1.概述
為解決地質災害防治領域中確認地災隱患點位置、預測地災發(fā)生時間、開展應急響應等問題,提出一套基于北斗高精度定位的自動化變形監(jiān)測預警解決方案。針對地質災害頻發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷情況,布設一系列普適型監(jiān)測儀器設備,利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網、移動互聯(lián)和人工智能等技術,實現(xiàn)隱患全天候、自動化、科技化監(jiān)測。
(1)及時掌握災害體變形動態(tài),分析其穩(wěn)定性,超前做出預測預報,防止災難發(fā)生;
(2)提高地質災害安全監(jiān)測專業(yè)化水平,降低安全監(jiān)測員監(jiān)測預警工作強度和壓力;
(3)為災害治理工程等提供可靠資料和科學依據(jù);
(4)為政府部門對在地質災害易發(fā)區(qū)的經濟建設、環(huán)境治理等方面的規(guī)劃和決策提供基礎依據(jù);
(5)向全社會提供地質災害監(jiān)測等信息服務。
2.北斗自動化變形監(jiān)測預警技術優(yōu)勢
基于北斗高精度衛(wèi)星定位融合傳感器連續(xù)監(jiān)測技術,配套布設一套雨量計、裂縫位移計、GNSS地表位移站、傾角位移計、視頻監(jiān)控和聲光報警器等普適型監(jiān)測儀器設備,結合“空、天、地”一體化監(jiān)測預警系統(tǒng),形成一套基于北斗高精度定位的自動化變形監(jiān)測預警解決方案。利用北斗定位技術、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網和人工智能等技術,實現(xiàn)隱患全天候、自動化、科技化的監(jiān)測預警。

圖1“空、天、地”一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)
“空、天、地”一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)能夠支持多種平臺設備接入協(xié)議標準,能夠結合實景三維影像、InSAR數(shù)據(jù)、地圖數(shù)據(jù)等“空天地”數(shù)據(jù)來展示監(jiān)測點情況、接入設備數(shù)量、設備在線情況和在線明細等信息,能夠依據(jù)“空天地”數(shù)據(jù)和不同類型設備來設置不同的預警參數(shù),實現(xiàn)可視化的預警模型。
3.解決方案
基于北斗高精度定位的自動化變形監(jiān)測預警解決方案技術流程主要包括數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)傳輸、災害預警和運營維護等內容。

?圖2 預警解決方案技術流程
(1)數(shù)據(jù)采集和處理
通過雨量計、裂縫位移計、GNSS地表位移站、傾角位移計、視頻監(jiān)控和聲光報警器等北斗接觸式高精度位置產品進行地表形變、傾角位移、土壤含水量和降雨量數(shù)據(jù)采集,通過北斗位置解算軟件對形變等數(shù)據(jù)進行處理。
(2)數(shù)據(jù)傳輸
采用多回路雙備份通信技術進行數(shù)據(jù)傳輸,包括蜂窩通信網絡和基于高通量寬帶衛(wèi)星的多回路備份通信鏈技術。其中蜂窩通信網絡容易受拉遠光纖、電力供應等因素影響,在惡劣天氣下或災害發(fā)生時極易產生中斷,因此補充高通量寬帶衛(wèi)星的多回路備份通信鏈技術,來保障通信鏈路的通暢。多回路雙備份通信技術可以實現(xiàn)寬帶衛(wèi)星、蜂窩通信、物聯(lián)網通信、北斗短報文等多種通信鏈路的自適應切換。
(3)災害預警
監(jiān)測預警系統(tǒng)通過設置閾值來實現(xiàn)模型的預警,產生紅、橙、黃、藍、綠五個等級的預警信號,系統(tǒng)產生災害預警時,將對主管理員角色下的用戶發(fā)送短信及郵件通知,管理員審核預警后選擇發(fā)起是否介入預警處理流程;當設備的數(shù)據(jù)超出設置的閾值時,選擇相應的聲光報警器設備,選擇指令“下發(fā)預警喇叭播報內容”,填寫相應的預警內容,就會在災害點開展應急響應,通過聲光預警喇叭播報的形式進行報警,啟動災害應急預案。
(4)運營維護
依據(jù)項目情況配備相應的測繪專業(yè)、地質專業(yè)、計算機專業(yè)等技術人員,進行監(jiān)測站點設備的巡檢與維護、系統(tǒng)安全運營維護和災害在線監(jiān)測預警。保障監(jiān)測站點設備的正常使用,以及系統(tǒng)安全運營和災害的在線預警。
4.經典案例
常德市石門縣地質災害精準預警項目
(1)項目背景
石門縣片區(qū)隱患點為老滑坡復活,原巖主要為泥質灰?guī)r,1935年發(fā)生巖質滑坡形成堆積,隱患點于2018年復活,并由2019年5月以來進一步加劇。2019年8月常德市自然資源和規(guī)劃局組織對隱患點進行現(xiàn)場勘察后決定對其進行重點監(jiān)測。
(2)監(jiān)測點部署


圖3 監(jiān)測點部署示意圖
(3)監(jiān)測預警數(shù)據(jù)曲線圖
2019年11月1日時序數(shù)據(jù)接入,2020年4月28日隱患點發(fā)生異動,2020年6月24日系統(tǒng)發(fā)出橙色預警,2020年7月6日14:00系統(tǒng)發(fā)出臨滑預警。

圖4 監(jiān)測預警數(shù)據(jù)曲線圖
(4)災前災后影像對比

圖5 災害前后影像對比圖
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