雍平
四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队 四川省成都市 610213
摘要：地质灾害监测预警是提升主动应对地质灾害能力的重要手段，特别是对于我国西部地区，地质灾害正随着工程建设和资源开发而日益加剧。但受经济发展等因素制约，能实施工程治理的只是少数，更多的是需要利用合理的监测技术进行科学预防。本文从构建地质灾害实时监测预警系统的主要关键技术入手，通过总结新一代信息技术的主要特征，分别提出了基于物联网、新一代移动通信、云计算等技术解决监测数据采集、远程无线传输、结构优化与集成，以及关键信息快速挖掘的思路和方法。在此基础上，研发了基于新一代信息技术的地质灾害实时监测预警系统，并选取了贵州省开阳县龙井湾滑坡进行应用，结果表明该技术方法可行，系统具备一定的可靠性，能为减灾防灾决策提供一定的技术支撑。
关键词：地质灾害；监测预警；新一代信息技术；数据挖掘；
前言
我国是一个多山的国家，滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害正随着工程建设和资源开发而日益严重，每年由此造成的损失近300亿元。特别是地质条件复杂的西南地区，在经历了数次地震后，地质灾害尤为严重。2010年8月，在多场强降雨的作用下，汶川震区清平、龙池、映秀等地，诱发了多次特大型泥石流灾害，造成重大人员伤亡和经济损失。
一、新一代信息技术的主要特征
地质灾害监测预警即是针对信息的采集、传输、处理与发布过程，关键之处便是在于数据的实时性与可靠性。针对这些核心问题的解决，需要科学地应用某些先进的现代信息技术。根据定义，信息技术是指利用信息科学的基本原理与方法，实现扩展人类信息功能的技术，通常是以电子计算机和现代通信为主要手段完成信息的获取、加工、传递与利用。随着新一代微电子技术、通信技术与网络技术的发展，信息的类型发生了重大变化，除了文字与数字以外，还涉及到图像、声音等，极大地促进了信息技术的发展。以物联网、新一代移动通信、大数据及云计算为代表的新一代信息技术，其重点应用于解决多种传感器自组网、数据交换、远程无线传输及海量数据集成、挖掘分析等问题，可以实现关键信息的快速获取与评价，且所获得的新知识与新规律可有效地支撑决策分析过程。可见，尽管其发展时间不长，但由于在数据采集、传输，以及处理分析中具备的众多特殊优势，将在地质灾害监测预警研究中发挥出巨大的促进作用。
从表1可见，新一代信息技术是解决如何更快速地采集数据，如何更合理地组织多源数据结构，以及面临无序的、类型各异的海量数据时，如何进行分析与评价，以便快速获取关键信息，即数据的高效处理能力。
二、利用新一代信息技术构建地质灾害监测预警系统
1.基于物联网技术的地质灾害监测系统
以往的地质灾害监测，通常是以人工或半自动的监测为主，但是范围较大时，往往常规的监测方法就无法满足。在诸多新兴自动化监测体系中，基于物联网技术的无线传感器网络（WSN）应用最为广泛。通过在一定区域范围内布设多种传感器，建立基于无线通信协议的一种自组织、动态变化的局域网络系统，不仅能够接收传感器采集的数据，且能进行相应的数据融合处理，再通过连接远程传输网络传输至监测中心的服务器。
针对地质灾害的监测网络系统，通常是在充分现场调查、综合分析的基础上，部署一系列的传感器节点实时监测其变形状况与诱发因素，如地表位移、岩土含水率等，再利用汇聚节点对监测数据进行预存储或处理，最后通过建立WSN与外部远程无线传输网络的连接，实现多源采集的信息以集中方式进行批量传输。
2.大容量数据远程无线传输网络系统
目前，数据远程传输主要包括有线和无线两种方式，具体传输技术及其主要参数。对于远程无线传输，广泛采用的是基于移动通信技术的传输方式，包括GPRS、CDMA及3G网络等。其中通用分组无线服务技术（GPRS）是全球移动通信系统（GSM）支持的一种数据传输业务，具有实时高效传输、网络接入方便及费用较低等优点。针对地质灾害远程数据无线传输网络的建设，通常是利用GPRS网络，基于TCP/IP协议，以配置固定IP地址的方式，建立终端（WSN中的汇聚节点）与监测预警中心服务器的连接，实现地质灾害大容量的监测数据远程无线传输功能。随着现代通信技术的不断更新，第四代移动通讯技术（4G）已成功实现商业应用，能够满足用户对更大容量数据远程无线传输的高效性与可靠性要求。此外，具备全域覆盖的北斗卫星通信方式也在地质灾害监测预警领域取得了较好的应用效果，但是由于卫星传输目前还存在着一定的局限性，也阻碍了其进一步扩大应用范围。因此，在构建地质灾害监测数据远程无线传输网络时，仍将首选基于移动通信技术的方式，但是针对某些偏远的山区，当测试到现场信号较差时，应部署北斗卫星通信模块进行补充，以确保监测数据实时、完整地传输至监测中心。
3.多维异构监测数据综合集成系统
根据上述分析，可见监测数据的传输网络建设存在难以统一的问题，是一种多维异构的网络系统。表现为∶组网方式异构、无线连接技术异构、终端模式异构，以及运营管理方式异构。因此，必须考虑信息的融合及传感器之间协同工作问题。为了实现异构网络条件下的多源监测数据综合集成，建立了地质灾害监测数据编码体系。任意一种地质灾害监测类型对应的数据都由一个统一的18位字符串作为关键字，进行相关信息检索，如520121010001YL0101，其中"520121010001"共12位为地质灾害隐患点编号，"YL01"为监测点编号，"01"为数据类型编号，其他各类。据此，即建立了灾害点、监测类型、监测数据等多维信息的关联，不仅实现了多维异构的监测数据集成，而且也便于地质灾害预警模型的分析与计算。
4.基于云计算的数据挖掘系统
地质灾害监测预警涉及数据类型多样，数据结构复杂，如何从如此繁冗复杂的数据中快速获取到用于决策分析的关键信息，显然传统的操作型数据库已难以实现。基于云计算的数据挖掘技术，不仅可以通过部署高性能的服务器集群来存储海量的地质灾害信息，而且可以利用并行计算等方法实现大规模数据快速联合分析，挖掘数据内在联系，发现其深层次的规律。因此，利用这些新技术来解决地质灾害监测预警中的关键信息快速挖掘具有较大的优势，设计流程。
结束语
地质灾害监测预警是一个复杂的系统工程，涉及的知识面广泛，不仅要进行地质灾害现场调查、机理分析，还需要了解传感器技术、网络传输技术等现代技术与方法。在此基础上，研发了基于新一代信息技术的地质灾害实时监测预警系统，实现了地质灾害信息查询、数据分析、实时监测、自动预警等功能。通过对开阳县龙井湾滑坡的应用检验，表明系统功能基本可行，能够为减灾防灾决策提供一定的技术支撑，提升了主动应对地质灾害的能力。
参考文献：
[1]黄健．基于3DWebGIS技术的地质灾害监测预警研究［D］．成都：成都理工大学．2012．
[2]林鸿州，于玉贞，李广信，等．降雨特性对土质边坡失稳的影响［J］．岩石力学与工程学报，2009．28(1)：198-204．