雍平
四川省地质矿产勘查开发区局区域地质调查队 四川省成都市 610213
摘要：为防治地面沉降和地质灾害，合理开发和利用地下空间资源提供规划和决策依据，各城市在地面沉降、地质灾害区域监测、大型构建筑物变形监测等工作中广泛应用。地质灾害呈现频发态势，精密对地观测技术成为其监测预警的重要手段。现代空间对地观测技术在大范围地质灾害监测预警方面具有独特优势，可提供大范围内灾害体连续准实时监测数据，极大提高了对地质灾害的监测与预警能力。本文首先介绍了常见地质灾害特点和监测方法，并对InSAR技术在地质灾害监测预警中的技术及应用进行了阐述，最后对未来地质灾害监测预警技术趋势进行了总结。
关键词：地质灾害；空间技术；监测预警
一、高精度地质灾害空间监测技术
随着地质灾害的增多，人类对地质灾害的大范围监测预警及灾害监测更新的时效性需求增强，而现代空间对地观测技术为大范围的地质灾害的监测预警手段带来了革命。
1、InSAR技术。合成孔径雷达干涉测量技术是20世纪80年代发展起来的一种空间对地观测技术，进入２１世纪以后得到广泛应用，尤其是在地质灾害领域成为不可或缺的技术之一。InSAR技术是利用合成孔径雷达卫星获取的同一地区两幅复数影像来进行干涉，由于两幅影像获取时刻卫星姿态不同造成的干涉相位差中包含了卫星到地面点的距离信息，因此可以用来测量地面点三维位置和变化信息。常规差分合成孔径雷达干涉测量InSAR技术主要受到时间失相干、空间失相干和大气延迟等因素影响，使得其监测精度和应用受到了限制。先进InSAR时序分析技术的发展，如永久散射体技术、相干点目标方法、临时相干点、短基线集方法等，大大削弱了上述限制因素影响，提高了InSAR形变监测的精度，并被用于监测众多精细地球物理现象。差分层析SAR技术使合成孔径雷达具备了方位－距离－高度－时间四维成像能力，实现了多传感器数据联合提取地表二维形变场时间序列。同时基于大数据和云计算平台的地理信息网络服务系统正在被广泛研究，届时基于InSAR技术的地质灾害准实时探测和监测也将成为可能。
２、机载激光雷达技术。机载激光雷达LiDAR系统作为一种新型的航空遥感技术，集合了激光测距、计算机技术、惯性导航系统和动态GPS差分定位技术为一身，并通过测量激光脉冲的往返时间，结合高精度的定位姿态数据，获取地面三维激光点云坐标。LiDAR技术具有全天候观测、强抗干扰、短时间内获取海量、高精度三维点云的优势，使得快速、低成本、大面积地面测量成为可能，为变化检测提供了新的研究思路。尤其是利用LiDAR技术能够生成高精度的 ＤＥＭ，并基于高精度 ＤＥＭ 开展地质灾害定性或定量分析。LiDAR技术在地质灾害监测中的应用主要基于其对微观地形的清晰描述。［1］将LiDAR数据用于大城市的洪水灾害模拟和潜在损失评价，尤其在滑坡应用方面，利用LiDARＤＥＭ 提取精细的地形地貌参数，借助LiDAR山体阴影图及坡度和粗糙度图，能够准确地识别滑坡滑动的范围，并准确圈定出滑坡后缘、滑坡侧缘、滑舌等滑坡要素［2］。同时结合多期LiDAR点云数据，还可对滑坡表面位移进行监测，获取滑坡的真实动态、总体变形趋势等特点。机载LiDAR技术在应用上受到植被及监测环境影响，如滑坡、危岩体表面有大量的植被覆盖时，LiDAR无法测量到地形表面，虽然后 期可经过各种滤波方法进行处理，但仍会对最终成果精度产生影响；其次，遇到 云雨等较差天气时，LiDAR扫描会受到限制，形变监测精度会受到影响；另外，LiDAR的应用范围较小，主要侧重于针对性较强的小范围地质灾害调查及监测，不适用于大范围地质灾害调查，且难以捕获灾害体前期的微小形变。
然而，LiDAR技术发展至今，已逐渐成为一种重要的信息获取技术，作为一种新型技术，LiDAR还有很多发展空间。
3、高分辨率遥感技术。随着现代航天技术和信息技术的高速发展，遥感技术在空间分辨率、时间分辨率、光谱分辨率及辐射分辨率方面都得到了迅猛发展，尤其是国内外商业高分辨率遥感卫星的相继发射，意味将越来越容易、周期越来越短、精度越来越高地获取同一地区的高空间分辨率遥感影像。由于高分辨率卫星影像包含了丰富的地表物体几何结构及纹理信息等，能够直观、形象、全面地表现地质灾害特征，多时像遥感影像还能实现对地质灾害发生、发展等过程的多视角、多尺度动态观测，因此高分辨率遥感技术为地质灾害调查与监测研究提供了崭新的手段。总之，高分遥感技术在地质灾害的调查、监测、预警及评估中都发挥着重要的作用，不仅提供了灾害有关的数据信息，还可以辅助开展地质灾害的治理，是地质灾害防灾减灾不可或缺的重要手段。
二、地质灾害监测预警技术
1、建立了多模型算法共存、互验的精细化预警预报系统。利用实时在线获取多类别精细化气象数据和多源预警预报信息融合处理新方法，实现了多源海量异构空间数据、业务数据的同步处理和一体化管理; 运用归一化、信息量和证据权三种算法实现了多模型预警结果的比较分析、相互检验及辅助修改; 完成了全省坡度、岩性、构造、地震、人类工程活动等综合致灾营力分区图，研发的山东省地质灾害气象风险精细化预警预报软件网格精度达到了0．25 km × 0．25 km，提高了预警预报的准确度。
2、研发的多类别精细化格点降水预报精度全国最高。基于海量的数值预报降水数据，采用主客观相融合的预报技术保证精细化降水数据的准确率。其中，0-2 小时降水预报采用雷达“光流法”客观外推技术; 2-72 小时降水预报采用本地中尺度数值模式和全球数值模式通过降尺度方法形成5km×5km分辨率的格点场，在客观检验的基础上通过最优集成算法形成最优背景场，经预报员主观修正后，形成最终降水预报数据，多类别精细化降水数据从空间、时间及精度上确保了降水诱发致灾因子数据的精度，精细化降水预报格点精度全国最高。
3、实现了实时在线监测数据的多源信息融合。该省实现了地质灾害实时在线获取数据的多源信息融合，实现了空间数据、业务数据的一体化管理和同步处理; 利用 NoSql 技术、缓存技术作为后端数据存储，按定制的时间段和特征值进行监测数据的提取存储，同时按照固定及定制时间段生成统计报表进行存储，大幅提升了监测预警时态数据库的可视化效率。根据灾害类型特点，改进传统自动化监测设备，一体化裂缝计监测跨度最大可达3m，测量精度提高到± 0.01 mm; 基于地质灾害自动化监测数据以及地质灾害点特征，通过设置不同类型灾害点的临灾阈值，构建预警策略，实现了基于自动化实时监测数据的点对点预警预报，有效的提高了地质灾害监测预警精度及地质灾害防治工作水平，为防灾减灾提供了科学依据和技术支撑。
基于智能互联的地质灾害监测预警技术的投入使用，填补了长期以来偏远山区重要地质灾害点监测的空白，解决了以往单靠人工巡查、监测所带来的监测数据误差大、监测不及时、数据库动态更新难及预警分析难等问题，有力的推动了地质灾害防治的深度融合。对汛期全省地质灾害预警预报、地质灾害监测、防治、搬迁避让、应急指挥和演练起到决策、指导和辅助作用。
参考文献：
［1］张广平，黄露. 基于地质灾害滑坡模型的预警预报系统研究[J]. 钦州学院学报，2018（2）：57~60.
［2］夏添，唐川，常鸣. 基于 WebGIS 的泥石流预警系统的构建[J]. 水利学报，2019，43（z2）：15.