1.概述
為解決地質(zhì)災(zāi)害防治領(lǐng)域中確認地災(zāi)隱患點位置、預(yù)測地災(zāi)發(fā)生時間、開展應(yīng)急響應(yīng)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(yù)警解決方案。針對地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷情況，布設(shè)一系列普適型監(jiān)測儀器設(shè)備，利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)和人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)隱患全天候、自動化、科技化監(jiān)測。
（1）及時掌握災(zāi)害體變形動態(tài)，分析其穩(wěn)定性，超前做出預(yù)測預(yù)報，防止災(zāi)難發(fā)生；
（2）提高地質(zhì)災(zāi)害安全監(jiān)測專業(yè)化水平，降低安全監(jiān)測員監(jiān)測預(yù)警工作強度和壓力；
（3）為災(zāi)害治理工程等提供可靠資料和科學(xué)依據(jù)；
（4）為政府部門對在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)、環(huán)境治理等方面的規(guī)劃和決策提供基礎(chǔ)依據(jù)；
（5）向全社會提供地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測等信息服務(wù)。
2.北斗自動化變形監(jiān)測預(yù)警技術(shù)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(shù)，配套布設(shè)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(shè)備，結(jié)合“空、天、地”一體化監(jiān)測預(yù)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(yù)警解決方案。利用北斗定位技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)隱患全天候、自動化、科技化的監(jiān)測預(yù)警。
圖1“空、天、地”一體化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)
“空、天、地”一體化監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)能夠支持多種平臺設(shè)備接入?yún)f(xié)議標準，能夠結(jié)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(shè)備數(shù)量、設(shè)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(shè)備來設(shè)置不同的預(yù)警參數(shù)，實現(xiàn)可視化的預(yù)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(yù)警解決方案技術(shù)流程主要包括數(shù)據(jù)采集和處理、數(shù)據(jù)傳輸、災(zāi)害預(yù)警和運營維護等內(nèi)容。
?圖2 預(yù)警解決方案技術(shù)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(chǎn)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(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，包括蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)和基于高通量寬帶衛(wèi)星的多回路備份通信鏈技術(shù)。其中蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)容易受拉遠光纖、電力供應(yīng)等因素影響，在惡劣天氣下或災(zāi)害發(fā)生時極易產(chǎn)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(shù)，來保障通信鏈路的通暢。多回路雙備份通信技術(shù)可以實現(xiàn)寬帶衛(wèi)星、蜂窩通信、物聯(lián)網(wǎng)通信、北斗短報文等多種通信鏈路的自適應(yīng)切換。
（3）災(zāi)害預(yù)警
監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)通過設(shè)置閾值來實現(xiàn)模型的預(yù)警，產(chǎn)生紅、橙、黃、藍、綠五個等級的預(yù)警信號，系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)害預(yù)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(yù)警后選擇發(fā)起是否介入預(yù)警處理流程；當(dāng)設(shè)備的數(shù)據(jù)超出設(shè)置的閾值時，選擇相應(yīng)的聲光報警器設(shè)備，選擇指令“下發(fā)預(yù)警喇叭播報內(nèi)容”，填寫相應(yīng)的預(yù)警內(nèi)容，就會在災(zāi)害點開展應(yīng)急響應(yīng)，通過聲光預(yù)警喇叭播報的形式進行報警，啟動災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案。
（4）運營維護
依據(jù)項目情況配備相應(yīng)的測繪專業(yè)、地質(zhì)專業(yè)、計算機專業(yè)等技術(shù)人員，進行監(jiān)測站點設(shè)備的巡檢與維護、系統(tǒng)安全運營維護和災(zāi)害在線監(jiān)測預(yù)警。保障監(jiān)測站點設(shè)備的正常使用，以及系統(tǒng)安全運營和災(zāi)害的在線預(yù)警。
4.經(jīng)典案例
常德市石門縣地質(zhì)災(zāi)害精準預(yù)警項目
（1）項目背景
石門縣片區(qū)隱患點為老滑坡復(fù)活，原巖主要為泥質(zhì)灰?guī)r，1935年發(fā)生巖質(zhì)滑坡形成堆積，隱患點于2018年復(fù)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(yù)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(yù)警，2020年7月6日14:00系統(tǒng)發(fā)出臨滑預(yù)警。
圖4 監(jiān)測預(yù)警數(shù)據(jù)曲線圖
（4）災(zāi)前災(zāi)后影像對比
圖5 災(zāi)害前后影像對比圖
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