地质灾害监测系统平台_地质灾害治理工程施工资质
1.全国地质灾害监测预警体系建设的主要任务
2.基于气象因素的地理地质灾害预警警报系统？
3.依托监测示范平台深化灾变机理研究切实提高地质灾害防灾减灾水平
4.全国地质灾害防治信息系统建设的主要任务
5.崩塌滑坡实时专业监测技术
一、内容概述
国家高新技术产业化项目“基于北斗一号卫星系统的地质灾害监测示范工程”的目标是在传统的地质灾害监测系统基础上，利用“北斗一号”卫星系统作为信息传输系统，选择有代表性的典型滑坡、崩塌、地面沉降区和地震带作为示范区，建立我国滑坡、崩塌、地面沉降、地应力实时监测系统，提高对重点地区地质灾害的监测效率和预警能力。
图1 系统总体结构框架示意图
针对我国地质灾害监测的实际情况，开展了北斗通信系统的研究、数据采集仪的研制、信息系统的开发等关键技术的研究（图1）。
1）设计并研发了基于北斗一号卫星的通信系统，包括通信接口的定义与规范以及通信协议的制定，最终实现了自报式传输实时数据、查询式传输历史数据、交互式查询工作参数以及交互式设置工作参数的功能。
2）根据地质灾害监测的实际情况，对北斗用户机的通信控制器、运行环境要求、供电系统以及防雷性能等方面进行了野外适应性改造，使其更加适应野外运行环境，保证数据传输的稳定、安全、准确。
3）自行研制开发了6类数据采集仪，分别为JCHT数据采集仪、BDDZ3000-X数据采集仪、CR1000数据采集仪、GH数据采集仪、SMARTDATA数据采集仪、JL-1数据采集仪，用于各监测示范区地质灾害监测数据的采集以及与北斗传输系统的联通。采集仪研发中同时兼顾了北斗通信与ZIGBEE、GPRS和GSM等无线通信的联合运用，以适应灾害监测数据在正常状态和应急状态的数据传输需要。
4）开发了基于北斗一号卫星系统的信息系统，包括总中心软件和各示范区分中心软件，总中心软件可监控各野外监测站运行状态，还实现了地质灾害监测站管理查询、监测设备管理查询、地质灾害监测数据存储和分析处理等功能；分中心软件除实现了监测数据的查询、存储和分析功能外，还可以根据数据传输情况自动补发数据、设置监测站参数和前端监测状态的控制等，实现对野外监测站点的远程监控。
在以上关键技术研发的基础上，建成了东部地面沉降监测、典型区域滑坡监测、三峡库区滑坡崩塌监测和地震活动带地应力监测四大类，包括上海、三峡库区、四川雅安、汶川地震区等13个地质灾害监测示范区，安装了82套基于北斗一号卫星系统的野外监测设备。整个地质灾害监测系统按照监测站、地区级和国家级的三级管理模式运行，该自动化地质灾害监测示范系统是目前国内覆盖范围最广、涉及地质灾害类型最全、监测传感器种类最多的自动化监测系统。四大类13个监测示范区的建设对地质灾害监测起到了很好的示范作用，为进一步的国家级地质灾害监测网络建设奠定了坚实的基础。
二、应用范围及应用实例
本项目的研发成果在上海、三峡库区、四川雅安、汶川地震区等13个地质灾害监测示范区进行了应用（图2），安装了82台套地质灾害监测、传输设备，实现了各示范区地质灾害监测数据的实时采集、传输和分析、处理，起到了很好的示范作用。
图2 建成的树坪滑坡监测站
本项目成果在地质灾害防治和应急救灾领域有较广的应用前景：以北斗一号卫星系统作为地质灾害监测数据的传输方式，开辟了一条新的数据传输途径，是对传统传输方式很好的补充。它证明北斗卫星通信是地质灾害监测数据传输手段中一种行之有效的方法，特别是在山区、边远地区，北斗卫星通信是有效的自动化传输手段；在某些应急情况下，北斗卫星通信可能是唯一的传输手段。本项目的成功建设为在全国地质灾害监测中推广运用北斗一号卫星系统奠定了工程和技术基础，并对建设基于实时监测技术的我国地质灾害自动化监测网络和应急救灾起到了示范和引导作用，可以更好地为政府提供地质灾害防治决策的技术支撑。
三、推广转化方式
本项目是北斗一号卫星系统在地质灾害领域的首次应用，得到了专家和同行的普通认可，获得了2009年度中国十大地质科技新进展称号和2012年度国土资源科学技术二等奖。近年来，四川雅安地质灾害监测预警示范区多次接待国内外专家、学者和同行进行学习、交流，起到了较好的推广、示范效果。
技术依托单位：中国地质环境监测院
联系人：周平根
通讯地址：北京市海淀区大慧寺20号
邮政编码：100081
联系电话：010-62179926
电子邮件：zhoupg@mail.cigem.gov.cn
全国地质灾害监测预警体系建设的主要任务
一、内容概述
从近10年在地质灾害监测仪器领域取得的成果中选择了以下几种作为代表。
1.地质灾害多参数采集传输仪
地质灾害多参数采集传输仪是针对国内地质灾害监测行业的现状，参考了国内外广泛应用于地质灾害监测领域的多种工作模式的优缺点，以此为基础研制完成的，可以连接的传感器有拉杆式位移传感器、拉绳式位移传感器、磁致伸缩位移传感器、地声传感器、雨量传感器、含水率传感器、水位传感器、泥位传感器、倾斜传感器等。通过对这些传感器的组合搭配，可分别应用于监测滑坡、泥石流、崩塌、地面沉降等领域；采集的数据通过中国移动的GPRS网络以TCP/IP模式传输到后端的数据监控中心服务器显示存储，如果现场没有GPRS信号，可以通过北斗卫星以短报文模式进行数据传输，系统框图见图1，实物见图2。
图1 地质灾害多参数采集传输仪框图
主要技术指标：
1）采样方式：定时采集，可远程设置采集时间；
2）模拟输入通道：4路；
3）A/D分辨率：等效16位；
4）数字输入输出通道：雨量开关量输入及报警开关输出；
5）工作温度：-30～50℃；
6）传输模式：中国移动GPRS或北斗卫星短报文；
7）供电电压：直流12V，交直流两用供电。
图2 地质灾害多参数采集传输仪主机及配套传感器
2.滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器
这两种仪器主要是监测裂缝变化，在达到预设的报警阈值时发出避险警报，可以替代人工的巡视巡查，应用于滑坡、崩塌的地面或房屋裂缝的监测。滑坡预警伸缩仪的工作原理见图3，裂缝报警器的工作原理见图4，实物见图5。
图3 滑坡预警伸缩仪原理框图
主要技术指标：
1）监测范围：滑坡预警伸缩仪为0～1000mm，裂缝报警器为0～100mm；
2）监测精度：都是1mm；
3）A/D分辨率：等效于16位；
4）报警声压：滑坡预警伸缩仪为105dB，裂缝报警器为100dB；
5）供电电压：滑坡预警伸缩仪为12V碱性电池，裂缝报警器为3V碱性电池。
滑坡预警伸缩仪在利用报警器报警的基础上，又增加了利用无线开关量模块进行远程报警的功能，在居民点布设的主机可以接收多个滑坡预警伸缩仪发来的报警信号，实物见图6。
图4 裂缝报警器原理框图
图5 滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器
3.分布式电导率地质灾害监测装置
分布式电导率地质灾害监测装置主要应用于海水入侵监测，通过对海水入侵观测井内不同深度井液的电导率数值的采集，利用水的电导率与含盐量呈线性关系，根据电导率数值与电极所在的井深，确定咸淡水的分界情况，方便、快捷、准确地完成对海水入侵这类地质灾害状况的监控。
分布式电导率地质灾害监测装置由主机、电缆、分布式测量电极组成。在一个观测井内布设30个测量电极，电极间距1m，每一个电极通过继电器连接在主机的数字输出引脚上。主机在定时时间到后控制30个继电器按顺序分时通断30个电极，通过AD采集的数据存入主机的存储器，在后续处理中以曲线形式表达监测效果，系统框图见图7，工作示意见图8，实物见图9。
图6 具有无线报警功能的滑坡预警伸缩仪
图7 分布式电导率地质灾害监测装置框图
图8 分布式电导率地质灾害监测装置工作示意图
图9 分布式电导率地质灾害监测装置
主要技术指标：
1）电导率监测范围：500μs/cm～0.3s/m；
2）测量精度：1%；
3）供电电源：直流12V，交直流两用供电；
4）工作环境温度：-5～＋40℃；
5）电极最大控制范围：24m。
4.泥石流监测分析预警装置
图10 泥石流监测分析预警装置框图
图11 泥石流监测分析预警装置
开展泥石流预警研究，获取准确可靠的数据是关键。泥石流监测分析预警装置是根据泥石流特征的主要参数设计的，泥石流地声信号具有较低的频率，而且其信号卓越频率较其他频率成分（环境噪音）高出许多，为我们检测识别信号提供了有利条件。泥石流地声信号的强度（幅值）与泥石流规模成正比，可以通过泥石流地声数据的采集分析来确定规模，根据规模程度进行预警。通过对泥石流地声的强度、频率范围和延续时间三要素的采集分析能初步摸清泥石流地声的活动特征、分布规律、发展趋势，提供有效的预防和预警技术方案，促进泥石流防灾能力的提高，为地质灾害监测预警提供技术方法支持。系统框图见图10，实物见图11。
主要技术指标：
1）A/D分辨率：等效12位；
2）采样间隔：10～50μs；
3）频带：1～500 Hz；
4）程控放大器增益：5～1000倍程控可调；
5）通道数：3路传感器信号，采用MSD-BUS协议；
6）工作环境温度：0～＋40℃；
7）供电电源：直流8～28V，交直流两用供电。
5.分布式地质灾害监测采集传输仪
目前研制并应用的地质灾害监测仪器主要是通过线缆连接前端的传感器，主要缺点是架线比较困难、连接的传感器数量有限，不适合地形复杂、要求监测点多的监测环境。分布式地质灾害监测采集传输仪在物理层和MAC层采用了IEEE802.15.4协议，在网络层采用了ZigBee协议，进行了降低功耗和简化路由算法的工作，有效地增加了传感器数量，相对于有线方式具有很大的优越性。仪器系统框图见图12，实物见图13。
图12 分布式地质灾害监测采集传输仪框图
主要技术指标：
1）A/D分辨率：等效16位；
2）组网规模：1个主机和10个采集器；
3）无线协议：780MHz，符合ZigBee规范的网状网拓扑结构；
图13 分布式地质灾害监测采集传输仪
4）采集器供电：3.6V电池；
5）主机供电：直流12V，交直流两用供电；
6）工作环境温度：-20～＋40℃。
6.地质灾害群测群防预警信息管理系统
地质灾害群测群防预警信息管理系统包括单机版、B/S版、宣传网站、C/S（三维）版。单机版系统是基于VB＋MapObject组件的开发模式研发的，地图格式为shp格式，主要用于群测群防基本信息的录入和管理，软件见图14。
图14 地质灾害群测群防预警信息管理系统单机版软件
B/S版系统是基于网络开发的，应用了超图公司SuperMap is.net平台的二次开发功能，通过网络实现了监测数据实时查询、群测群防体系管理、根据权限进行数据录入、群测群防两卡一表录入查询等管理功能，极大地方便了地方管理人员对于灾害点和群测群防点的管理，软件见图15。
地质灾害群测群防监测信息网是为了群测群防监测技术研发与示范项目的成果展示和仪器宣传而开发的网站。网站通过新闻、项目概况、仪器介绍、科普等栏目对项目的主要成果和地质灾害监测的重要性进行宣传。计划在未来实现对地质灾害监测类工作的统一宣传工作，软件见图16。
图15 地质灾害群测群防预警信息管理系统B/S 版软件
图16 地质灾害群测群防预警信息管理系统网站软件
C/S版（三维）是在之前的B/S版本的工作基础上研发的，系统基于iTelluro三维地理信息组件，在三维环境下实现了地质灾害、预警预案、群测群防、监测信息的一体化管理，基于插件式二次开发接口，可快速实现防治决策、综合管理等定制业务，软件见图17。
图17 地质灾害群测群防预警信息管理系统C/S 版软件
二、应用范围及应用实例
1.示范区应用情况
图18 水富县火车站安装的地质灾害多参数采集传输仪
图19 大关县职业中学安装的分布式地质灾害监测采集传输仪
以上研制的仪器均已在云南昭通市示范区内得到应用，在水富县布置了3套地质灾害多参数采集传输仪，用于监测雨量、位移、含水率参数（图18）；在水富县、盐津县、大关县安装了滑坡预警伸缩仪150个、裂缝报警器300个、泥石流监测分析预警装置3套；在大关县职业中学安装分布式地质灾害监测采集传输仪一套（图19）；分布式电导率地质灾害监测装置在河北南戴河及山东昌邑的海水入侵观测孔进行了监测（图20）；地质灾害群测群防预警信息管理系统在云南省昭通市进行了示范应用，对云南省昭通市主要县区的地形图及影像图进行了编辑处理，已录入灾害点882个、专业监测点8个。
图20 河北南戴河安装的分布式电导率地质灾害监测装置
2.推广情况及效果
1）在2008年的汶川震后重建工作中，为汶川灾区生产滑坡预警伸缩仪5000套、裂缝报警器85000套（图21）；在青海玉树震后重建工作中，安装了滑坡预警伸缩仪40套；在四川安县、云南昭通市成功预警预报4次（图22）。
图21 为汶川灾区生产组装了9万套裂缝报警器、滑坡预警伸缩仪及配套设备
图22 报警材料
2）地质灾害多参数采集传输仪，在四川康定地区安装了7台（图23），四川中江县冯店垮梁子滑坡安装了2 台（图24），舟曲灾后恢复重建防治规划区地质灾害监测预警（二期）安装了73台（图25），重要地质灾害隐患监测示范（辽宁）16台（图26），目前均工作正常。
3）泥石流监测分析预警装置在北京怀柔幽谷深潭及门头沟矿区安装了6套（图27），在四川康定地区安装了9套（图28），目前均工作正常。
3.应用前景
地质灾害的破坏力巨大，对人类的生命财产及人类赖以生存和发展的资源与环境造成危害和破坏。这些仪器的推广不仅能使开发单位产生良好的经济效益，更重要的是通过应用，对地质灾害进行及时预警，可最大程度地减轻人民群众生命财产的损失和对环境的破坏，这个价值是无法用经济指标估量的。按照这种运行模式可以使有限的资金发挥最大的社会经济效益。
图23 四川康定现场
图24 四川冯店垮梁子现场
图25 甘肃舟曲现场
图26 辽宁现场
图27 北京怀柔现场
图28 四川康定现场
三、推广转化方式
1.申请专利保护知识产权
泥石流监测分析预警装置已经获得发明专利，见图29；地质灾害多参数采集传输仪、滑坡预警伸缩仪和裂缝报警器已经获得实用新型专利，见图30至图32；地质灾害群测群防预警信息管理系统已经获得计算机软件著作权，见图33；分布式电导率地质灾害监测装置和分布式地质灾害监测采集传输仪的发明专利已经通过了初审。
图29 泥石流监测分析预警装置发明专利证书
图30 地质灾害多参数采集传输仪实用新型专利证书
2.培训、宣传与交流
在汶川震后重建工作中，进行了大量的现场培训指导工作（图34）；群测群防项目所研发的9项技术设备和软件在2008年科技部发布的《南方地区雨雪冰冻灾后重建实用技术手册》和国家减灾委及科技部抗震救灾专家组编《地震次生灾害应急实用技术手册》中列为代表国土资源部的9个地质灾害防治实用技术；2009年3月，全国地质环境工作会议上做了宣传报告对群测群防监测预警仪器展览；2009年5月，云南地质灾害防治工作会议上做了宣传报告并对仪器安装维护应用进行了培训；2009年7月，全国地质灾害汛期防治会议上发放了群测群防仪器宣传材料；2009年7月，协办昭通市地质灾害群测群防交流培训会，编写了群测群防知识宣传手册和群测群防监测预警系列仪器的使用说明书、录制了群测群防知识宣传视频节目；2009年9月，河北省地质灾害防治会议上做了宣传报告，对仪器安装使用维护进行了培训；2009年10月，全国地质灾害应急防治会议（长沙）上做了专题报告及仪器展示；2009年11月，国土资源部开展了黄石地质灾害应急演练，这些仪器参加了演练；2009年12月，东南亚国际滑坡会议上做了多媒体报告、仪器展示、并发表论文“低成本监测报警系统在中国的应用”。
图31 滑坡预警伸缩仪实用新型专利证书
图32 裂缝报警器实用新型专利证书
图33 地质灾害群测群防预警信息管理系统计算机软件著作权证书
图34 灾区安装培训指导
技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心
联系人：张青曹修定
通讯地址：河北保定七一中路1305号
邮政编码：071051
联系电话：0312-5908718
电子邮件：zhqn123@163.com
基于气象因素的地理地质灾害预警警报系统？
全国地质灾害监测预警体系建设的总体规划如图7.1所示。
7.3.1 国家、省、市、县级地质灾害监测预警站网建设
县级以上国土资源行政主管部门建立地质灾害监测预警体系，会同建设、水利、交通等部门承担地质灾害监测任务，负责业务技术管理，并可受政府委托行使部分地质灾害监测管理职能，发布地质灾害监测预警信息。地质灾害监测机构是公益性事业单位。
（1）国家级地质灾害监测站
国家级地质灾害监测站负责全国性地质灾害专业监测网、信息网的建设与运行工作，并承担国家级地质环境监测任务；承担全国地质灾害预警预报和相关的调查研究工作；拟编全国地质灾害监测规划、计划、工作规范和技术标准；开展科技交流与合作，研究和推广新技术、新方法；承担全国地质灾害监测数据、成果报告的汇总、分析、处理和综合研究，为政府决策部门和社会公众提供信息服务；负责对省（区、市）级地质灾害监测业务的指导、协调和技术服务。
图7.1 全国地质灾害监测预警网格规划图
图7.1 全国地质灾害监测预警网格规划图
（2）省级地质灾害监测站
省（区、市）级地质灾害监测站负责省级地质灾害专业监测网、信息网的建设与运行工作；承担省级地质灾害的预警预报和相关的调查研究工作；受国家监测机构委托承担国家级地质灾害监测任务；编制省级适用的技术要求、实施细则；承担省级地质灾害监测数据和报告的汇总、分析、处理和综合研究工作，为政府决策和公众提供信息服务；负责对市（地、州、盟）级地质环境监测机构进行业务指导。
（3）市（地、州、盟）级地质灾害监测站
市（地、州、盟）级地质灾害监测站负责市级地质灾害专业监测网和信息网的建设、运行和监测设施维护；承担地质灾害的预警预报和相关调查工作；承担省级地质灾害监测机构委托的地质灾害监测任务；承担地质灾害监测数据和报告的汇总、检查、分析研究，为当地政府和社会公众提供信息服务；负责对县级监测机构以及地质灾害群测群防的技术指导和实地培训。
（4）县（市、旗）级地质环境监测机构
地质灾害管理需要，特别是地质灾害严重的县（市、旗），必须建立地质灾害监测站（点），负责本县的地质灾害监测和组织群测群防工作；同时负责监测设施的维护；及时完成监测报告和监测数据的上传。
7.3.2 专业监测骨干网络建设
地质灾害专业监测骨干网络主要指由国家建立的地质灾害监测网络，包括区域性地面沉降和地裂缝监测网、山区城市和重大工程区地质灾害动态监测网、突发性地质灾害监测预警试验区和重大突发性地质灾害单体监测点。其选点原则如下：
1）全国突发性地质灾害易发区的灾害点；
2）威胁重要城市、国家重大基础设施以及可能造成大江大河堵塞的大型突发性地质灾害体；
3）威胁国家级名胜风景区或世界自然、文化遗产区的重要灾害隐患点；
4）贫困地区威胁人口1000人以上，潜在直接经济损失1000万元以上，规模为大型以上的突发性地质灾害。
（1）山区城市和重大工程区地质灾害监测网
对地质灾害发生较频繁、影响范围较大、具有国家级重大工程设施的地区，利用卫星遥感图像定期对地质灾害威胁较严重的城市和重大工程进行监控。
2010年之前，主要监测对象如下：
1）大江大河：对中俄界河、黄河上游主干流、长江上游主干流、雅鲁藏布江等利用卫星遥感图像定期实施灾情监测。
2）南水北调工程：以南水北调西线和中线为主。
3）交通干线：川藏公路、青藏公路、宝成铁路、成昆铁路、南昆铁路、青藏铁路等。
4）管线：西气东输管线、涩宁兰天然气管线、宝成输油管线、汉川天然气管线、中俄输油管线等。
5）城市：重庆市、兰州市、抚顺市、鞍山市、铜川市、大冶市等。
6）矿山：辽宁抚顺煤矿、辽宁抚顺红透山铜矿、黑龙江七台河煤矿、山西太原市西山煤矿、贵州开阳磷矿等具有代表性的自然地理地质条件和环境地质问题比较突出的国有老矿山。
（2）重大突发性地质灾害单体监测工程
1）监测及选点原则：对重大突发性地质灾害的监测，视不同情况区别对待。从防灾减灾角度一般可分为两类：①通过一定的工程措施可以消除灾害隐患，并且具有明显治理效益（治理费用与潜在损失相比）。对这类灾害应及早进行勘查治理，在消除灾害隐患之前必须采取可靠的监测手段对其动态变化进行实时监测，及时发布预警信息，避免造成重大人员伤亡和经济损失。②灾害体特征复杂、灾害征兆不十分突出、难以采取有效措施进行避让或治理的突发性地质灾害隐患点，由国家和地方政府等出资建立专业监测点。也可接受其他部门的委托，对重大工程区（沿线）的突发性地质灾害建立专业监测点。
2）单体监测方案：建立以GPS测量法、钻孔倾斜仪法、地下水动态监测法等监测技术方法为主体的综合监测技术组合体系。包括滑坡地面绝对位移监测系统，滑坡深部位移监测系统，滑坡地下水动态监测系统，滑坡相对位移监测系统，滑坡诱发因素监测系统等监测体系。
2010年之前，完成全国重大突发性地质灾害单体监测网的建设，同时重点做好已发现的分布在13个省（区、市）的50处重大突发性地质灾害隐患点（表7.4）。其中，重庆市滑坡4处，浙江省滑坡4处，云南省滑坡及滑坡泥石流群7处，西藏自治区滑坡3处，四川省滑坡5处、泥石流3处，陕西省滑坡7处，青海省滑坡3处，湖南省滑坡1处，湖北省滑坡1处，贵州省滑坡1处，广东省滑坡3处，甘肃省滑坡6处、泥石流2处的单体监测工程。
表7.4 突发性地质灾害监测点概况
续表
（3）地质灾害监测预警研究试验区
针对我国突发性地质灾害具有区域性、同时性、突然性、暴发性和危害大等特点，结合国土整治规划和资源能源开发，在代表性地区开展地质灾害监测预警示范。在试验区建立自动遥测雨量观测站网，逐步建立试验区滑坡、崩塌和泥石流区域爆发的降雨临界值，为突发性灾害的区域预警提供依据。同时，在试验区开展降雨期斜坡岩土体渗流观测，研究降雨诱发滑坡、崩塌和泥石流的机理。
2010年前，进一步完善和建设三峡库区立体式监测预警示范区。完成三峡库区滑坡、崩塌、泥石流灾害的立体监测网建设，在库区60处地质灾害点实现监测数据的自动采集、实时传输和自动分析；完善库区20个县级监测点建设；完成1∶1万航摄飞行；建立全库区的遥感（RS）监测系统，完成全球定位系统（GPS）控制网、基准网建设。
2010年以前重点在重庆市区、北京市、甘肃兰州市、陕西安康市、四川雅安、云南新平、云南东川、浙江金华市、江西宜春市等地区开展突发性地质灾害监测预警试验研究。
（4）地面沉降和地裂缝监测网
1）国家级地面沉降监测网选址原则：①跨省区的地面沉降灾害区域；②有一定的监测工作和设施基础；③地方政府有积极性，并提供配套资金；④具有较为完善的法规和管理体系。
2）工作部署：2010年之前，重点开展长江三角洲、华北平原、关中平原、淮北平原和松嫩平原地面沉降和地裂缝监测网的建设；2010年以后逐步开展汾河谷地、辽河盆地、珠江三角洲以及全国其他主要城市地面沉降和地裂缝的调查及监测网的建设。
长江三角洲地面沉降和地裂缝监测网包括上海市全部，江苏的苏锡常地区、南通地区和盐城地区南部的三个县（市），浙江的杭嘉湖平原，控制面积近5万km2。
华北平原地面沉降和地裂缝监测网包括北京、天津市的平原区，河北省的环渤海平原区和山东的鲁西北平原，控制面积5万多km2。
关中平原和汾河谷地地面沉降和地裂缝监测网的覆盖范围自六盘山南麓的宝鸡，沿渭河向东，经西安到风陵渡转向北东，沿汾河经临汾、太原到大同，宽近100km，长近1000km，包括渭河盆地、运城盆地、临汾盆地、太原盆地、大同盆地等，涉及近50个（县）市。
7.3.3 群测群防体系建设
突发性地质灾害群测群防网主要针对地质灾害较严重的山区农村，以县为单位，在专业队伍指导下，建立由当地政府领导下的县、乡、村三级群测群防体系。在各级地方政府的组织和领导下，充分发挥各级监测站的技术优势，提高群众的防灾意识和参与程度，完善监测预报制度，到2010年，建成1400个县（市）突发性地质灾害易发区的群测群防网络体系。
（1）群众监测网络建设
1）监测点选定原则：①危险性大、稳定性差、成灾概率高，会造成严重灾情的地质灾害隐患体；②对集镇、村庄、工矿及重要居民点人民生命安全构成威胁的地质灾害隐患体；③一旦发生将会造成严重经济损失的地质灾害隐患体；④威胁公路、铁路、航道等重要生命线工程的地质灾害隐患体；⑤威胁重大基础建设工程的地质灾害隐患体。
2）监测点的建设：根据上述原则确定需要监测的地质灾害隐患点后，由专业调查组及时向当地政府提出监测方案，同时协助搞好监测点的建设工作。①监测范围的确定：除对地质灾害隐患点和不稳定斜坡本身的变形迹象进行监测外，还应把该灾害点威胁的对象和可能成灾的范围，纳入监测范围。②监测方法与要求：对当前不宜进行治理或暂时不能进行治理的隐患点，危害大的应建立简易监测点，同时要对宏观地面变形、滑坡体内的微地貌、地表植物和建筑物标志等进行观察。以定期巡测和汛期强化监测相结合的方式进行。定期巡测一般为半月或每月一次，汛期强化监测将根据降雨强度，每天或24小时值班监测。③监测点的设置：简易监测点一般采用设桩、设砂浆贴片和固定标尺，对滑坡体地面裂缝相对位移进行监测，对危害大的隐患点，如有条件也可用视准线法测量监测点的位移。
3）监测网点的管理与运行：①监测责任落实到具体的单位与个人。被监测的地质灾害隐患点所在的乡（镇）、村和有关单位为监测责任人，在其领导下，成立监测组，监测组由受危害、威胁的居民点或有关单位的群测人员组成。②建立岗位责任制，县、乡（镇）、村应逐级签订责任书。调查过程中，采取多种方式进行宣传与培训，教会监测责任人、监测组成员和群众，如何监测、如何判断灾害可能发生的各种迹象和灾情速报及有关应急防灾救灾的方法。③信息反馈与处理。县（市）国土资源主管行政部门负责监测资料与信息反馈的收集汇总，上报到市（地、州）国土资源行政部门（或地质环境监测站）进行综合整理与分析，省国土资源厅地质环境处（或省地质环境总站）将上报的资料与信息录入省地质灾害空间数据库，进行趋势分析，同时对下一步监测工作提出指导性意见。④预测有重大险情发生时，当地政府和有关单位应立即采取应急防灾减灾措施，同时应立即报告省、市、县政府和国土资源主管部门，派出专业人员赴现场协助监测和指导防灾救灾。⑤建立地质灾害速报制度，按国土资发[1998]15号文附件执行。
4）资料的收集与监测数据的整理：①监测数据包括地质灾害点基本资料、动态变化数据、灾情等。②所有监测数据均应以数字化形式储存在信息系统中，同时，必须以纸介质形式备份保存。③监测点必须进行简易定量监测，并须整理成有关曲线、图表等。应编制有关月报、季报和年报，同时，对今后灾害发展趋势进行预测。④监测数据应按有关程序逐级汇交。
（2）群专结合的预报预警系统建设
1）县（市）国土资源行政主管部门归口管理和指导群众监测网络，负责监测资料与信息反馈的收集汇总。
2）县（市）国土资源行政主管部门的地质环境职能部门应根据气象、水文预报和监测资料进行综合分析，预测地质灾害危险点，并及时向有关乡（镇）、村和矿山及负有对重要设施管理的有关部门发出预警通知。
3）县（市）国土资源行政主管部门负责组织各乡（镇）、矿山、重要设施主管部门编制汛期地质灾害防灾预案。编制全县（市）汛期地质灾害防灾预案，并负责组织实施。
4）县（市）国土资源行政主管部门负责组织地质灾害防治科普宣传活动和基层干部培训工作。
7.3.4 地质灾害监测预警信息网建设
地质灾害监测预警与防治数据是国家与地方进行地质灾害防治，保障社会与经济建设的重要信息，具有数量大、更新快、用途广等特点。通过信息网的建设，实现数据的采集、存储、分析和发布，切实做到为政府、研究人员和社会提供所需的地质灾害信息，为国家经济建设宏观决策提供基础的科学依据。
到2010年，在完善中国地质灾害信息网与各省地质灾害信息网及部分地（市）地质灾害信息网的同时，建成集地质灾害监测、地下水环境监测等为一体的全国地质灾害监测信息系统，实现地质灾害监测数据的自动采集、传输、存储、数据管理、查询、应用和信息实时发布系统。
到2020年，以科学技术为先导，不断完善全国地质灾害监测信息系统，结合气象、水文、地震等相关因素，建成多专业领域、多信息处理技术的信息系统；全面提升我国地质灾害监测信息水平，满足社会和民众对地质灾害信息的需求，实现远程会商、应急指挥等重要决策功能。
地质灾害监测预警信息系统建设依托于各级地质灾害监测机构，具有统一要求、统一流程、分级管理等特点，是一个与现代计算机技术紧密结合的系统工程。本书在第11章（全国地质灾害防治信息系统建设规划研究）全面讨论了包括地质灾害监测预警信息系统在内的整个地质灾害防治信息系统的建设问题，本节不再赘述。
7.3.5 突发性重大地质灾害应急反应机制建设与远程会商应急指挥系统建设
（1）应急反应机制建设
从现在（2004年）起，国家、各省（区、市）要组建以省国土资源行政主管部门为指挥中心，以地质环境监测总站（院、中心）为主体，地（市、州）、县（市、区）国土资源行政主管部门和地方专业队伍协同作战的地质灾害监测预警应急反应系统。
1）应急反应系统要配置必备的应急设备，每年汛前对防灾预案中地质灾害隐患点的主要县（市）进行险情巡查，重点检查防灾减灾措施、群测群防网络、监测责任制是否落实到位，并对主要灾害隐患点进行险情巡查，汛中加强监测，汛后进行复查。
2）发现险情和接到险情报告能在最短的时间内赶到现场，进行险情鉴定，同时能够及时对灾害进行动态监测、分析，预测灾害发展趋势，根据灾害成因、类型、规模、影响范围和发展趋势，划定灾害危险区，设置危险区警示标志，确定预警信号和撤离路线，组织危险区内人员和重要财产撤离，情况危急时，强制组织避灾疏散。
3）接到特大型和大型地质灾害隐患临灾报告，指挥部办公室会同相关部门，迅速组织应急调查组赶赴现场，调查、核实险情，提出应急抢险措施建议。
（2）突发性重大地质灾害远程会商与应急指挥系统建设
随着国家经济建设规模的日益扩大和人民生活水平的不断提高，地质灾害造成的损失日趋突出，地质灾害的防治工作必须针对重大地质灾害及时作出反应，提出科学的决策意见，及时指挥应急处理工作。
突发性重大地质灾害远程会商及应急指挥系统，是针对突发重大地质灾害的预报和应急指挥，在建立地质灾害综合数据库的基础上，构建连接国务院国土资源主管部门、地质灾害数据中心与重点地质灾害发生区的远程会商和应急指挥网络化多媒体环境及地质灾害应急数据传输环境，形成一套信息化的地质灾害远程会商和应急指挥工作流程。
其主要工作内容如下：
1）对重大地质灾害预报和应急指挥相关的信息进行提取、加工、整理、集成与分析，建立地质灾害综合数据库。信息内容包括地理、地质背景数据；气象分析数据；地质灾害调查与监测数据；地质灾害情况资料；救灾条件信息等。
2）建立地质灾害信息发布平台。开发和建设重大地质灾害信息预报与应急指挥相关的动态信息发布系统、空间信息提取与发布系统、多媒体信息发布系统。
3）构建地质灾害远程会商和应急指挥的网络和多媒体运行环境。包括多点、多级视频会议系统、大屏幕显示系统及有关音像、电话系统；国家与重点地质灾害区域之间的网络信息传输系统；构建地质灾害重点区域应急调查数据快速传输环境。
4）研究与制定形成一套地质灾害远程会商和应急指挥系统工作规范。分析地质灾害远程会商和应急指挥工作的特点，提出地质灾害远程会商和应急指挥系统工作的模式，建立一套相关的工作规范。
依托监测示范平台深化灾变机理研究切实提高地质灾害防灾减灾水平
我国是一个地质灾害多发的国家,崩塌、滑坡和泥石流等常见灾害发生的地域广、频率高,具有较强的破坏性。研究表明,除地质构造及人类活动外,气象条件也是形成地质灾害的一大原因,暴雨或连续降雨常常是触发地质灾害的直接因素。因此,如何通过对雨情的监测提供可靠的地质灾害预警资讯,成为一项重要工作内容。
1.地质灾害预警报系统概述
目前,在气象部门的协助下,许多地区的国土资源部门都相继建立了地质灾害预警预报系统。灾害的风险预报是指在收集和集中监测资讯的基础上,进一步分析地质灾害及次生、衍生灾害等可能对社会经济、群众生活所造成的影响,提前释出风险预报,并为 *** 部门、有关单位及广大民众提供应对的措施和指导。气象监测***特别是雨量监测***系统和基于WebGIS的地质灾害预警系统组成的地质灾害预警预报平台,在突发性地质灾害的预测和防范中起到了关键性的作用[1]。
1.1预警报系统的建设目标
预警报系统的目标是建设一个时效高、预警报资讯内容全面且准确可靠的地质灾害预警报体系,为相关 *** 部门的决策和灾害地区群众的减灾措施提供科学、及时、有效的资讯指导。充分利用现代化建设的成果,在已获取的大量气象探测和灾害性天气监测资讯的基础上,对资讯进行存贮、处理和分析,建立地质灾害预警报服务平台和流程,根据决策服务的要求,提供连续无缝隙的地质灾害预警报资讯[2]。
1.2预警报系统的工作流程
地质灾害预警预报系统主要由监测系统和预警报系统2部分组成。启动气象资讯收集、地质灾害资讯收集以及资讯释出自动生成等模组后,通过实时监控雨情,一旦降水因子达到相应的监测指标,系统即可在决策中心进行资料分析,生成地质灾害预警等级,并在确定资讯释出后,利用简讯、广播、电视、网路等媒介按照预警等级对特定部门及相关群众释出警报资讯。
2.地质灾害预警报系统的组成及实现
基于WebGIS的地质灾害预警系统中,灾害资讯的汇集及预警平台是资料资讯处理和服务的核心;气象监测系统具有雨情报汛、预警等功能;群测群防预警系统则包括预警释出、警报传输和资讯反馈功能[3]。要实现地质灾害预警系统的正常运转,应注意以下几个方面:
2.1建立高效稳定的应用平台
高效稳定的应用平台为整个地质灾害预警系统的正常运作提供强有力的支撑,对提高系统的稳定性具有至关重要的作用。良好的应用平台依赖于完善的资料资讯、高科技的硬体装置、成熟的先进软体环境及规划合理的结构设计。
资料库是地质灾害预警报系统的核心部分,除实时采集和释出的雨量资料、预报雨量资料、雷达图、卫星云图和台风资讯等气象资料外,当地行政区域图、区域地理资讯及区域内的群众资讯等,都是资料库的重要组成部分。软体系统应由使用者介面、后台管理系统、资料交换平台***EAI***、后台管理应用核心构件群、WebGIS元件、Microsoft.NET应用伺服器平台及其他系统组成。先进、灵活、适用的软体架构符合管理资讯化的要求,以构件化设计为核心,实现事件触发、资料驱动、引数设定的开放可行的地质灾害预警预报系统管理平台。
2.2保证系统的安全性
预警预报系统将为防灾减灾的决策提供重要的依据和指导,因此,必须保证其安全性和权威性,安全是系统设计的关键[5-6]。首先,在设计中要充分考虑到网路安全的问题;其次,注重系统的整体维护是延长系统使用寿命的重要保障。此外,地质灾害预警预报系统与其他相关系统的联络均以特定的介面程式来实现,当地质灾害预警预报系统或相关系统出现故障时,不会出现系统间的相互影响。在系统的执行中,应保留详细的操作日志,出现问题可以查明错误原因,及时恢复,并为系统的科学评价提供依据。
2.3科学合理的灾害等级划分
灾害等级的划分关系到预警报启动的决策、预警报资讯的释出范围及释出物件等,在地质灾害预警报系统中,需要给予特别的重视[4]。依照国土资源部制定的地质灾害预报等级标准,预报等级可分为5级:一级为可能性很小;二级为可能性较小;三级***注意级***为可能性较大;四级***预警级***为可能性大;五级***警报级***为可能性很大。从预警报系统的角度分析,一级和二级灾害没有实际预警意义,预警工作由三级开始启动,应围绕三至五级地质灾害开展防灾减灾工作。
3.小结
综上所述,地质灾害预警预报系统的建设和维护是一项长期工作,涉及的部门多、范围广,须参考的因素多而复杂。因此,必须在工作中不断地总结经验,并在各部门的积极配合下,建立顺畅的资讯链,为相关部门和群众提供即时的、权威的、人性化的资讯指导,将地质灾害的影响降到最低。
全国地质灾害防治信息系统建设的主要任务
中国地质环境监测院
我国西南、西北及东南沿海地区地质环境问题突出,重大地质灾害事件频发。地质灾害已经成为上述区域经济社会可持续发展和全面建设小康社会的制约因素。近10年来,国土资源大调查项目部署的地质灾害监测预警示范工作,立足于区域地质灾害调查、区域地质灾害分布发育与成灾规律研究,针对不同的地质环境背景条件,运用多种地质灾害监测手段,开展以滑坡、泥石流地质灾害变形特征研究、地质灾害主控因素研究、成灾机理研究为主要内容的区域地质灾害监测预警信息平台建设,探索建立群专结合的地质灾害监测预警示范区。截至目前,已经建立强降雨型、台风型、黄土型等不同地质环境条件的监测预警示范区11个,研究成果在提高区域地质灾害防灾减灾工作方面成效显著。
一、确定了预警判据,提高了工作区地质灾害预警预报的准确性
以监测预警示范区地质环境、人类工程活动、气象以及1:10万山区丘陵县(市)地质灾害调查、1:5万地质灾害详细调查资料为基础,建立地质灾害基础信息数据库。系统分析当地地质环境条件和历史灾情,结合多年典型灾害点雨量、形变、压力等实时监测数据,提出了示范区地质灾害突发的预警判据。深化区域地质灾害监测预警方法研究,提高了预警预报精度,满足了示范区地质灾害防治工作的需求。
二、及时发布预警信息,为当地民众生命安全和生产活动保驾护航
一是选取重大地质灾害隐患点,部署专业监测网络,开展实时监测预警,并以此为依托,指导当地的群测群防体系建设;二是开展受地质灾害隐患威胁的房前屋后的地质环境调查,开展搬迁避让新址的地质环境安全评价,为当地国土资源主管部门的地质灾害管理提供了有力的技术支撑;三是及时处置工作区内新发生的地质灾害险情;四是针对工作区内不同对象,开展有关地质灾害防灾避险科普知识的科普培训工作,提高了示范区内地质灾害防治工作者和老百姓防灾避险的意识和能力。如2008年11月,云南省新平县示范区的哀牢山东麓南恩河上游小团山发生滑坡,涉及土方量约6万立方米,可能堵塞南恩河形成泥石流,威胁下游戛洒镇500余人的生命和财产安全。新平县政府紧急成立以副县长为首的应急领导小组,针对可能出现的险情是否连夜撤离500余人进行紧急会商。示范区技术人员作为专业技术队伍,根据现场应急结果,综合分析滑坡变形特征及周边地质环境条件、实时降雨情况和未来两天的天气预报,认为该滑坡暂不会形成堰塞湖,在县委确定立即搬迁受威胁人员的情况下,果断提出暂不撤离受威胁人员的建议,应急领导小组认真会商后采纳了建议,避免了大规模迁移安置老百姓的工作,稳定了人心。
三、示范区研究成果,提高了地质灾害防治工作水平
地质灾害监测预警示范工作开展以来,吸引了国内地质灾害防治工作者到示范区参观学习,开展技术业务交流和现场考察,对建立地质灾害监测预警体系起到了极大的推动作用。如,2010年10月31日,全国地质灾害防治“五条线”建设现场会在雅安召开,来自全国31个省国土资源厅、地质环境监测站(院)的代表参观了雅安地质灾害监测预警示范区的建设情况。2009年、2010年全国地质灾害监测预警技术交流会分别在云南新平示范区(图1)和福建德化示范区召开。2011年5月,云南省地质灾害防治工作会议在云南新平示范区召开,全省各个州市、县国土资源局系统的地质灾害防治相关工作人员参观了地质灾害监测预警试验基地。此外,西藏自治区国土资源厅、湖南株洲国土资源局和气象局、云南省个旧市国土资源系统、亚太地区地质灾害早期预警与会专家等相关部门和技术人员先后到云南新平示范区进行业务交流和技术研讨(图2)。
图1 全国地质灾害监测预警技术交流会在云南新平示范区召开
图2 国内外专家学者在滑坡监测现场进行技术交流
崩塌滑坡实时专业监测技术
11.5.1 数据综合一体化管理系统的建设
（1）总体框架
数据综合一体化管理系统总体框架是：依托地质灾害调查、地质灾害监测等工作体系和分布式网络体系，各项数据资源按照统一的标准和一体化结构进行综合，在不同应用功能的管理系统的相互协调下为地质灾害防治提供有效的数据和综合数据的管理能力。在数据库基础之上，以地质实体为目标，以统一标准的数据模型或数据组织方式连接各种信息，形成一个在空间和时间上连续分布的综合信息框架，即尽可能地包含所有信息，包括潜在有用信息，又能方便快速选取。同时，充分考虑“分层”在空间数据组织中的作用，通过开展面向对象的整体数据模型研究，建立面向空间拓扑关系的数据组织方式，建立直接面向空间实体及其空间关系和语义关系的数据模型；建立基于空间实体的空间索引机制；突破传统的地图组织模式，以独立、完整，具有地质意义的实体及空间关系为基本单位进行数据的组织和表达；提供与其他系统的数据交换能力。总体框架如图11.4所示。
图11.4 数据综合一体化管理系统总体框架图
（2）数据库的建设
数据综合一体化管理系统的建设以地质灾害防治综合数据库建设为核心，使数字化信息能够有效积累并逐步满足地质灾害防治工作的需求。地质灾害调查、评价和动态监测工作的开展已经形成了大量的、有用的信息，在不同时期的经济发展中起到重要的作用。在信息化快速发展的今天，通过基础数据库的建设，完成整个信息化的基础工作，形成一切工作信息采集和综合成果信息的汇集中心，就是依托现代信息技术和大型GIS技术，结合地学信息的语义、多时空性、多数据源、多存储格式等特点，将地质灾害各种信息数字化，通过建立地质灾害防治数据库，为地质灾害防治信息化建设的每个环节提供可靠的数据基础。
数据库的建设依托现有地质灾害调查专业管理体系和分布式网络体系，各项数据资源按照统一的标准和一体化结构进行综合，在不同应用功能的管理系统的相互协调下为地质灾害工作提供有效的数据和对数据的综合管理能力。
地质灾害防治数据体系如表11.1所示。
表11.1 地质灾害防治数据体系
地质灾害防治数据库建设，是整个地质灾害防治信息系统的重要组成部分，也是地质灾害防治工作的基础性的核心工作，是地质灾害调查工作、地质灾害动态监测工作、地质灾害防治管理等项工作的信息汇集中心、数据管理中心和信息发布中心。
（3）数据综合一体化管理平台的建设
主要功能包括以下几个方面：
1）空间数据组织、存储、管理、交换与分发功能。数据组织直接面向空间实体及其相互关系；实现多源空间数据的装载与融合；符合地球空间数据交换格式；具备空间数据仓库机制；具有不同尺度空间数据互动机制；实现TB级以上空间数据管理；具有元数据库机制；实现空间数据的高效压缩、还原；实现矢量、影像、格网、数字高程模型（DEM）数据的互动与融合；具有高效的空间索引与检索机制。
2）空间数据处理与分析功能。突破以图层为基础的处理模式，实现跨图幅计算；支持空间数据的长事务和原子事务管理；实现扩充的空间关系运算，配备具有空间查询能力的结构化查询语言；支持联机空间事务处理和联机空间分析处理；实现低计算复杂性的空间拓扑叠加、缓冲分析、网络分析以及常用模型；支持特定线状、面状地物的自动或半自动提取；能够实现基于版本管理和增量存储的时空数据处理。
3）网络支持功能。支持局域、广域网络环境空间数据处理和跨平台计算；具有多用户空间数据同步处理机制，支持空间数据的远程过程调用；支持基于万维网（Web）技术的信息发布；具有网络环境下的多级分布式协同工作机制。
4）三维空间数据处理及可视化功能。实现大范围空间数字高程模型生成；实现大范围的快速显示、多角度观察和表面量算；实现快速三维动态建模。
（4）数据管理、维护系统的建设
数据库管理维护体系的建立是整个数据建设的重要组成部分之一。在数据库管理维护体系中，要完成对数据库建设全过程控制，从多源数据的一体化组织到数据的传输与交换、数据检验及质量控制，在数据仓库技术、大型地理信息系统技术和多源一体化信息整合技术的支持下，按照不同的应用目标，形成功能齐全的多级分布式数据库管理维护体系，其结构如图11.5。
图11.5 数据库管理维护系统结构图
11.5.2 地质灾害调查信息系统的建设
（1）系统的主要目标
地质灾害调查信息系统建设的主要目标是，实现地质灾害调查的数据采集、数据管理、综合处理等全过程实施信息化，使地质灾害调查工作能够有效、快捷地应用地理信息系统、卫星定位系统、遥感技术，使地质灾害调查信息的综合处理能力得到提高，实现地质灾害调查数据采集和综合处理的标准化及数据快速处理，把地质灾害调查的传统工作方式转变为现代数字化工作方式，提升调查工作的技术水平，为实现野外采集、数据传输、数据综合及信息服务的地质灾害调查流程信息化奠定基础。
（2）系统的组成与总体框架
地质灾害调查系统主要由野外采集系统与室内桌面处理系统组成，总体框架如图11.6。
图11.6 地质灾害调查系统的总体框架图
（3）系统建设的主要工作内容
1）基于地质调查移动计算机，选用掌上机或平板电脑，集成GPS技术、移动数据传输技术和地理信息系统等技术，根据地质灾害野外调查数据模型，建立野外数据录入系统、调查点定位系统、数据移动传输系统、野外素描图编绘系统及多媒体影像编录系统。
2）建立野外数据综合管理系统。提供野外调查线路设计、野外调查工作部署、野外调查数据接受，野外数据集成管理及数据综合分析处理等功能。
11.5.3 地质灾害动态监测信息系统建设
（1）系统的目标与主要框架
地质灾害动态监测信息系统是集监测信息采集、数据传输、数据汇总的多级应用系统。其构建于地质灾害数据传输多级网络系统之上，主要由遥感解译系统、监测数据获取系统、数据传输系统及数据汇总和处理系统组成。系统建设的主要目标是，为整个地质灾害防治工作快速、准确地输送地质灾害动态监测数据。尤其是通过遥感解译的建立，通过遥感信息的快速解译，提出防灾、减灾建议，为抢险救灾提供决策服务，提高地质灾害防治工作的科学性、准确性，以达到减灾防灾的目的。系统主要框架如图11.7所示。
图11.7 地质灾害动态监测系统主要框架图
（2）地质灾害动态监测信息系统的主要任务
1）通过专项研究，建立遥感解译标志数据库和解译模型方法库。建立基于通用遥感处理系统和地理信息系统平台之上的地质灾害防治遥感解译系统。
2）地质灾害监测仪器信息标准化和接口改造。优选典型的地质灾害监测仪器设备，改造数据采集接口，开发数据接口程序，建立规范化仪器设备数据接口标准和数据交换协议。
3）建立监测数据传输系统，形成有线网络传输和无线网络传输的数据交换传输系统，实现标准化、网络化监测数据传输协议和监测数据通信设备协议，支持TCP/IP网络、GPRS和GSM、CDMA，以及卫星线路等网络的传输协议；提供单个监测数据的连续传输/接收功能和批量数据传输/接收功能；建立完善的网络安全认证和数据加密系统。
4）建立地质灾害监测数据网上录入系统。支持群测群防监测信息和地质灾害灾情速报和综合管理。
5）监测数据管理服务系统。建立以空间数据库为核心的网络化监测数据管理系统和监测设备管理系统，提供基于时间序列的数据采集传输数据库接口、数据组织与管理功能，提供基于监测点的动态数据存储、图形显示、仪器管理等功能。
11.5.4 地质灾害防治管理信息系统建设
全国地质灾害防治规划是加强地质灾害宏观管理的重要手段，是国家地质环境主管部门依法对地质环境调查与地质环境保护进行监督管理的依据。地质灾害防治管理信息系统建设的总体目标是，在规划成果基础之上的，以数据库建设为核心，对地质灾害规划成果进行科学的管理和合理利用，实现地质灾害规划数据网络体系的共享，辅助地质灾害防治规划的制定和动态跟踪管理，提高规划成果的应用效率，为规划管理水平的进一步提高提供技术支持和信息化服务。地质灾害防治管理信息系统是地质灾害防治信息系统重要的应用系统之一。
系统总体框架如图11.8所示。
图11.8 地质灾害防治管理信息系统总体框架图
11.5.5 地质灾害防治决策支持与综合评价预警系统建设
（1）系统的目标与总体框架
开展地质灾害防治决策支持系统建设，促进地质灾害调查、评价及防治工作的高效运行与科学管理。地质灾害综合评价预警系统根据主要地质灾害发育分布规律，致灾特点及其对人类生活和社会经济活动的影响程度，在分析研究地质灾害规律和典型地质灾害点（区）监测数据的基础上，通过建立地质灾害数据库，利用信息技术对地质灾害的基础数据和动态数据进行分析研究，探索地质灾害分析预警的技术途径，逐步建立符合国情的地质灾害防治决策支持系统，在实现区域评价、单体预测的基础上，建立综合评价系统，最终实现地质灾害的预警预报目标。
地质灾害防治决策支持系统是以数据仓库（Data Warehouse）技术为基础，联机分析处理（OLAP）和数据挖掘（Data Mining）工具为手段（DW+OLAP+DM=DSS）的一整套可操作、可实施的整体解决方案，建立可连接多个异构数据源（如：Informix，Oracle，DB2，Sybase，SQL Server）的数据处理系统。通过地质灾害分布规律及地质灾害发生机理的研究，利用地理信息系统（GIS）的多源数据处理能力以及数据综合叠加分析能力，建立地质灾害决策支持系统。通过系统的建立进一步挖掘现有各种数据的潜力，提供关键指标分析、重要灾种分析、重大事件分析、风险评估、风险预警等功能，提供多方位、多层次、多视觉的信息处理。
地质灾害综合评价预警系统主要由区域地质灾害预警分析系统和单体地质灾害预警分析系统组成。
区域地质灾害预警分析系统，采用区域地质灾害主要控制因素评价与地质灾害风险评价相结合的方法，通过建立地质灾害区划分析评价模型、地质灾害主要控制因素评价模型、地质灾害风险评价模型、地质灾害易损性和危害度评价模型等，建立相应的评价指标体系，最终实现对区域地质灾害的分区评价。
单体地质灾害预警分析系统，是对某一灾种基础地质资料、监测数据及相关环境背景资料进行深入分析，研究其灾害形成机理，建立数学分析计算模型，预测其危险性，以控制防灾减灾措施。主要建立滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂缝、岩溶地面塌陷等灾种的预警分析体系。
地质灾害综合评价预警系统总体框架如图11.9所示。
图11.9 地质灾害综合评价预警系统总体框架图
（2）地质灾害综合评价预警系统的主要任务
1）以各类基础数据库和地质灾害动态监测数据库为基础，建立我国主要地质灾害评价数据库。
2）总结已有的地质灾害分析、评价、预测技术方法与成果，以专业分析评价模型为基础，通过对典型和重要地质灾害的实地调查研究，提出地质灾害预测方法和模型，并根据科学技术的发展，不断更新和提高。
3）建立完善地质灾害预警分析指标体系，建立模型方法库。
4）通过分析研究，逐步建立区域性和典型地质灾害体的预警分析系统。
11.5.6 建立突发性重大地质灾害远程会商及应急指挥系统
随着国家经济建设规模的日益扩大和人民生活水平的不断提高，地质灾害造成的损失日显突出，地质灾害的防治工作，必须针对重大地质灾害及时作出反应，提出科学的决策意见，及时指挥应急处理工作。
突发性重大地质灾害远程会商及应急指挥系统，是针对突发重大地质灾害的预报和应急指挥，在建立地质灾害综合数据库的基础上，构建连接国务院国土资源主管部门、地质灾害数据中心及重点地质灾害发生区的远程会商和应急指挥网络化多媒体环境及地质灾害应急数据传输环境，形成一套信息化的地质灾害远程会商和应急指挥工作流程。
其主要工作内容如下：
1）对重大地质灾害预报和应急指挥相关的信息进行提取、加工、整理、集成与分析，建立地质灾害综合数据库。信息内容包括地理、地质背景数据；气象分析数据；地质灾害调查与监测数据；地质灾害情况资料；救灾条件信息等。
2）建立地质灾害信息发布平台。开发和建设重大地质灾害信息预报与应急指挥相关的动态信息发布系统、空间信息提取与发布系统、多媒体信息发布系统。
3）构建地质灾害远程会商和应急指挥的网络和多媒体运行环境。包括多点、多级视频会议系统、大屏幕显示系统及有关音像、电话系统；国家及部门应急指挥中心与重点地质灾害区域之间的网络信息传输系统；构建地质灾害重点区域应急调查数据快速传输环境。
4）研究与制定形成一套地质灾害远程会商和应急指挥系统工作规范。分析地质灾害远程会商和应急指挥工作的特点，提出地质灾害远程会商和应急指挥系统工作的模式，建立一套相关的工作规范。
地质灾害远程会商及应急指挥系统结构如图11.10所示。
图11.10 地质灾害远程会商及应急指挥系统结构图
11.5.7 地质灾害防治信息快速传输网络系统建设
建立支持地质灾害调查与监测数据传输、信息交换和共享的网络支撑体系。利用国家高速宽带信息网，构建支持地质灾害调查与监测数据传输、信息交换的信息网络，形成纵向连接国家、省（区、市）和部分重点地质灾害监测区工作单位，横向连接政府其他部门和有关单位的网络系统（图11.11）。
地质灾害防治信息及其相关信息充分显示了其多元性、时空性和复杂性的特征，这就说明信息化工作不可能以集中管理方式一蹴而就，所谓的信息一体化集成，可定义为多元信息能从其产生的源头主动或被动地任意转移到需要此信息的场所，而且这个转移过程应该是顺利、准确和及时的。为了实现这个过程，一方面应保证在复杂条件中信息发布点和信息收集点之间有顺畅的信息物理通道，另一方面，应保证在复杂条件中大量的、散布的、异步的、异构的信息处理点能相互协调、有序、同步地进行信息交流。数据信息的网络化为实现信息一体化集成提供了基础。网络化面临两大任务：首先将整个工作过程的每个信息采集点纳入信息网之中；其次，提供必要的应用软件工具，及时、准确地提取、处理信息。因此，建立支持地质灾害防治信息传输、交换的网络系统的两项主要任务是：第一，构筑覆盖专业工作的信息传输网；第二，支持满足地质灾害防治工作应用需求的应用软件系统运行。
图11.11 地质灾害防治信息快速传输网络结构图
地质灾害防治信息传输网络以多级分布数据控制体系为原形，是以地理分布为基准，以工作和专业职能为依托，形成分级管理体系。各级系统采用数据库支持下的应用结构，各系统按照不同的软、硬件层次级别进行组合，由高速网络系统进行连接，形成层次结构，各级系统按照统一标准存储和管理数据。信息源所产生的数据先在基层系统按照统一的数据指标体系和标准加工整理，根据需求传递给上一层，保证数据快速采集和不断更新，以便不同的应用系统存储和应用。
系统网络环境采用成熟和稳定的技术，公用网络和专用网络相结合，在充分保证网络带宽和网络安全的条件下，建设低成本、易维护、稳定可靠的计算机网络系统。根据信息存储、管理和应用的需求，对各级网络系统配备不同的设备，以满足信息网运转的基本要求。国家级网络中心与省级系统的连接采用专线和公网两种方式进行，专线连接主要以HDSL宽带连接，公网方式则根据当地条件以HDSL或静态IP地址的ADSL或宽带形式为主。最低保证带宽要求为2M。通过公网连接的中心考虑数据加密机制和防火墙技术，确保数据传输和网络安全。数据中继站的连接可根据情况以公网和数据保密为基础，采用卫星通讯、GPRS、ADSL或宽带等多种形式。监测采集设备入网以GSM、CDMA网或拨号等进行实时数据传输。
地质灾害防治信息网络中心的主要功能：
1）存储和管理全国基础性、战略性地质环境基础信息；
2）为国家和政府其他部门提供数据交换平台；
3）通过数据专线连接至国土资源部和中国地质调查局网络中心；
4）连接至各省，成为地质环境信息综合管理平台；
5）提供地质灾害防治综合评价及预警预报平台；
6）提供地质环境综合信息发布平台。
省级数据交换中心的主要功能：
1）负责存储和管理本省范围内的地质环境信息；
2）汇总本省范围内地质环境信息；
3）上交国家级及区域性、战略性地质环境调查数据和地质灾害监测数据；
4）提供专项信息、综合信息发布平台及应用服务节点。
省级数据交换中心的主要功能是依存于现行的动态监测体系，负责采集、整编地质环境基础数据和调查监测数据，负责按照统一的标准汇交数据。
11.5.8 地质灾害防治工作信息化标准的研究和制定
加强地质灾害防治标准的研制、贯彻与应用，保证地质灾害防治信息系统建设的协调性发展。标准化作为一种有效和必要的现代化管理手段，在保证协调发展，增强科技实力，实现科技成果向生产力转化等方面的作用越来越显著。随着信息时代的到来和发展，其对标准化的依赖程度将越来越大。目前，许多国家不仅十分重视开发利用各种信息和技术资源，同时对标准化的研究和制定也极为重视。
地质灾害防治标准化制定的原则是，根据国家信息化发展的要求，围绕国土资源信息化发展的总体目标，遵循国土资源信息化指导方针，充分吸收国内外先进经验，在已有国家标准和行业标准的基础上，建立能够使地质灾害防治工作实现信息化的有效的、操作性强的各项标准，为实现地质灾害防治信息系统建设提供强有力的技术支撑。
值得指出的是，在制定地质灾害防治工作信息化相关标准的过程中，特别要注意与国土资源部和中国地质调查局相关规程、规范保持一致。对涉及已有标准的交叉数据，应严格按有关规定无条件地引用相关标准，以保证国家标准的严肃性和一致性。在所涉及的相关专业数据尚无标准或标准中不存在相关内容的，建议应采用下述原则：
1）对无标准专业的相关数据，按标准编制原则制定临时标准；
2）对有标准而无相关内容的数据，按其给定的扩充原则进行扩充，并通知有关标准化管理部门给予确认。
地质灾害防治标准化的制定，应以《国土资源信息化标准指标体系》、《国土资源信息标准参考模型》、《国土资源信息核心元数据标准》、《国土资源信息高层分类编码及数据文件命名规则》等标准作为指导标准，重点研究和制定以下标准：
1）“地质灾害领域数据模型”；
2）“地质灾害实体定义规则”；
3）“地质灾害防治图式、图例表达规则”；
4）“地质灾害评价、预警分析指标体系”；
5）“地质灾害防治规划数据格式标准”；
6）“地质灾害防治数据存储、管理规则”；
7）“地质灾害防治数据质量控制标准”；
8）“地质灾害监测仪器设备数据交换标准”；
9）“地质灾害群测群防监测信息采集标准”；
10）各类指导地质灾害防治相关数据库建设的数据格式及工作指南。
一、内容概述
1.成果简介
实时监测（Real-Time Monitoring，RTM）就是远程连续即时观测，实时监测技术即实现实时监测所依赖的技术集合。RTM最主要的特点是实时性，即远程的管理层（或公众）能够在第一时间获取灾害体的所有监测信息，快速分析并做出科学决策。这些信息的获取过程是自动的，无须人工干预。显而易见，实时监测技术可以最大限度地解放劳动力，减小观测误差，降低运营成本。由于RTM具有全程自动化的特点，因此可以轻易做到连续、跟踪观测，将数据的采集周期设置得很短，如1h，或者更短，这对于跟踪崩塌、滑坡等突发性地质灾害的变形过程，提高预警时效性，避免重大伤亡具有重要的意义。同时，密集连续的多元监测数据能够为灾害体变形机理认识、力学机制分析及防治对策研究提供大量有价值的信息，从而支撑重大科学问题研究。
2003～2005年，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在三峡库区巫山县新城建立了国土资源部地质灾害实时监测预警示范站（简称“巫山示范站”），解决了实时监测系统建设中数据自动采集、远程无线传输、网络实时发布等系列关键技术问题，搭建了具移植性、扩展性的实时监测系统平台，对数个滑坡实施了长期实时监测。在不断改正完善后，实时专业监测技术逐步成熟，具备了向其他领域和区域推广的条件。
2.基本原理
如图1所示，实时监测系统由监测网点、数据采集系统、数据传输系统、数据处理与发布系统以单链结构组成。
图1 实时监测系统架构
数据采集系统用于收集和临时储存各类监测数据，由与监测仪器配套的采集仪或通用型数据采集设备来实现。其前端连接各种监测仪器，后端可通过标准接口，直接下载监测数据，或通过数据传输系统与远程控制中心通信。数据采集系统在接受监控中心的控制指令后，调节采集参数，定时采集并及时向监控中心发送数据，其角色相当于一个“中转站”。为了保证数据安全，采集系统要对原始数据进行备份。
数据传输系统用于完成数据采集仪—监控中心—管理层（公众）之间的数据“搬运”任务。实际上，监控中心—管理层（公众）之间通常利用国际互联网，通过发布系统来实现（图1），所以狭义上的数据传输指数据采集仪—监控中心之间（即灾害体至监控中心）的数据传递。按照灾害体和监控中心空间距离的长短，数据传输分为近距离数据传输（一般低于1km）和远程数据传输两种类型。按传输介质，数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。常用的远程数据传输方法如图2所示。有线传输由于要架设通信线缆，线网零乱，易损难修，在距离较长时信号的衰减还可能导致传输失败，弊端甚多，因而逐渐被无线传输方式取代。远程无线传输的最大优势在于不受空间距离限制，依托现代无线通信技术，监控中心可以设立在全球任何地点，系统可以做到无限扩展，信息可以得到集中处理、公布，从国家层面来说，这种优势所带来的意义是巨大的。数据传输的可靠性取决于无线网络的信号强度、速度和控制程序的容错能力。实践证实，在无线网络覆盖、信号强度良好的情况下，传输的错误率和稳定性是能够符合要求的。
图2 常用远程数据传输方法
监测数据在监控中心服务器上集中处理，包括原始数据转换计算、数据库录入、二次加工、综合分析评价等，利用数据伺服处理程序来实现。为保证信息能够得到即时处理并快速反馈出去，需要建立相应的监测信息管理分析系统和网络实时发布系统。底层数据库是信息管理分析系统的基础支撑，用于管理监测台站、监测钻孔、监测点等基础信息和各种类型的监测数据，以B/S架构为信息发布系统实时提供源数据；监测信息发布系统以WEB主页的方式为管理层（或公众）提供灾害体的全部信息，其中最核心的是实时监测数据、曲线等动态信息。
需要特别指出的是，实时监测技术的目的是提高监测的时效性，而非有效性。合理有效的监测网始终是监测系统的核心，其有效性取决于设计者对滑坡的研究与认识程度。崩滑灾害常用的监测方法包括变形监测、压（应）力监测、地下水动态监测、影响因素监测和宏观地质观测，需视灾害体地质条件有针对性地进行监测方法组合和监测网络布设。
3.技术特点与技术指标
实时监测技术通过系列技术集成，使监测数据采集、传输、处理、发布等过程自动化，并相互配合、协同工作，具有如下主要技术特点：
1）全程自动化，无须人工值守。
2）信息滞后时间极短，一般小于1h，所见即所得，可连续跟踪监测。
3）无人工误差，错误率低。
4）可在全球任意地点实时查看监测数据，下达采集控制指令，远程遥测。
5）具移植性，系统可方便移植至其他行业开展实时监测。
6）具扩展性，实时监测系统平台可不断纳入新的监测站点。
7）运行成本低，省时省力。
二、应用范围及应用实例
1.应用范围
实时监测技术除应用于崩塌、滑坡等突发性地质灾害监测预警外，亦可用于火山、地震、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害监测和早期预警。在大气环境、海洋环境、矿山环境、断裂构造活动、地下水动态及污染防控等领域均可移植应用。
实时监测技术在巫山示范站示范应用后，在雅安、哀牢山、华蓥山、延安等多个地质灾害预警示范区得到了不同程度的应用；在三峡库区望霞危岩、羊角危岩体应急监测中，充分利用中国地质调查局水文地质环境地质调查中心实时监测平台，做出了两次成功的预测预报，取得了良好的减灾效果，发挥了显著的技术及社会效益；在研究库水位波动对滑坡变形及稳定性影响等重要科学问题中实时监测系统平台亦发挥了重要的基础支撑作用。
2.应用实例
巫山示范站是我国首个地质灾害实时监测示范站，位于长江三峡库区腹地、长江左岸。该区地质构造极为复杂，地质灾害十分发育，是我国地质灾害危害最为严重的地区之一。通过论证对比，在该区27个较大滑坡（崩塌）中，选择了变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡等4个滑坡，开展实时监测应用示范（图3）。2003年始建，2005年基本完成，运行至今。
图3 巫山示范站主要监测对象（滑坡）分布图
通过地质分析，确定监测的内容主要为滑坡的地表、深部（滑带）位移，孔隙水压力，含水量、降雨量，库水位等，同时收集工程活动信息，加强重点时期重点部位的宏观地质现象调查。为了体现示范站的先进性，测定滑坡蠕滑变形阶段的微小位移，选择了高精度、高可靠性、高稳定性（适用性）、高自动化程度的监测方法和监测仪器（表1）。除GPS因建设成本、人文环境等原因采取定期观测外，其余监测方法均为实时监测。
表1 巫山示范站监测方法
图4 示范站数据采集系统硬件连接方式示意图
固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪、自动雨量计等监测仪器均具备配套的数据采集仪。其中TDR的数据采集仪为一个工业控制机（PC），示范站充分利用了这一点，将其作为另几种采集仪的上位机，下载、存储、传输数据。通过多串口扩展，监测仪器、数据采集仪、GPRS-MODEM等按图4 所示的方法相连接。2009年后，改进为应用通用数据采集设备（Datalogger）统一采集传输，并将供电系统由原交流供电改进为太阳能供电（图5）。图6为通用数据采集设备传感器接入实物照片。
示范站监控中心目前位于河北省保定市中国地质调查局水文地质环境地质调查中心办公大楼，距滑坡距离1500 km，其间采用GPRS/CDMA网络无线传输监测数据。传输硬件为商业GPRS/CDMA-MODEM，传输控制软件自主编写完成。
图5 改进后的数据采集系统硬件连接方式示意图
图6 通用数据采集传输仪传感器接入实物照片
示范站信息处理与发布系统硬件由2台小型服务器和2台PC终端组成（图7），通过专线光纤接入Internet。其中数据库服务器（Database Server）用来存储、管理监测数据，WEB服务器（WEB Server）用来接收、处理监测数据并面向Internet发布监测信息，二者之间以1000M带宽的对等网连接，保证了数据的交换速度和对外安全。其连接方式如图8所示。
WEB服务器上重要的应用程序包括：传输控制程序，数据伺服处理及入库程序，基于GIS的巫山示范区地质灾害综合信息系统（含底层数据库系统，图9），主页程序（图10）等，均为自主开发。
巫山示范站于2005年建成后，逐步纳入了望霞危岩、羊角危岩及库水位波动对滑坡变形影响研究的5个典型滑坡的实时监测系统，采集各类监测数据近千万条，网站点击量33万人次，接待国内外考察团体20余次，取得了良好的示范效果。随着技术的不断改进，实时监测系统运行的稳定性显著增强，系统年故障率小于5次，能够满足对崩滑灾害实时监测的要求，具备了向其他领域和地域推广应用的条件。
图7 示范站信息处理与发布中心一角
图8 信息发布系统硬件设备连接方式示意图
图9 示范站底层数据库系统构成框图
图10 巫山示范站信息发布主页
三、推广转化方式
实时监测技术的本质是数据采集、传输、处理、分析和发布技术的集合，是为了提高崩滑灾害监测预警时效性的整体解决方案，因此，其推广转化方式主要为技术咨询、人员培训、现场服务等。为使该技术尽快发挥效益，还需加强宣传报道，并通过会议交流的方式进一步提升技术水平。
技术依托单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心
联系人：高幼龙
通讯地址：河北省保定市七一中路1305号
邮政编码：071051
联系电话：0312-5908255，13503368925，13315272715
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