾害。根据已完成调查与区划的45个县（市）统计，全省共有各类地质灾害点5480处，其中滑坡3513处，占64%，崩塌1511处，占28%，泥石流、地面塌陷456处，占8%。全省受地质灾害威胁的人口为13.4万人，潜在财产损失20.6亿元。

地质灾害监测是地质灾害防治的重要手段与内容，其目的是通过一定的监测仪器或监测手段对已知的地质灾害体进行形变、位移、地下水动态、应力状态等特征进行测量，分析、了解地质灾害体的变形位移状态及趋势，为地质灾害防治决策以及预报预警提供定量的数据。

1浙江省地质灾害监测现状

我省地质灾害专业监测工作开展较晚，目前已经开展或正在开展的主要监测项目集中在滑坡、崩塌上，具体项目见表1。

长期以来，我省崩塌滑坡等突发性地质灾害的监测仍然以群测群防为主要手段，并且取得了很好的效果，而专业监测开展较晚，应用范围有限、监测手段偏少，监测网络尚需完善。我省滑坡崩塌的专业监测工作开始于20世纪90年代末，实施单位以高校为主，地勘单位介入较晚；监测对象以高速公路、治理后滑坡为主，未治理点的监测较少；监测方法以常规的绝对位移、相对位移、地下水水位以及雨量监测为主，应力监测、推力监测、地声监测等尚未应用；既有地表位移监测，也有深部位移监测，但是两者配合程度偏低。但是，通过几年的实践，我省在滑坡崩塌监测工作领域已经取得了长足的进步，积累了一定的经验，并且培养了一批专业监测技术人员，为我省开展系统的专业监测奠定了基础。

表1浙江省滑坡崩塌监测项目基本情况表

2国内外滑坡崩塌监测现状

2.1滑坡崩塌监测的主要方法

滑坡崩塌监测仪器的设计目的概括起来主要有3个。第一是直接获取滑坡崩塌体的变形特征，包括地下变形、地表变形两类；第二是间接获取滑坡崩塌体的变形特征，如地下水位、孔隙水压、泉水量、地音、应力等测量，第三是滑坡崩塌相关因素监测，如降雨、地表水流量等。目前国内应用的主要监测方法可以归纳为：绝对位移监测、相对位移监测、声发射监测、应力监测、地下水监测、地表水监测、地震监测、人类相关活动监测、宏观地质调查监测。

2.2国外滑坡崩塌监测现状

国外滑坡监测的研究与实践走过了较长的过程，无论在传感器、数据传输与共享以及预测预报等领域均开展了大量的工作，目前处在一个较成熟的水平。其中美国、日本、意大利、瑞士、法国等发达国家的研究程度最高。滑坡监测已经由过去的人工用皮尺等简易测量发展到仪器仪表监测，并逐步实现自动化、高精度、实时性的遥测系统。其中近年来最主要的进展在数据传输网络方面。图1为美国地质勘探局（USGS）为监测连接内华达州与加利福尼亚州的50号公路两侧的多处滑坡设计并实现的活动滑坡实时监测系统（Real-Time Monitoring of active land-slides）。

近十年来，滑坡监测研究的一个热点是时间域反射测试技术（TDR）的应用，它由美国的研究人员最早运用，目前已发展为一种成熟的滑坡监测技术。TDR技术因成本低、不易损坏、安装简易、观测简便、经济实用、全孔连续测量、量程大等特点而得到广泛的关注。

同时，监测系统与预警系统（Alarm system）的衔接也是目前国外研究的热点，现阶段国外较新的监测手段与技术包括 GPS监测、高分辨率遥感监测、三维扫描测量监测等。同时，大量被利用的还有多种传统的监测技术与方法，如全站仪为主要设备的位移测量、地下水位监测、降雨量监测、应力监测等。总之，纵观国外地质灾害监测的现状，主要有以下特征：

（1）新技术、新方法的大量使用与日趋成熟，其中主要是实时监测与数据传输，美国、日本等国家在这一方面的优势比较明显。

图1滑坡实时监测网络结构

（2）监测的重点仍然以对交通、城镇以及重要设施构成威胁的滑坡为主，如美国地质勘探局对加利福尼亚州50号公路滑坡体的监测、法国对 Séchilienne滑坡的监测、日本对冈山市Taguchi滑坡的监测等。目前还未见对小规模滑坡监测方法、监测技术的详细报道。

（3）监测效果较好。由于实现了实时监测，监测数据能够及时传输以供技术人员分析之用，所以在地质灾害的监测效果方面有较好的表现。

2.3国内滑坡崩塌监测现状

国内的地质灾害专业监测工作虽然起步稍晚，但是发展的水平与国外相近。以往的专业监测主要集中在交通、水利水电等重要设施领域，近年来随着技术的发展与国家基础建设的投入不断加大，地质灾害专业监测工作逐渐得以推广。

“九五”及“十五”期间开展了以国土资源部《地质灾害监测预报与防治技术方法研究》、《滑坡、崩塌地质灾害监测新技术开发》项目为代表的地质灾害监测新方法、新技术的研究工作，其目的是“研制适用于滑坡、崩塌地质灾害动态监测的新技术，实现低成本、高精度、自动化、快速、遥测和实时监测”。目前这一批项目已经完成并通过验收，或即将提交验收。香港与台湾地区是我国山地地质灾害最发育的地区，港台学者在山地地质灾害监测预警方面的调查与研究深度也较高。香港特区政府土木工程署通过建立一个覆盖范围广阔的自动雨量计网络，为山泥倾泻（即滑坡）警报系统的运作提供即时的雨量数据（图2）。

该网络于1984年设立，现有86个雨量计分布全港各处。资料记录、控制及处理系统可从设立的86个雨量计及另外24个由香港天文台运作的雨量计接收数据，根据雨量特征及地质灾害敏感分析在全港发布预警信息。台湾地区通过社区预警来提高山地灾害的防灾能力。三峡库区是我国较早开展系统化地质灾害监测的地区。到目前为止，除对危害程度较大的地质灾害，如链子崖危岩、黄腊石滑坡等进行专业监测外，对其余数以千计的地质灾害点仍然以群测群防为主要监测手段。从我国一些比较典型的地质灾害成功预报的实例来看，群测群防仍然是最为有效的监测措施，这一方面反映群测群防的必要性与实效性，另一方面又说明专业监测仍有待进一步加强。

图2香港地区的雨量监测与预报（右图黑点为雨量站位置）

概括而言，我国崩塌、滑坡地质灾害监测现状的基本特征为：

（1）监测技术的研究的研制达到较高的水平，但是仪器的稳定性与使用年限仍有待进一步提高；

（2）一些较先进的监测技术与方法的研究取得显著的成果，但是科技成果转化为生产的速度慢、周期长；

（3）突发性地质的监测工作一般仍采用群测群防为主，群专结合的模式。

3 浙江省地质灾害监测建议

在调研基础上，对近阶段开展我省地质灾害监测工作提出以下建议：

3.1坚持走“群专结合，群测群防”的地质灾害防治道路

群专结合、群测群防仍然是十分有效的地质灾害防治手段。在三峡地区，虽然国家投入了大量资金用于重要滑坡崩塌点的监测，但是对规模小、数量多、危害面广的小规模滑坡崩塌点，仍然采取群测群防为主的措施，并且取得了很好的效果。我省现查明各类灾害点5000余处，其中绝大多数以中、小型为主，尤以小型居多。对如此众多的地质灾害，必须加强群测群防网络建设。

3.2积极开展重要地质灾害点的专业监测

对危险性大、稳定性差、成灾概率高、灾情严重和规模较大的地质灾害点；或者对集镇、村庄、工矿和重要居民点人民生命安全构成威胁的（一般威胁人员较多）；造成严重经济损失的；威胁公路、铁路、航道等重要生命线工程和重大基础建设工程的地质灾害点应开展专业监测工作。

地质灾害监测点建设，对尚未治理的滑坡可了解和掌握滑坡的演变过程，直接得到滑坡变形的位置、规模、位移方式、方向和速率等，及时捕捉滑坡灾害的特征信息，为滑坡的正确分析评价、预测预报及治理工程等提供可靠资料和科学依据；对已进行治理的滑坡，又是检验滑坡分析评价及滑坡防治工程效果的尺度。因此，专业监测是滑坡调查、研究和防治工程的重要组成部分，又是预测预报信息获取的一种有效手段。

3.3加强地质灾害规律性研究，完善地质灾害气象预报（警）

在尚不具备准确逐点监测预报的情况下，加强区域趋势预报是提高地质灾害预报预警技术的重要手段。趋势预报的基础是规律研究，包括灾害类型、成灾机理、形成条件、诱发因素等。香港地区山泥倾泻预测业务开展以来，共发布警报13次，其中1次误报，另有2次漏报，结果较为满意。

目前在全省25个重点县（市）地质灾害调查与区划工作的基础上，研制了 SPV-ANN/GIS突发性地质灾害预报（警）系统，开展了浙江省突发性地质灾害气象预报（警）工作的试运行。随着全省45个重点县（市）地质灾害调查与区划工作的完成，对这些资料的深入开发与利用，完善地质灾害气象预报（警）系统是迫在眉睫的一项工作。要与浙江省水文勘查局、省气象台密切合作，开展我省不同区域（小流域、地质单元或地质灾害防治区）、不同灾害类型的临界降雨量研究，逐步提高地质预报（警）水平。

3.4密切注意国内外动态，逐步开展仪器研发

目前国家、国土资源部以及中国地质调查局都对低成本简易监测仪器的研发十分关注，并鼓励各省、各科研、生产单位开展这类仪器的研制与开发。我们将密切关注国内外在这一领域的研究动态，加强与高等院校、科研机构和仪器生产厂家的联系，在条件成熟时开展简易监测仪器的开发与研制。

首先，力争将我省列为由中国环境监测院负责实施的《中国地质灾害监测关键技术研究》项目的参与和试点省份，以建立适合我省地质灾害监测的指标体系。同时密切关注我省正在进行滑坡监测的项目实施情况，如中国地质大学在我省重要示范地质灾害点布置的裂缝监测仪器，如通过实践证明监测手段有效、监测效果可靠，可与中国计量学院、浙江温岭南光地质仪器厂合作，在充分调研已有仪器的原理、性能、优劣势的基础上，通过改进其量程，增加自动测量与数据传输的功能，有针对性地进行改良与创新，达到较好的简易监测效果。

『捌』 地质灾害数据监测系统分析软件有哪些

青岛海徕天创公司的4Dmos—pointcloud变形监测软件，预测各种地表活动，滑坡、塌陷等，可以咨询

『玖』 地质灾害监测有哪些注意事项

《地质灾害防治条例》主要确立了如下三项原则：
一是预防为主、避版让与治理相结合，全权面规划、突出重点的原则；
二是自然因素造成的地质灾害，由各级人民政府负责治理；人为因素引发的地质灾害，谁引发、谁治理的原则；
三是地质灾害防治的“统一管理，分工协作”的原则；国务院国土资源主管部门负责全国地质灾害防治的组织、协调、指导和监管工作。国务院其他有关部门按照各自职责负责有关的地质灾害防治工作。
随着地质灾害信息化建设，地质灾害监测及预警体系（威海晶合）也逐渐建立起来。国务院在关于加强地质灾害防治工作的决定中，提出“到2020年要全面建成地质灾害调查评价体系、监测预警体系、防治体系和应急体系”的地质灾害防治目标。

『拾』 地质灾害调查监测

完成25个县（市）地质灾害详细调查，查明地质灾害隐患点3000多个，协助地方建立地质灾害群测群防网络和防灾预案。

对北京平谷、十三陵、西郊、密云和河北昌黎等地活动断裂带进行详细地质调查、勘探和微地震台网监测，揭示地应力环境，建立地应力实时监测网，填补了北京地区没有深孔地应力测量与监测的空白，增强了首都安全保障。

地震灾区地质灾害防治工程取得初步进展，其中，汶川地震科学钻探取得阶段性成果，确定了汶川地震主滑动面的位置，发现了地下流体异常与余震有关。

基本建立长江三角洲、华北平原和汾渭盆地等地面沉降立体综合监测体系。