摘 要:近些年来,我国的地质灾害频发,这为人们的生活带来了极大的负面影响,严重的情况下甚至会威胁到人们的生命以及财产的安全,对人们极为不利。但是国家对于地质灾害的预防以及监测的手段一直都处于更新之中,致力于研究出最准确、最先进、最科学的新一代监测地质灾害的技术,在最大程度上实现拥有主动对抗地质灾害的能力。
关键词:新一代;技术体系;地质灾害;预警;效果
地质灾害对于人类的生活会产生很大的影响,甚至会威胁到人们的生命安全,这回对社会造成严重的威胁。于是国家一直致力于发展更为先进的科学技术,创造出最具科学性的新一代监测地质灾害的技术,希望能够在最大程度上帮助人们降低地质灾害所带来的伤害,甚至做到提前预警,给人们足够的时间做好防灾的准备。基于此,本文针对新一代技术体系下的地质灾害预警评估效果进行以下相关的分析和探讨。
一、地质灾害研究的现状
在近些年来,很多大型的地质灾害频发,这对于临近居民的生命以及财产都造成了巨大的危害,所以防灾减灾的形式十分严峻。但是国家对于地质灾害这方面的工作也在一定程度上加大了监管力度,加强了对地质灾害成因的调查力度、加强了对于地质灾害的监测和预警、创建了地质灾害的防治体系,这在一定程度上能够降低或者减少地质灾害发生时给人们带来的伤害,并且在防治灾害的技术上也获得了阶段性的进步,已经建立了比较完备的防治地质灾害的体系。
地质灾害的检测系统能够使工作人员提前预知灾害的发生,这也是能够促使人们主动应对地质灾害的重要手段。比较传统的方式为刷漆、贴片或者埋钉等等,这样的渐次预警方式的效率很低,而且过于简陋,即使能够帮助工作人员进行地质灾害的预警提供一些数据,但是距离实现实时监测还很远,不能够达到自动报警,所以,这种方式并没有达到理想的预警效果。
随着社会经济在不断的发展,同时也带动着科学技术的进步,甚至迈进了一个崭新的科学技术发展的时期,而且越来越多的科学技术已经被运用在了地质灾害的预警工作当中。当前,已经能够在地质信息的系统平台上,创建地质灾害的预警系统,并且同时利用物联网、计算机及网络和卫星定位系统等等新型科学技术手段,对地质灾害进行更加科学的监测。
2018年10月10日中央财经委员会第三次会议提出:大力提高我国自然灾害防治能力,实施自然灾害监测预警信息化工程。近两年自然资源部一直在推进普适型设备仪器的研发,主要围绕雨量、土壤含水率、倾斜角、GNSS、裂缝计和加速度等关键参数展开。现已研发出裂缝计、GNSS卫星定位系统、倾角计、加速度计,以及雨量计和土壤含水率计等多种普适型监测预警设备。这些设备以“提高可靠性、提高集成度、降低功耗、降低成本”为目标,集成度高、功能优化,并借助物联网传输技术,综合成本降低50%以上,操作简单、维护方便。建立监测数据传输通讯协议,统一数据格式和传输方式,开发地灾监测预警平台,保障多类型设备快速接入、分析预警及“国家—省—市—县”四级数据联通,初步实现监测数据“实时传输、实时查看、实时分析和实时预警”的监测预警功能。
二、新一代技术体系下的地质灾害预警评估效果
(一)大数据和人工智能的相关技术
现代信息技术和物联网技术等相关的技术在不断的发展,这也在一定程度上促进大数据技术的进一步发展,相比较于传统的数据分析以及处理的方式,大数据的分析方式具有无法比拟的工作优势以及发展的前景。
近年来,作为计算机延展科学的人工智能发展迅速,并以其为代表的前沿科技,正以超乎寻常的速度进入灾害预测、灾害处置、灾害救援等领域。目前,发展比较迅速的有地质灾害预测专家系统和网络模型.此种类型模型很好地利用人工智能技术,以计算机软件的形式将专家知识自身解决问题的功能和大脑神经网给认知、获取、分析处理资料信息的特殊方式和功能,特别是存储记忆和联想功能,程序化的表达出来,来建立以人工智能的符号系统和信息处理为基础的人脑机理的新棋型,这将是地质灾害预测研究的重要发展方向。
(二)物联网和云计算的相关技术
美国麻省理工学院在1999年最早提的出物联网概念,其作为新一代信息技术的重要组成部分,也是“信息化”时代的重要发展阶段。物联网技术在地质灾害预测方面的应用也越来越广泛,主要体现在地质灾害在线监测预警方面,且近年来在国外已成为研究热点。2012年中国地质环境监测院对重庆和云南的部分滑坡点的监测中应用物联网技术的研究成果;2013年宁夏自治区固原市的应急指挥系统中,运用物联网技术,进行了相关传感网关及智能传感节点的配置。2018年10月11日凌晨,西藏自治区昌都市江达县和四川省甘孜藏族自治州白玉县境内发生山体滑坡,堵塞金沙江干流河道,形成堰塞湖;11月3日17时40分,白格堰塞湖山体再次垮塌,险情更加严重。现场监测采用北斗位移监测仪、裂缝计、北斗短报文路由器等基于北斗通讯和LoRa自组网形成的无障碍物联网有效为抢险救灾保驾护航。。
云计算是对网格计算和并行、分布式处理的升级延伸发展其可以利用一系列计算资源共享池执行计算,在大量分布式计算机上完成,来实现计算资源的集中分布和充分共享。
目前我国的云计算服务市场虽处于起步阶段,但云计算技术与设备已经具有一定的发展基础。由中国地质调查局主持研发的“地质云”是云计算与云平台技术在我国地质领域一次重大的应用实践与突破,实现地调局29家局属单位数据产品、160多个国家级核心地质数据库的高效共享。成了监测数据的智能获取和传输。
(三)新技术对地质灾害预警评估带来的机遇与挑战
基于SAR、InSAR技术的智能化异常形变监测,是地质灾害早期识别和隐患排查的新技术之一。其中的合成孔径雷达干涉测量技术,运用单次观测,通过分析地面目标的反射信号,准确地测量卫星和地面目标之间的距离,雷达重复观测期间目标发生移动,卫星通过同一片区域,重复进行观测,两次观测期间的移动变形量来测量地面形变。具有鲜明的技术优势:一是观测不受限,可全天时、全天候观测,能进行广域监测,可发现新的地质灾害区域。二是响应速度快,最快平均每4天一次,紧急情况下可每4小时拍一次,并能提供目标形变的历史变化序列。三是观测精度高,缓慢形变精度可达毫米级,快速形变精度可达分米级以上,能提供灾害点治理前后的变化数据。四是海量观测点,观测密度最高可达上万个/km2,通过持续动态监测,能提供目标变化的趋势性信息。五是普查范围广,卫星单景拍摄成像面积即可上千、万平方公里。边坡雷达是一种先进的边坡监测手段,相比其它监测方法具有全天候、大范围、高精度、无接触等优点,适用于已知的、重大的滑坡体监测。而提高滑坡预报准确率是边坡雷达技术的发展目标。北斗云产品向集成化、快速安装、便携化方向发展,同时开发直升机、无人机投放产品。研发生产的高精度北斗、阵列式深部位移计、智能裂缝计等全系列地质灾害监测设备、智能水质分析设备、监测预警云平台、INSAR分析技术等,形成了空天地一体化的监测预警新技术新方法体系。在“专群结合”监测预警体系信息传递方面,已构建的感、传、知、用的物联网系统,可全面用于地质灾害监测预警等信息化应用。通过运用物联网、云平台、大数据等相关技术,服务地质灾害监测预警。
自2016年以来,贵州省建设地质灾害防治1155工程,数据“聚通用”一台多网,即云上贵州专网区、云上贵州公网区、自然资源部信息系统,再连接到国土专网、地灾专网、政务外网和互联网。群测群防体系“一体五位”包括乡镇分管领导、国土所长、村干部、专业技术人员和专职监测员。综合防治体系的“五台融合”,是调查评价平台、监测预警平台、项目管理平台、能力建设平台、指挥调度平台。防治管控体系的“五级管理”分别为省级、市级、县级、乡级、村级。构建了空-天-地一体化的监测体系。空:利用无人机航拍、LiDAR等先进技术和手段对地质灾害高易发区和重大地质灾害隐患点进行扫描,建立三维数字模型,分析判断其发展趋势。天:自2016年以来,贵州省每年投入资金1500余万元,探索利用合成孔径差分干涉雷达(InSAR)技术进行地质灾害隐患早期识别试验,2018年实现全覆盖,目前已发现变形点648处,经专家现场核实,确认地灾隐患点125处。地:引进瑞士先进技术联合开展重大地灾隐患监测示范。
目前,地质灾害的地面和坡体内部的监测中,位移、应力、含水量、水位、雨量等各种指标的现场自动采集、监测数据的远程无线传输等技术均已成熟。但预警预报还是一个国际难题,还不可能提前对灾害发生的时间作出准确的预报。新一代信息技术体系下,地质灾害监测技术的提升及监测工具和采集、存储方式的升级,使得原本类型复杂、组成多源表述模糊的地质灾害数据规模量指数级增长。面对海量的地质灾害数据,怎样利用大数据形势下的思维和技术,让地灾数据充分发挥其潜在价值,来实现对地质灾害预警的信息化支撑及决策支持,已经是当前大数据背景下地质灾害数据处理面临的迫切问题。
(1)地质灾害预评估所涉及的海量静态数据和动态数据,已经属于典型的时空大数据,因此研究大数据环境下地质灾害致灾因子的识别与提取,已成为了目前地质灾害监测预警需要迫切解决的问题之一。
(2)在云计算方面,大数据背景下云计算技术的应用让人们对于海量地理信息集成、低效分析处理等地灾数据面临的棘手问题有了一个更优的选择项。其虚拟化技术和分布式架构可以通过服务器来进一步实现高效快速的运算,进而降低对计算机软硬件的要求。
(3)在人工智能方面,深度学习的特征和优势,为大数据提供很好的分析和处理,同时也因大数据海量样本的提供,促进了自身的发展。
结束语:
综上所述,能够引发地质灾害的因素有很多,包括人类过度的消耗自然资源、破坏环境等,地质灾害也会自行引发,地质灾害具有不定时的特点,让人难以捉摸。所以国家为了能够使得人们的生活不受到地质灾害的影响和威胁,进一步的研究出一些监测和预警地质灾害的新技术、新设备,并且通过一些实际的经验将预警要素之间进行更加优化的分组,这样才能够获得更好的地质灾害监测预警效果。
参考文献:
[1]长江科学院参与的“十二五”国家科技支撑计划项目“地质灾害监测预警与风险评估技术方法研究”通过结题验收[J].长江科学院院报,2017,34(04):47.
[2]张秀琴.矿山水工环地质灾害风险预警评估技术研究[J].世界有色金属,2019(23):284+286.
[3]闫东.新一代技术体系下地质灾害预警评估面临的机遇与挑战[J].中国金属通报,2019(02):130+132.
[4]贾茜淳,张豫,丛沛桐.钟山县山洪地质灾害风险评估与预警[J].水土保持研究,2018,25(01):208-214.
[5]王涛,李强,成晓琴.基于WebGIS的祁县地质灾害预报预警系统研究[J].气象与环境科学,2017,40(01):138-143.