大数据时代下地质灾害监测预警问题研究

大数据时代下地质灾害监测预警问题研究

发表时间：2019-04-28T16:31:14.157Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第36期作者：刘思波[导读] 本文通过搜集地质灾害监测、预警等的发展历程，结合大数据的特征，对大数据时代地质灾害监测及预警的发展进行探讨，期望为地质灾害防治的发展提供一些科学依据。

摘要：作为国土资源数据的重要组成，对地质灾害的监测、预警、调查、评价、防治及管理等过程中也会产生海量的相关数据信息，这些数据对于各级政府部门、各级地质环境监测机构等对地质灾害的调查研究、评价防治等工作，以及满足人民群众对国土资源信息日益增长的需求具有重要的价值。本文通过搜集地质灾害监测、预警等的发展历程，结合大数据的特征，对大数据时代地质灾害监测及预警的发展进行探讨，期望为地质灾害防治的发展提供一些科学依据。

关键词：大数据；地质灾害；监测；预警

随着人类空间活动的复杂性空前提高，地质灾害事件日益增多，每年因地质灾害事件造成的非正常死亡、伤残人数众多，经济损失巨大，地质灾害防治形势日益严峻。地质灾害监测预警应具有实时性与动态性，这是由地质灾害事件的不确定性和岩土体自身的复杂性所决定的。进而在预警分析时就需要实时动态地接收地质灾害变形等现场的最新数据信息，并对获取的地质灾害大数据进行实时分析，准确地进行地质灾害预警。数据驱动技术是在大数据快速发展的背景下，通过实现海量数据的快速处理与分析，并挖掘出新知识，服务于用户决策指挥。该技术在金融、石油等行业已得到了广泛应用，故本研究将其引入到地质灾害预警领域，以建立更完善的地质灾害监测预警系统。

1.地质灾害和监测概况

地质灾害（简称地灾），常见的如水土流失、荒漠化、地面塌陷、滑坡、地裂缝、岩土膨胀、泥石流、崩塌、地面沉降、土壤盐碱化、土地冻融、土地沼泽化、火山爆发、地震灾害等。它是由于地球内、外动力以及人为因素造成的地质动力作用影响下，引起的地球自身物质发生运动、能量异常释放、局部环境异变、岩土体位移变形等现象，导致人类经济生活、生命财产、生存坏境、资源等等受到一定程度破坏的现象或过程。

我国地质灾害种类多种多样，譬如各种形式的塌陷、崩塌、滑坡、地面沉降、泥石流、地裂缝等，造成的人民经济、生命、生存环境等的破坏都较为巨大。尤其以我国西南地区为甚，当地地质条件复杂多样，在经历了数次地震后，地质灾害尤为严重。传统的地质灾害预警技术方法较为简陋，以贴片、埋钉、刷漆等方法为主，此类方法虽然可以为地质灾害的预警提供有效依据，但鉴于其没有自动报警功能，防治效果不太明显。随着现代化、自动化技术的发展，地质灾害预警仪器的自动化功能也不断完善，相较于传统的监测预警方法及仪器，各方面的功能都有了明显的进步和提升。例如，将先进的智能多媒体传感器技术引入进来的地质灾害防御仪器，利用卫星遥感技术对滑坡地区进行遥感影像解译，基于地理信息系统平台建立的地质灾害监测预警系统，综合运用卫星空间定位、网络、通讯、计算机、光伏、物联网等现代化技术手段，对地质灾害进行实时监测预警，将无线网络技术进行结合的在线地质灾害监测系统等，都体现了现代化技术与地质灾害监测预警结合的新发展。

2.地质灾害监测方法

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、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。当前地质灾害的监测技术方法研究与应用多是围绕崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害进行的。

2.1监测方法

2.1.1变形监测

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。

2.1.2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，如应力监测、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。目前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。

2.1.3地下水监测

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。

2.1.4诱发因素监测

主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法：气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动监测等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素；降水量大小、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。

2.2监测仪器

从监测仪器同灾害体的相对空间关系来分：接触类和非接触类。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。非接触类：现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器。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。

3.未来发展探讨

针对地质灾害的新特点，大数据时代的信息获取更加方便，也有着大量地质灾害的监测预警成功的案例。因此，将大数据与地质灾害监测预警、防治等相结合，利用大数据的思维来引领地质灾害监测预警的新发展，就显得十分有必要性。本文通过地质灾害监测预警、防治管理工作中遇到的实际情况和对国土资源部印发的《关于印发促进国土资源大数据应用发展实施意见的通知》文件进行一些解读，对地质灾害监测预警在大数据时代的发展进行一些思考。

3.1政策机制方面

当前国家层面及国土资源部门正在重点推进国土资源大数据的发展工作，地质灾害监测预警应顺应发展规划，以顺应实施国家大数据战略和国土资源管理需求导向，加强各级政府部门和地质环境检测部门数据统筹建设。坚持标准统一、平台统一，共同发展，充分发挥各数据支撑单位的特长与优势，建立科学规范的数据共享开放机制，大力推动数据在系统内及政府部门间的共享，稳步有序推进数据向社会开放，共同合力构建安全、规范的地质灾害监测预警大数据应用发展环境，共同推动国土资源大数据应用发展。

3.2数据整合方面

结合已有的地质灾害监测预警等方面的数据，基于大数据的思维和技术方法，开展地面沉降、地质灾害、矿山环境、地下水等众多业务数据和动态监测数据的集成和整合，并与气象、农业、环保、水利等其他政府及相关部门的数据进行聚合与关联分析，建立分析模型与预测模型，增强地质环境与地质灾害分析预警预报及应急指挥能力。

3.3技术方法方面

充分利用物联网、云平台、大数据等新技术新方法的发展，加强数据应用力度，提升数据开发利用水平，建立各种智能化的地质环境与地质灾害分析预警系统，整合各类地质环境与地质灾害防治数据，提高数据应用服务效益，全面提升地质灾害监测预警、防治评价、决策的能力。

3.4社会化服务

针对国家发展战略，围绕国家、地区、城市等发展的各种工程规划，以大数据思维和模式，充分运用大数据技术，开展地质环境与地质灾害防治信息综合分析和研究，提供及时、全面、准确的区域地质环境与地质灾害防治建议，为资源承载力评价、地质环境与地质灾害防治综合评价分析、地质灾害应急响应、地质环境与地质灾害防治管理等各项工作提供有效的地质灾害信息产品和及时的社会化服务。

结论

地质灾害监测是集多种学科为一体的综合技术体系。应以科学的发展观实施地质灾害监测和技术开发。只有充分掌握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，依据不同监测技术方法的应用特点，做好监测技术的优化工作，才能保证监测效果。只有充分把握地质灾害的形成发展规律，才能正确把握技术开发的方向。

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