地質災害監測科技創新
1. 加強地質災害防治隊伍建設和科技創新
國土資源部成立以來，大部分監測機構在交通設施、信息系統建設方面有較大改善，但目前從總體來看，監測工作的基礎設施薄弱，技術方法還不夠先進和現代，監測設施仍主要是幾十年前採用的測繩、測鍾、羅盤，較為先進的是手持遙感定位儀，基本沒有滑坡監測儀、地裂縫監測儀等精密而現代的監測儀器。各級監測站之間，監測站與管理部門之間還沒有建立網路系統。現有的監測機構物質基礎及技術方法科技含量還不高，遠遠不能滿足實現《規劃》目標的需要，因此迫切需要改善監測機構的監測、交通、信息設施，實現監測隊伍「精兵」加「現代化裝備」。
國土資源部保定水文地質工程地質技術方法研究所等單位做過大量的監測新技術新方法研究。國際上也有較為先進的監測技術方法。但主要是由於同目前國家的投入及監測機構的經濟能力相比，價格昂貴，監測儀器在性能方面可能也還存在一定問題等原因而沒有被普遍使用。今後要加強成本低、方便有效的監測儀器的研製，加以推廣。
國土、鐵道、科學院、院校等的有關專家都在滑坡、地裂縫、地面沉降等地質災害的形成原因、形成機理方面做過大量研究，也有相當多的成果，為提高地質災害防治工作水平打下了良好的基礎。但目前的研究成果形不成理論和體系，地質災害防治中關鍵的技術問題、難題，如斜坡穩定性、岩溶分布區地面穩定性判別的宏觀標志、地質災害監測預報判據等諸多問題沒有解決。
應立足於「穩定隊伍、提高素質、改善裝備、提高成效」，不斷地加強我國地質環境監測隊伍建設。要逐步實現監測隊伍「精兵」加「現代化裝備」，重點是加強地質災害監測儀器、交通工具、通訊設備、信息系統建設，提高監測質量、預警預報水平與應急處置的能力，通過市場競爭等機制，促進地質災害防治相關單位不斷完善自我，提高防治工程技術水平。
充分利用現代科學技術方法和手段，提高地質災害綜合防治的能力。特別要做好致災地質體的綜合勘查、評價和評估，加強地質災害監測預報，提高災害信息採集和快速處理水平；發展信息網路、數字化等新技術，建立災害防治信息系統和信息共享機制；加強災害防治研究，提高抗災應急能力。
加強地質災害防治的科學技術研究。特別是要分輕重緩急解決地質災害防治中的關鍵技術問題、難題。近期首先要通過專門的研究，總結出斜坡穩定性、岩溶分布區地面穩定性判別的宏觀標志等，迅速提高群測群防的科技含量；其次，要在資料積累的基礎上，開展地質災害監測預報判據的研究，逐步使高科技的監測技術從試驗階段逐步過渡到實用階段；第三要逐步加強地質災害防治工程理論研究、致災地質作用過程模擬與過程式控制制研究，加快成本低而方便有效的地質災害監測儀器的研製與推廣，積極推廣新理論、新技術、新方法。
充分發揮科研單位與院校的技術力量，實行「產學研」相結合，組織科技攻關，解決地質災害防治工作中的難題。
加強國際合作與交流，吸收先進的地質災害防治理論和技術方法。
2. 為什麼要進行地質災害監測
地質災害是當前世界最嚴重的自然災害之一。每年因為地質災害造成的人員傷亡和財產損失都是所有災害中最嚴重的。進行地質災害監測，預先進行人群疏散，是減少人員傷亡和財產損失的唯一有效方法。
3. 地質災害監測方法技術現狀與發展趨勢
【摘要】20世紀末期以來，監測理論和技術方法有長足發展，常規技術方法趨於成熟，設備精度、設備性能已具較高水平，並開發了部分高精度（微米級位移識別率）、自計、遙測、自動傳輸的監測設施。未來，將充分綜合運用光學、電學、信息學、計算機和通信等技術（諸如光纖技術—BOTDR、時域反射技術—TDR、激光掃描技術、核磁共振技術、NUMIS、GPS技術、合成孔徑干涉雷達技術—InSAR及互聯網通訊技術等），進一步開發經濟適用、有效可行的地質災害監測新技術，提高精度、准確性和及時性，最大程度地減小地質災害造成的損失。
【關鍵詞】地質災害監測技術方法新技術優化集成
20世紀80年代以來，我國地質災害時空分布特點呈現新的變化。隨著人類工程活動越來越強，人為地質災害日趨嚴重，規模、數量和分布范圍呈增加趨勢；人口密集、經濟發達地區地質災害造成的損失越來越大。崩塌、滑坡和泥石流等突發性地質災害發生頻度和造成的損失不斷加大，地面沉降、海水入侵等緩慢性地質災害的范圍逐漸增加。據相關統計資料顯示，1995～2002年，地質災害共造成9000多人失蹤或死亡，突發性地質災害共造成直接經濟損失524億元，緩慢性地質災害造成直接經濟損失590億元，間接經濟損失2700億元。地質災害已經成為嚴重製約我國經濟發展的重要因素之一。
為了摸清我國地質災害的分布情況，我國系統地開展了地質災害調查工作，先後出台了《地質災害防治管理辦法》和《地質災害防治條例》，明確指出：防治地質災害，實行「以人為本，防治結合，統籌規劃，突出重點，分期實施，逐步到位」的方針。並於2003年4月啟動了全國性地質氣象預報。對已經查明的地質災害體，特別是對生產建設、人民生命財產安全構成嚴重威脅的地質災害，若能運用適當、有效、經濟可行的監測措施，作出科學的監測預報，則可最大程度地減小災害損失。
滑坡監測在不同條件、不同時期其作用不同，總的來說有以下幾個方面：
（1）通過綜合分析多種監測方法的監測數據，確定地質災害穩定狀態及發展趨勢，及時作出預測，防止或減輕災害損失。
（2）研究導致災害體變形破壞的主導因素、作用機理，為防治工程設計提供依據。
（3）在防治工程施工過程中，監測、分析災害體變形發展趨勢及工程施工的擾動，保障施工安全。
（4）施工結束後，進行工程效果監測。
（5）綜合利用長觀監測資料，分析災害體變形破壞機制和規律，檢驗在防治工程設計中所採用的理論模型及岩土體性質指標值的准確性，對已有的監測預報理論及模型進行驗證改進，改善、提高監測預測預報技術方法。
1地質災害監測技術綜述
地質災害監測的主要任務為監測地質災害時空域演變信息（包括形變、地球物理場、化學場）、誘發因素等，最大程度獲取連續的空間變形數據，應用於地質災害的穩定性評價、預測預報和防治工程效果評估。
地質災害監測是集地質災害形成機理、監測儀器、時空技術和預測預報技術為一體的綜合技術。地質災害的形成機理是開展地質災害監測工作的基礎；監測儀器是開展工作的手段；更為重要的是只有充分利用時空技術，才能有效發揮地質監測的作用；預測預報是開展地質災害監測的最終目的。
崩塌、滑坡、泥石流等突發性地質災害，具有爆發周期短、威脅性及破壞性顯著、成因復雜等特點，因此，當前地質災害的監測技術方法的研究和應用多是圍繞突發性地質災害進行的。1.1監測方法
監測方法按監測參數的類型分為四大類：即變形、物理與化學場、地下水和誘發因素監測（見表1）。
表1主要地質災害監測方法一覽表
1.1.1 變形監測
主要包括以測量位移形變信息為主的監測方法，如地表相對位移監測、地表絕對位移監測（大地測量、GPS測量等）、深部位移監測。該類技術目前較為成熟，精度較高，常作為常規監測技術用於地質災害監測。由於獲得的是災害體位移形變的直觀信息，特別是位移形變信息，往往成為預測預報的主要依據之一。
1.1.2物理與化學場監測
監測災害體物理場、化學場等場變化信息的監測技術方法主要有應力監測、地聲監測、放射性元素（氡氣、汞氣）測量、地球化學方法以及地脈動測量等。目前多用於監測滑坡等地質災害體所含放射性元素（鈾、鐳）衰變產物（如氡氣）濃度、化學元素及其物理場的變化。地質災害體的物理、化學場發生變化，往往同災害體的變形破壞聯系密切，相對於位移變形，具有超前性。
1.1.3地下水監測
地下水監測主要是以監測地質災害地下水活動、富含特徵、水質特徵為主的監測方法。如地下水位（或地下水壓力）監測、孔隙水壓力監測和地下水水質監測等。大部分地質災害的形成、發展均與災害體內部或周圍的地下水活動關系密切，同時在災害生成的過程中，地下水的本身特徵也相應發生變化。
1.1.4誘發因素監測
誘發因素類主要包括以監測地質災害誘發因素為主的監測技術方法，如氣象監測、地下水動態監測、地震監測、人類工程活動等。降水、地下水活動是地質災害的主要誘發因素；降雨量的大小、時空分布特徵是評價區域性地質災害（特別是崩、滑、流三大地質災害的判別）的主要判別指標之一；人類工程活動是現代地質災害的主要誘發因素之一，因此地質災害誘發因素監測是地質災害監測技術的重要組成部分。
1.2監測儀器
1.2.1按從監測儀器同災害體的相對空間關系分為接觸類和非接觸類
（1）接觸類：是指必須安裝於災害體現場或進行現場施測的監測儀器系列。如滑坡地表或深部位移監測、物理和化學場監測等。該類儀器所獲得的信息多為災害體細部信息，信息量豐富。
（2）非接觸類：是指於現場安裝簡易標志或直接於災害體外圍施測的監測儀器系列。該類監測方法多以獲得災害體地表的絕對變形信息為主，易採用網式施測；特別是突發性地質災害的臨災前後，具有安全、快捷等特點。如激光微位移監測、測量機器人、遙感雷達監測等。
1.2.2按監測組織方式分為簡易監測、儀表監測、控制網監測、自動遙測
（1）簡易監測：採用簡易的量測工具（皮尺、鋼尺、卡尺）對災害體地表的裂縫等部位進行監測。
（2）儀表監測：採用機測或電測儀表（安裝、埋設感測器）對滑坡進行地表及深部的位移、應力、地聲、水位、水壓、含水量等信息監測。
（3）控制網監測：在滑坡變形破壞區及周邊穩定地帶，布設大地測量或GPS衛星定位測量控制點網，進行滑坡絕對位移三維監測。
（4）自動遙測：利用有線和無線傳輸技術，對儀表監測所得信息進行遠距離遙控自動採集、傳輸，可實現全天候不間斷監測。
2地質災害監測方法技術現狀
地質災害監測技術是集多門技術學科為一體的綜合技術應用，主要發展於20世紀末期。伴隨著電子技術、計算機技術、信息技術和空間技術發展，國內外地質災害調查與監測方法和相關理論得到長足發展，主要表現在：
（1）常規監測方法技術趨於成熟，設備精度、設備性能都具有很高水平。目前地質災害的位移監測方法均可以進行毫米級監測，高精度位移監測方法可以識別0.1mm的位移變形。
（2）監測方法多樣化、三維立體化。由於採用了多種有效方法結合對比校核以及從空中、地面到災害體深部的立體化監測網路，使得綜合判別能力加強，促進了地質災害評價、預測能力的提高。
（3）其他領域的先進技術逐漸向地質災害監測領域進行滲透。隨著高新技術的發展和應用的深入，衛星遙感、航空遙感等空間技術的精度逐漸提高，一些高精度物探（如電法、核磁共振等技術）的發展，使得地質災害的勘查技術與監測技術趨於融合，通過技術上的處理、提升，該類技術逐漸適用於區域性的地質災害和單體災害的監測工作。
「八五」以來，我國在地質災害監測技術研究方面取得了豐碩的成果，並積累了豐富的經驗，使我國的地質災害監測預警水平得到很大程度的提高；但是還存在一定的局限性，主要表現在：
（1）地質災害監測技術、儀器設施多種多樣，應用重復性高，受適用程度、精度、設施集成化程度、自動化程度和造價等因素的制約，常造成設備資源浪費，效果不明顯。
（2）所取得的研究成果多側重於某一工程或某一應用角度，在地質災害成災機理、誘發因素研究的基礎上，對各種監測技術方法優化集成的研究程度較低。
（3）監測儀器設施的研究開發、數據分析理論同相關地質災害目標參數定性、定量關系的研究程度不足，造成監測數據的解釋、分析出現較大的誤差。
因此，要提高地質災害預警技術水平，必須在地質災害研究同開發監測技術方法相結合的基礎上，進行地質災害監測優化集成方案的研究。
3地質災害監測技術方法發展趨勢
3.1高精度、自動化、實時化的發展趨勢
光學、電學、信息學及計算機技術和通信技術的發展，給地質災害監測儀器的研究開發帶來勃勃生機；能夠監測的信息種類和監測手段將越來越豐富，同時某些監測方法的監測精度、採集信息的直觀性和操作簡便性有所提高；充分利用現代通訊技術提高遠距離監測數據信息傳輸的速度、准確性、安全性和自動化程度；同時提高科技含量，降低成本，為地質災害的經濟型監測打下基礎。
監測預測預報信息的公眾化和政府化。隨著互聯網技術的發展普及，以及國家政府的地質災害管理職能的加強，災害信息將通過互聯網進行實時發布，公眾可通過互聯網了解地質災害信息，學習地質災害的防災減災知識；各級政府職能部門可通過所發布信息，了解災情的發展，及時做出決策。
3.2新技術方法的開發與應用
3.2.1調查與監測技術方法的融合
隨著計算機的高速發展，地球物理勘探方法的數據採集、信號處理和資料處理能力大幅度提高，可以實現高解析度、高采樣技術的應用；地球物理技術將向二維、三維採集系統發展；通過加大測試頻次，實現時間序列的地質災害監測。
3.2.2 智能感測器的發展
集多種功能於一體、低造價的地質災害監測智能感測技術的研究與開發，將逐漸改變傳統的點線式空間布設模式；由於可以採用網式布設模式，且每個單元均可以採集多種信息，最終可以實現近似連續的三維地質災害信息採集。
3.3新技術新方法
3.3.1光纖技術（BOTDR）
光導纖維監測技術又稱布里淵散射光時域光纖監測技術（BOTDR），是國際上20世紀70年代後期才迅速發展起來的一種現代化監測技術，在航空、航天領域中已顯示了其有效性。在土木、交通、地質工程及地質災害防治等領域的應用才剛剛開始，並受到各發達國家研究機構的普遍重視，發展前景十分廣闊。
通過合理的光纖敷設，可以監測整個災害體（特別是滑坡）的應變信息。
3.3.2時間域反射技術（TDR）
時間域反射測試技術（Time Domain Reflectometry）是一種電子測量技術。許多年來，一直被用於各種物體形態特徵的測量和空間定位。早在20世紀30年代，美國的研究人員開始運用時間域反射測試技術檢測通訊電纜的通斷情況。在80年代初期，國外的研究人員將時間域反射測試技術用於監測地下煤層和岩層的變形位移等。90年代中期，美國的研究人員將時間域反射測試技術開始用於滑坡等地質災害變形監測的研究，針對岩石和土體滑坡曾經做過許多的試驗研究，國內研究人員已經開始該方法的研究工作，並已經在三峽庫區投入試驗應用階段，同時開展了與之相關的定量數據分析理論研究。
所埋設電纜即是感測器，又可傳輸測試信號；該方法相對於深部位移鑽孔傾斜儀監測具有安裝簡單、使用安全和經濟實用等特點。
3.3.3激光掃描技術
該技術在歐美等發達國家應用較早，我國近期開始逐漸引進。主要是用於建築工程變形監測以及實景再現，隨著掃描距離的加大，逐漸向地質災害調查和監測方向發展。
該技術通過激光束掃描目標體表面，獲得含有三維空間坐標信息的點雲數據，精度較高。應用於地質災害監測，可以進行災害體測圖工作，其點雲數據可以作為地質災害建模、地質災害監測的基礎數據。
3.3.4核磁共振技術（NUMIS）
核磁共振技術是國際上較為先進的一種用來直接找水的地球物理新方法。它應用核磁感應系統，通過從小到大地改變激發電流脈沖的幅值和持續時間，探測由淺到深的含水層的賦存狀態。我國於近期開始引進和研究，目前已經在三峽庫區的部分滑坡體進行了應用試驗，效果較好。
應用於地質災害監測，可以確定地下是否存在地下水、含水層位置以及每一含水層的含水量和平均孔隙度，進而可以獲知如滑坡面的位置、深度、分布范圍等信息，從而對滑坡體進行穩定性評價，並對滑坡體的治理提出科學依據。
3.3.5合成孔徑干涉雷達技術（InSAR）
運用合成孔徑雷達干涉及其差分技術（InSAR及D-InSAR）進行地面微位移監測，是20世紀90年代逐漸發展起來的新方法。該技術主要用於地形測量（建立數字化高程）、地面形變監測（如地震形變、地面沉降、活動構造、滑坡和冰川運動監測）及火山活動等方面。
同傳統地質災害監測方法相比，具有如下特點：
（1）覆蓋范圍大；
（2）不需要建立監測網；
（3）空間解析度高，可以獲得某一地區連續的地表形變信息；
（4）可以監測或識別出潛在或未知的地面形變信息；
（5）全天候，不受雲層及晝夜影響。
但由於系統本身因素以及地面植被、濕度及大氣條件變化的影響，精度及其適用性還不能滿足高精度地質災害監測。
為了克服該技術在地面形變監測方面的不足，並提高其精度，國內外技術人員先後引入了永久散射點（PS）的技術和GPS定位技術，使InSAR技術在城市及岩石出露較好地區地面形變監測精度大大提高，在一定的條件下精度可達到毫米級。永久散射（PS）技術通過選取一定時期內表現出穩定干涉行為的孤立點，克服了許多妨礙傳統雷達干涉技術的解析度、空間及時間上基線限制等問題。
隨著衛星雷達系統資源的改進和發展，以及相應數據處理軟體的提高，該技術在地質災害監測領域的應用將趨於成熟。
3.4地質災害監測技術的優化集成
3.4.1問題的提出
（1）監測方法的適應性。對於各種監測方法所使用的監測儀器設施，均有各自的應用方向和使用技術要求；針對不同地質災害災種、類型，其使用技術要求（包括測點布設模式、安裝使用技術要求等）不同。
（2）地質災害不同的發展階段。對於崩塌、滑坡等突發性地質災害，不同發展階段所適用的監測方法和儀器設施各異，監測數據採集周期頻度不同。
（3）監測參數與監測部位。實踐證明，一方面，不同的監測參數（地表位移、深部位移、應力、地下水動態、地聲等）在不同類型的災害體監測中具有不同程度的表現優勢；另一方面，同一災害體不同部位的監測參數隨時間變化趨勢特點並不相同，即存在反映災害體關鍵部位特徵的監測點，又存在僅反映局部單元（不具有明顯的代表性，甚至是孤立的）特徵的監測點。因此，監測要素（監測參數、監測部位）的優化選擇，是整個監測設計工作的基礎。
（4）自動化程度。決定於設備的集成度、控制模式、數據標准化程度和信息發布方式。
（5）經濟效益。決定於地質災害的規模、危害程度、監測技術組合、設備選型等因素。
3.4.2設計原則
地質災害監測技術優化集成方案遵循以下原則：
（1）監測技術優化原則：針對某一類型地質災害，確定優勢監測要素，進行監測內容、監測方法優化組合，使監測工作高效、實用。
（2）經濟最優原則：首先，不過於追求高、精、尖的監測技術，而應選擇發展最為成熟、應用程度較高的監測技術；其次，對於危害程度較大的大型地質災害體，可選擇專業化程度較高的監測技術方法，由專業人員進行操作、維護，對於危害程度低，規模小的災害體，可選擇操作簡單、結果直觀的宏觀監測技術，由群測群防級人員進行操作。
3.4.3最終目標
根據不同種類地質災害和不同類型地質災害的物質組成、動力成因類型、變形破壞特徵、外形特徵、發育階段等因素，研究適用於不同類型地質災害的監測要素（監測參數、監測點位的集合）、監測方法、監測點網的時空布置模式、監測技術要求，建立典型地質災害監測的優化集成方案。
4. （五）增強地質調查科技創新能力
1.地質調查科技工作的定位
地質調查科技工作應遵循「以人為本、自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來」的指導方針，把推動自主創新、解決地質調查關鍵問題擺在全部科技工作的核心地位，努力實現地質調查工作現代化。因此，地質調查科技創新首先要滿足地質數據的採集，不斷提高所採集數據的數量和質量；其次，在全國乃至全球范圍內，在積累海量數據的基礎上，通過歸納、總結，實現地質理論的創新。因此，一方面，地質科技創新要以地質調查工作為驅動力，直接為地質調查服務；另一方面，地質科技創新源於地質調查，是對地質調查成果的高度抽象和概括。
地質調查的科技工作定位應不同於中國科學院和高校對地質科技創新的定位，應充分依託地質調查數據的積累，突出區域性、全國性的地質規律研究。在地質調查工作中，廣泛使用現代高新技術，使傳統地質調查工作向現代地質調查工作轉變，實現地質調查工作的跨越。然而，地質調查數據的積累不能跨越，只有進行廣泛而持續的基礎地質調查數據積累，才能孕育出異軍突起的地質科學創新，特別是像中國這樣地域遼闊、地質構造復雜的大國，靠少量的數據觀測是不能實現地質理論創新的。「邯鄲學步、步人後塵」難以真正技超群雄、引領世界新潮流。如果不進行基礎數據的持續不斷的積累，那麼我們在地質理論研究方面，只能驗證國外先進理論和模型，重復國外已有的研究，而不能實現自己的理論和知識創新。
2.地質調查科技攻關的主要方向
（1）引進、研發一批高新技術，加速實現地質調查工作現代化
加快實現地質調查、礦產資源調查與評價主流程信息化，推動地質調查工作現代化。重視地質調查新技術新方法的引進、消化和集成，建立新的地質調查技術體系。
（2）針對重點礦種和重點成礦區帶，開展重大地質問題科技攻關，實現成礦理論和成礦模式的自主創新
《國務院關於加強地質工作的決定》》中明確了將11個含油氣盆地、13個大型煤炭基地、16個重要金屬成礦區（帶）作為將來勘查部署的重點。針對這些重點成礦區（帶），優選出關鍵的地質問題攻關，創建具有中國的特色成礦理論體系。
另外，研發非常規油氣資源、天然氣水合物資源評價及勘查開發技術。研發低品位、難利用礦產資源以及尾礦資源的綜合利用技術，提高資源利用效率。
（3）積極開展礦產勘查關鍵技術及其裝備攻關，努力實現找礦的重大突破
針對西部地區景觀條件復雜、自然環境惡劣的狀況，通過對地球物理、地球化學、遙感和鑽探技術的集成和優化，制定區域快速有效的勘查技術組合。針對東部找礦目標埋深大、背景干擾強、要求精度高等技術難題，進行大探測深度、高解析度地球物理和深穿透地球化學方法研製、集成和試驗示範，通過對地球物理、地球化學數據和資料中地質信息的提取、識別和處理，建立礦體定位的綜合信息系統。
（4）建立地質環境監測、地質災害監測的技術和理論體系
發展地下水勘查和監測裝備技術，提高地下水監測水平。發展地質災害監測關鍵技術，提高地質災害預警預報水平。圍繞全國地質災害高易發區、主要流域、重大工程項目建設區和重要城市，開展地質災害風險區劃和評價研究。
（5）開展地質調查中的基礎性、立典性、示範性研究，為地質調查工作提供強有力的科技支撐
以我國區位優勢為突破口，加強地質調查成果區域集成和綜合研究，關注區域之間的聯系及全球背景對比研究，提高我國地質研究水平。
對於具有我國特色的基礎地質問題，要抓好立典研究，創建具有我國特色的地質理論，建立具有國際意義的地質理論示範基地。對於重大的、具代表性的地質工作，要抓好示範工程，推動地質新理論、新方法、新技術的推廣與應用。
3.建立促進地質科研與調查有效結合的機制
地質科學與地質調查旨在認識自然，幫助人類科學地利用自然，改造自然，協調人與自然的發展。科學研究滲透於地質調查的全過程，地質調查則支撐著地質科學研究。從一定程度上講，地質調查本身就是一項綜合性的科學研究。因此，地質科學研究與地質調查工作結合是地質工作發展的必然趨勢。在我國，地質先輩們十分注重野外觀察與室內研究相結合、點與面相結合、地質調查與科學研究相結合。
實現調查與科研的結合，首先要從體制上給予保障。現有的地質調查隊伍既要承擔調查任務，又要承擔科研任務。只有這樣做，才能從調查中提出科學問題，再以科研指導調查。中國地質調查局現有直屬隊伍是從原有的科研院所轉制過來的，缺乏從事野外調查經驗的一線地質工作者。要通過業務結構調整，帶動人才培養與發展，使中國地質調查局成為地質調查工作主體。
實現地質科研和地質調查有效的結合，可以採取形式多樣的合作。例如，20世紀90年代以來，澳大利亞地質調查局與聯邦科學和工業研究機構、高等院校以及一些礦業公司聯合，組建了一些全國性的合作研究中心，如澳大利亞礦產勘查技術合作研究中心、南極與南部大洋環境合作研究中心、澳大利亞地球動力學合作研究中心、澳大利亞景觀演化與礦產勘查合作研究中心等。這些合作研究中心，以董事會形式進行管理，是一種科研與生產相結合的試驗基地，科研院所為合作中心提供技術支撐，礦業公司為合作中心研究提供經費支持，技術研發一旦成功，礦業公司優先使用所得的資料與技術，從而使科研成果迅速轉化為生產力。
實現地質科研和地質調查有效的結合，還必須充分利用現有資料，通過對已有的資料進行綜合研究，不斷提高認識，總結新的理論。地質科研必須從地質調查中發現問題，為調查工作解決關鍵的科學技術問題，真正實現地質科研從地質調查中來，再到地質調查中去。
4.積極發展地質教育、加快地質人才培養
以科技為先導，實現地質調查現代化，盡快地縮短我國與發達國家地質工作水平的差距。其中，教育、人才是關鍵，要積極發展地質教育，加快人才培養和人才資源開發。20世紀50～60年代，報考地質院校是年輕人很豪邁的事，現在地質院校不像過去那樣吸引人，我們要採取有效的措施，努力改變目前的狀況。要培養大批的專業人才，為今後的地質工作發展提供人才支撐。
隨著教育體制改革，中國地質大學等高校改由國家教育部直屬後，大大削弱了與原業務部門的聯系。有的院校與其他大學合並後，原有的特色和優勢逐步喪失。在學科建設方面，實施「211工程」建設的大學，地質類學科也存在實力逐漸減弱、後繼乏人、結構不佳、方向老化等問題。當前，地質專業的設置必須適應科學發展和社會需求。中國地質調查局通過與相關地質院校聯合，共建地質人才培養基地。
應加強地質科學知識普及，推進地球科學文化建設，實現地質學服務於社會。
5. 地質災害監測重點工程建設
7.4.1 長江三峽庫區地質災害監測預警工程建設
完成長江三峽庫區立體式監測預警預報示範網路系統建設。運用現代化的技術、設備，對庫區60處以上的地質災害點建立自動監測網路，實現監測數據的自動採集、實時傳輸和自動分析；建立全庫區的遙感（RS）監測系統和GPS控制網、基準網，為編制與實施防災減災預案提供決策支撐。通過該監測預報示範區的建設為全國地質災害監測預報網路的建立提供最直接的經驗。
7.4.2 長江三角洲、華北平原地面沉降監測工程建設
（1）長江三角洲地面沉降監測
長江三角洲包括上海市全部，江蘇省的蘇州、無錫、常州地區、南通和鹽城南部的三個縣（市），浙江省北部的杭州、嘉興和湖州地區，面積近5萬km2。
長江三角洲地區在原有監測網路的基礎上，按統一的規劃、統一的標准建立和完善區域性地面沉降監測網。建立和完善基岩標、分層標組和其他有效的地面沉降監測設施；調整、優化和補充地下水動態分層監測孔；開展全球定位系統（GPS）、干涉合成孔徑雷達（InSAR）技術和激光雷達（LI-DAR）技術應用試驗研究，使地面沉降監測更加合理和有效。
（2）華北平原地面沉降監測
華北平原包括北京市、天津市、河北平原和山東魯西北平原，總面積5萬多km2。
建立和完善地下水分層監測網路，建立統一的地面沉降監測網，逐步完善分層標和其他有效的地面沉降監測設施。開展全球定位系統（GPS）、干涉合成孔徑雷達（InSAR）技術和激光雷達（LI-DAR）技術應用試驗研究，使地面沉降監測更加合理和有效。
7.4.3 礦山地質災害綜合監測示範工程建設
建立遼寧撫順煤礦、黑龍江七台河煤礦、山西太原西山煤礦、貴州開陽磷礦四個具有代表性的國家級礦山地質災害綜合監測示範工程。通過國家級礦山地質災害綜合監測示範工程的建設，探索總結礦山地質災害監測的工作程序和相應的技術方法，為我國採取快捷、經濟的監測辦法，初步解決礦山地質災害對當地經濟建設造成的威脅提供技術准備，為實施礦山環境恢復工程提供基礎依據。
6. 地質災害防治工程中監測新技術的開發應用與展望
季偉峰
（中國地質科學院探礦工藝研究所，四川成都，610081）
【摘要】地質災害防治工程中對地質災害體的監測十分必要。本文簡要介紹了我國當前地質災害監測的主要方法及新技術在工程實踐中的應用，指出了地質災害監測工程實踐中存在的主要問題，展望了我國在本領域技術發展的趨勢。
【關鍵詞】地質災害監測技術應用展望
自然地質環境和人為活動是引發地質災害的兩大主要原因。在最近的20多年時間里，隨著我國人口的增加，經濟建設的快速發展，特別是基礎設施建設規模的擴大，建設與用地的矛盾十分突出。植被的破壞嚴重，使山體滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害在全國許多地區頻繁發生，嚴重阻礙了災害發生地的經濟建設和社會發展。
1我國主要的地質災害形式及危害
1.1地質災害及常見形式
地質災害是指由自然地質作用和人為活動作用形成的，對人類生存和工程建設可能構成危害的各種特有的自然環境災害的總稱。
常見的地質災害形式主要有6種，它們是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降，簡稱為崩、滑、流、塌、裂、沉。
1.2三峽庫區的主要地質災害
三峽水利工程建成後將產生巨大的經濟效益和社會效益。但它的建設對庫區的自然環境也帶來一定的直接或潛在影響。三峽工程的一期蓄水、二期蓄水和新城鎮的建設已經給庫區帶來了不少地質災害問題。在淹沒區的新城鎮建設中，由於在選址時考慮地質環境因素不夠，使有些新城鎮從建設一開始就與地質災害結下了「不解之緣」。主要表現形式為人為高切坡和深基坑誘發的滑坡和崩塌。湖北的巴東、秭歸，重慶的巫山、奉節、雲陽、萬縣等地在新城鎮的建設中都引發了大量的地質災害，如何趨利避害是擺在我們面前的重大課題。
1.3地質災害的主要危害
地質災害的危害是顯而易見的。我國幅員遼闊，地質構造復雜，地貌千姿百態，山地和丘陵面積占國土總面積的2/3以上。全國34個省、直轄市、自治區以及特別行政區均存在著不同形式和不同程度的地質災害，每年都要造成慘重的人員傷亡和財產損失。其中滑坡、泥石流和山洪等突發性地質災害被定為國際減災10年的主要災種，由於這些災害具有潛在性和突發性，一旦發生，來勢兇猛，常造成斷道、斷航、構築物損毀、人員傷亡和財產損失。在我國，每年喪生地質災害的總人數達800～1000人，經濟損失超過100億元人民幣。
1.4地質災害監測的特點
（1）滑坡等變形體分布通常較為分散，成因機制復雜。開展監測工作前，需有一定前期地質環境勘察、研究工作基礎；
（2）地質災害體大多位於交通、通訊十分不便地區，電源接入也很困難；
（3）目前大多數監測以手動為主，數據匯交速度相對較慢，人工勞務成本較高；
（4）與大壩、橋梁、隧道等固定建築物、構築物的安全監測相比，地質災害監測具有開放的監測邊界，條件復雜，自動化監測和遙測等監測手段、監測儀器的選擇、固定安裝、運行等須注意儀器設備的環境適應性和抗干擾性能，保證正常使用和安全運行。
2地質災害防治工程中監測的必要性
地質災害防治工程的監測根據工程所處的不同階段，可分為施工安全監測、防治效果監測和長期穩定性監測，目前一般簡單地統稱為監測。在以往的工作實踐中經常發現，除經濟原因外，在地質災害的治理過程中存在一定的盲目性。有些地質災害進行了治理，理由是認為它不穩定。有些沒有進行治理，理由是認為它是穩定的。除一些簡單粗糙的勘察資料外，幾乎沒有充分的證據證明一個變形體穩定與否，是否需要進行工程治理。如果對滑坡等變形體進行必要的監測，將會減少這種盲目性，收到事半功倍的效果。
2.1對於已採取工程措施的地質災害體
對於已採取工程措施的地質災害防治工程，在治理過程中，根據監測結果進行效果評價，指導施工，及時對設計進行修改；防治工程竣工後，隨著周圍環境條件的變化，約束條件也會發生變化。如錨索的腐蝕和鬆弛、地下水位變化、臨空面加大、工程質量不高、巨大外力（如地震和大爆破）等，都有可能使一些已經治理過、暫時處於相對穩定的滑坡變形體重新失穩，如不進行持久的監測，它們具有更大的欺騙性和危險性，並非就可以高枕無憂，仍需通過必要的監測來評判它的治理效果和長期穩定性。
2.2對於未採取工程措施的地質災害體
對於一些未經治理、而又具有潛在危害的地質災害體，監測也是十分必要的。一些暫時沒有資金進行工程整治但又對人民生命財產構成較大潛在威脅的大型滑坡變形體，以投資較小的監測工作來彌補是有效的方法和途徑。通過有效的監測既可對其穩定性進行評價，監測結果又可為是否治理和如何治理提供設計依據。用監測的手段對滑坡等變形體進行有效的監控，是一項投資少、見效快的方法，目前已逐步被一些政府官員和業主所接受並推崇。他們也意識到用工程手段進行整治後應該用監測數據來驗證，否則是盲目的。但目前仍有相當多的管理和設計部門只注重被動的治理和亡羊補牢，而不注重防患於未然。
3當前地質災害監測的主要方法
以往作為監測工作的對象，主要是對一些重要的構築物和大型建設工程的變形、位移、沉降等進行監測，如水利水電大壩、大型橋梁、重要廠房、大型地下隱蔽工程、礦山邊坡和尾礦壩等。對復雜的地質災害體進行監測，則是近些年才逐漸開始應用的，當前採用的主要監測方法有以下幾種。
3.1地面絕對位移監測
絕對位移監測是最基本的常規監測方法，測量崩滑體測點的三維坐標，從而得出測點的三維變形位移量、位移方位與變形位移速率。主要使用經緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀和GPS等，應用大地測量法來測得變形體上某點的三維坐標。
3.2地面相對位移監測
地面相對位移監測是量測崩滑體重點變形部位點與點之間相對位移變化（張開、閉合、下沉、抬升、錯動等）的一種常用的變形監測方法。主要用於對裂縫、崩滑帶、采空區頂底板等部位的監測、沉降觀測等，是位移監測的重要內容之一。目前常用的監測儀器有振弦位移計、電阻式位移計、裂縫計、變位計、收斂計等。
3.3鑽孔深部位移監測
對於滑坡等變形地質體來講，不僅要監測其地表位移，也要監測其深部位移，這樣才能對整體的位移進行判斷監測。方法是先在滑坡等變形體上鑽孔並穿過滑帶以下至穩定段，定向下入專用測斜管，管孔間環狀間隙用水泥砂漿（適於岩體鑽孔）或砂、土石（適於鬆散堆積體鑽孔）回填固結測斜管；下入鑽孔傾斜儀，以孔底為零位移點，向上按一定間隔（一般為0.5m或1m）測量鑽孔內各深度點相對於孔底的位移量。常用的監測儀器有鑽孔傾斜儀、鑽孔多點位移計等。
3.4應力監測
對於滑坡等變形體不僅要監測其位移的變化，還需要監測其內部應力的變化。因為在地質體變形（或稱運動）的過程中必定伴隨著變形體內部應力變化和調整，所以監測應力的變化是十分必要的。常用的儀器有錨桿應力計、錨索應力計、振弦式土壓力計等。
3.5水環境監測
對於崩滑體來講，除了自然地質條件和人為擾動外，水是對滑坡的穩定狀態起直接作用的最主要因素，所以對水環境（含過程降雨及降雨強度、地表水的流量、地下水位、滲流量、滲流壓、孔隙水壓力、地下水溫度等）進行監測十分重要。常用的監測儀器有量水堰、遙測雨量計、測鍾、電測水位計、遙測水位計、滲壓計、滲流計、電測溫度計等。
3.6地震監測
地震監測適用於所有的崩滑監測。地震力是作用於崩滑體的特殊荷載之一，因此對崩滑體的穩定性起著重要作用。當地質災害位於地震高發區時，應經常及時收集附近地震台站資料；必要且條件許可時，可採用地震儀等監測區內及外圍發生的地震強度、發震時間等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、評價地震作用對區內的崩滑體穩定性的影響。
3.7 人類相關活動監測
人類活動如掘洞采礦、削坡取土、爆破採石、載入及水利設施的運營等，往往造成人工型地質災害或誘發產生地質災害，在出現上述情況時，應予以監測並停止某項活動。對人類活動監測，應監測對崩滑體有影響的項目，監測其范圍、強度、速度等。
3.8宏觀地質調查監測
採用常規地質調查法，定期對崩滑體出現的宏觀變形痕跡（如裂縫發生及發展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨脹、隆起、建築物變形等）和與變形有關的異常現象（如地聲、地下水異常等）進行調查記錄。該法具有直觀性強、適應性強、可信程度高的特點，為崩滑監測的主要手段，也是群測群防的主要內容。適用於所有崩滑體，具有準確的預報功能。
4監測新技術的研究與工程實踐
4.1國外監測新技術的研究與應用
發達國家在岩土工程及地質災害監測領域不但有傳統的監測方法和儀器，近年來已將高新技術應用於地質災害預測、預警工程。美國的PDI公司、Geokon公司、義大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德國Zeiss公司、日本尼康公司等在監測方法的創新和新技術的應用方面都處於領先地位。紅外技術、激光技術、微波技術、光纖技術、格區式光柵技術、機電一體化、自動化技術、衛星通訊技術、計算機及人工智慧等高新技術在監測技術方法和儀器的開發研究中得到了廣泛的應用。可以這樣講，作為岩土工程監測一個分支的地質災害監測及監測儀器，已經不是傳統意義上的大地測量儀器，而是實現了傳統方法和儀器與現代高新技術的完美結合，把監測儀器的技術水平推到了一個嶄新的階段，並正在向更高層次發展。國外具有代表性的產品有 Leica公司的TCR1800全站儀、TCR2003測量機器人、Geomos系統、DNA電子水準儀、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列電子水準儀、North America公司的鑽孔多點位移計、Sicon公司的岩土工程監測系列儀器等。
4.2國內監測新技術的研究與應用
國內水電系統和國土資源部都開展了這方面的研究，如水利科學院、中科院有關院所、國土資源部技術方法研究所等。我所伴隨著三峽工程的建設，在國土資源部的大力資助下，也開發了多種岩土工程及地質災害防治監測儀器，如鑽孔傾斜儀系列、應力測量系列、地面位移測量系列等監測儀器、多參數遙測系統等，還承擔了科技部「崩滑地質災害自動化監測系統」項目的研究，為測量儀器國產化做了大量的工作，產品在三峽庫區和國家的重大工程中得到了較好的應用。我所近幾年研究的成果並形成的產品主要有以下8項：
（1）DMY型激光隧道斷面張斂測量系統；
（2）BYT型光纖崩滑體推力監測系統；
（3）DZQX新型多功能鑽孔傾斜儀；
（4）崩塌無線自動化監測預報系統；
（5）PSD型微位移變形測量系統；
（6）MS型錨索（錨桿）測力系統；
（7）DHS型地層含水率儀；
（8）岩心定向與取心技術研究。
4.3工程監測實踐
在研究開發的同時，我所用自己研究的成果積極參與國家重大基本建設工程的監測工作和三峽庫區地質災害防治的工程監測，取得了較好的經濟效益和社會效益。最近幾年承擔的重大監測工程有：
（1）寶成復線清江大斷面雙線長隧道變形量測；
（2）成昆鐵路電氣化改造西昌南馬鞍堡隧道變形量測；
（3）北京地鐵復八線變形量測；
（4）上海地鐵一號線人民廣場站變形量測；
（5）青島地鐵試驗段變形量測；
（6）成（都）—南（充）高速公路高陡邊坡變形及量測；
（7）內（江）—宜（賓）高速公路高邊坡變形量測；
（8）丹（東）—沈（陽）高速公路丹本（溪）段全線隧道驗收工程；
（9）318國道二郎山—康定段 K2794+860～980滑坡的地面位移、深部位移及應力監測；
（10）奉節縣、雲陽縣地質災害監測工程。
5監測技術發展展望
（1）地質災害的發生將更加頻繁，危害程度更大，監測工作將受到更多的重視，監測成果應用將產生更大的社會效益。
（2）在我們的上級主管部門——中國地質調查局的支持下，我們的監測儀器研究及運行系統軟體開發將會得到更多資助，並使我們的監測手段更加完備，登上一個新的台階，具有更強的市場競爭能力。
（3）自動化監測和遙測是地質災害監測的發展方向，但目前實施還有很多困難。
（4）地質災害具有一定區域性，是一項公益性的事業，更需要政府的引導和支持。
6結語
通過幾年的監測工程實踐，目睹了不少由於忽視地質災害的工程安全監測和失效工程而導致生命和財產的損失，也看到不少通過監測成功預報災害而避免災害發生的實例。在實行工程質量終生追究制的今天，對地質災害及相關岩土工程的安全進行長期監測顯得尤為重要和迫切。
監測工程是地質災害防治工程體系的重要組成部分，不能重治輕防，應做到治理、防範、監測並重，有時甚至重於工程治理手段。
在一定時期內對滑坡變形體實施監測工程，可以節省大量的投資。
地質災害防治工程應建立在科學監測的基礎上，以監測指導設計、施工、工程效果評價，以科學的態度面對它，應從過去的憑經驗和粗糙的勘察上升到定量階段，只有這樣，才能對滑坡變形體進行深入的認識和科學評價。
監測工作不是可有可無的，它是工程診斷的需要，是從事地質災害研究和預測必不可少的一項工作。
防範重於救災，監測勝於治理。
參考文獻
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7. 全國地質災害監測預警體系建設規劃的必要性、指導思想、基本原則和目標
7.2.1 必要性
《中國21世紀議程》提出了我國可持續發展的戰略目標。在我國經濟和社會快速發展的過程中，人類活動的強度和范圍達到前所未有的程度，其對包括地質環境在內的人類生態環境的干擾與破壞也日益增強，在許多地區引發的不同程度的自然地質災害造成了危害和損失成倍增加的現象，礦產資源和地下水資源等的開發利用以及各種工程活動誘發的地面沉降、崩塌、滑坡、泥石流等人為地質災害也較為普遍，對城市、公共基礎設施和廣大人民群眾的生命財產安全構成嚴重威脅。特別是地面沉降多發生在我國經濟最發達、人口密度最大、公共基礎設施最密集的東部地區，成為這些地區乃至國家可持續發展的重要制約因素。因此，保護生態環境、進行生態環境建設和防災減災，已經成為國家長期的目標和任務。為此，加強地質災害監測，進行全國地質災害監測與預警體系建設的規劃，在監測基礎上，實現對地質災害的治理與對地質環境的保護，不僅是防災減災的需要，而且也是國家經濟社會可持續發展、保護生態環境和進行生態環境建設的最基本的保障，是一項重要的基礎性和公益性的國家地質工作。現就從我國社會經濟的發展的幾個重要方面，對地質環境與地質災害監測的必要性，進行簡要論述：
（1）保障國家重大工程建設安全與西部大開發戰略的需求
全國有20餘條鐵路干線和所有山區公路不同程度地受到滑坡、崩塌、泥石流的危害或威脅。大型水庫岸邊，河流傍岸，尤其是峽谷段，常因發生滑坡、崩塌、泥石流而阻塞航道，並引起洪災。中東部沿海平原和盆地地面沉降、地裂縫和地面塌陷等地質災害嚴重威脅和破壞基礎工程設施。加強這些基礎工程設施和沿大江大河危險地段的地質環境監測，採取科學的分析方法進行預測預報，是一項長期的工作。
西部大開發戰略把加快水利、交通、能源和通訊等基礎設施建設放在首位，其中包括：長江三峽工程、南水北調工程、大江大河上中游干（支）流控制性水利樞紐工程、內河航運通道、青藏鐵路、西電東送工程、西氣東輸工程等。這些重大工程地域跨度大，多處在或穿越地質災害易發區，為保障上述工程安全施工和運營，必須加強地質環境監測工作。
（2）城市化發展對地質災害監測的需求
目前，我國有城市668座。預計2020年左右，我國城鎮化水平將提高到45%～50%，我國城市數將達到1000～1100座。城市是人類活動最集中，環境地質問題最突出的地區。為了保障城市化進程，指導城市規劃，預防由於不合理的工程活動引發的地面沉降、地裂縫、崩塌、滑坡等地質災害和其他環境地質問題，必須加強對城市地下水環境和地質災害的監測。
（3）礦產資源開發對地質災害監測的需求
我國礦產資源開發帶來了很多環境地質問題，產生大量的地質災害隱患。每年礦石開采量57億～60億t，礦山企業每年產生固體廢棄物133.8億t、產生尾礦26.5億t，處置率僅為6.95%。礦山固體廢棄物任意堆放形成了嚴重的滑坡、泥石流等地質災害隱患，地下采礦活動誘發的滑坡、地面塌陷等地質災害十分突出。礦山地質環境監測十分薄弱，礦山地質災害防治工作任重道遠。為了保障礦產資源的安全開發和礦山地質環境的有效治理，必須加強礦山地質環境監測。
7.2.2 指導思想
應堅持以人為本，全面、協調、可持續的科學發展觀和人口、資源、環境協調發展的一系列方針政策。緊密結合經濟社會發展規劃的總體目標和要求，充分認識地質災害監測預警體系建設的重要性和緊迫性。動員社會各方面的力量，從我國地質災害發生發育的實際出發，尊重自然規律和經濟規律，正確處理長遠與當前、整體與局部的關系，依靠科技進步，運用新思路、新理論、新技術、新方法，實現對地質災害的有效監控和預報預警，為我國地質災害防治、地質環境保護和資源環境的可持續利用提供有力支撐。
7.2.3 基本原則
（1）與國家國民經濟社會發展進程相適應的原則
建立和完善與全面建設小康社會相適應的、符合可持續發展要求的地質災害監測預警體系，為國家和地方宏觀調控和指導國土資源開發與整治提供依據。
（2）突出「以人為本」
堅持按客觀規律辦事，從實際出發，講求實效，山區、平原和不同災種的監測重點各有側重的原則。在以突發性地質災害為重點的地區，應以最大限度地減少人員傷亡、保障社會穩定和人民生命財產安全作為主要目的；緩變性地質災害應以專業監測為主要手段進行監測與規劃。
（3）群、專結合的原則
建立以縣、鄉、村為基礎，全民參與、群專結合的群策群防體系，是多年來地質災害防治工作中總結出來的寶貴經驗，也是避免人員傷亡，把災害損失降到最低限度的重要保證。
（4）統籌規劃、分步實施、分級管理
密切結合生產力布局和人口分布狀況，對全國地質災害監測預警體系建設工作進行統籌規劃，制定切實可行的分階段實施方案，明確各級政府和企（事）業單位在地質災害監測中的責任和義務，建立統一管理和分級（國家、省、市、縣）管理相結合，處理好全部與局部、長遠與當前的關系，優先實施重點地區和重要經濟區（帶）的監測預警體系建設。
（5）監測網建設與保護並重
擯棄重建設、輕保護的觀念，嚴禁邊建設、邊破壞，通過法律、經濟等手段，明確保護責任，落實保護費用，切實保護監測儀器、設備、設施的建設成果。
（6）站網建設與能力建設並舉
在不斷完善地質災害監測網基礎硬體設施建設的同時，加強機構建設、法規制度建設、技術規范建設、信息系統建設、人力資源建設和研究能力建設。
（7）專業服務功能與公眾服務功能並重
地質災害監測信息既要為國家決策和專業調查評價提供支持，也要為社會公眾提供地質災害現狀信息和防災減災信息。
（8）依靠科技創新、提高監測工作質量
加強科學研究，改進監測設施，依靠科技進步，全面提升監測能力和服務水平。
（9）建立多渠道籌資機制
各級地質災害監測機構的監測經費要納入同級政府財政預算。多渠道籌集監測資金，設立各級地質災害監測專項經費，確保監測工作的順利實施。
7.2.4 目標
地質災害監測預警體系建設的目的是最大限度地減少人民群眾的生命財產損失，以保障經濟、社會的可持續發展；為國家及地方宏觀調控和指導國土資源開發與整治提供依據；從地質環境可持續開發利用角度提出地區發展戰略建議；為改善人居環境，保障交通大動脈安全暢通，水電工程正常運行等提供保障；為地區社會經濟發展提供決策參考。在基本掌握全國地質災害分布狀況與危害程度的基礎上，建立並逐步完善全國地質災害的監測預警網路體系。
（1）總體目標
從現在起到2020年，在逐步查明我國地質災害分布狀況與危害程度的基礎上，建成覆蓋全國的較完善的突發性地質災害群測群防網路體系；建成以省（區、市）及部分縣（市）地質環境監測站為骨乾的突發性地質災害應急反應體系；建成我國較完善的地質災害專業監測骨幹網路，重點地區及重要經濟區（帶）達到監測數據的實時採集、分析、預警預報的水平。使地質災害防治工作以被動救災為主的局面得到根本性扭轉，人為有效控制地質災害，使損失逐年攀升的趨勢得到有效控制。
（2）階段目標
1）到2010年，地質災害監測預警體系建設的目標如下：①群測群防監測網路覆蓋到全國突發性地質災害易發區的1400個縣（市），形成縣、鄉、村三級監測體系。②初步建成由各級政府和有關部門參與的全國地質災害專業監測骨幹網路。③初步建成重要交通干線和水利工程區的專業監測預警系統。充分推廣高新技術在地質災害監測中的應用，利用計算機技術、3S技術等先進手段，提高監測預報的自動化水平。④在進一步完善群、專結合，群測群防監測網路的同時，完成分布在全國各省（區、市）重大突發性地質災害隱患點的監測預警預報示範系統。⑤建成較完善的地質災害監測信息網路系統，重點地區及重要經濟區（帶）的專業監測要初步達到監測數據的實時採集、自動分析、自動預警預報的水平。⑥初步建成重點地區及重要經濟區（帶）地面沉降等緩變性地質災害監測網路系統。力爭使我國地質災害監測預警預報的儀器、設備達到國際水平。
2）到2020年，在地質災害監測管理法規、規章的支持下，要使國土資源部門對地質災害監測監督管理的職能全面到位，並逐步納入科學化、規范化和法制化的軌道；使地質災害監測體系的科學理論與技術方法達到國際先進水平，建成覆蓋全國的較完善的地質災害重點防治區突發性地質災害群專結合的監測預警預報網路；建成全國地面沉降、地裂縫等緩變性地質災害的實時監控體系；建成完善的地質災害監測信息網路，實現地質災害監測數據的自動化採集、傳輸、存儲和信息的實時發布。建成比較完善的地質災害防災預警指揮系統。
8. 地質災害預警系統研發
3.1.1 總體思路
3.1.1.1 基本認識
中國地域廣大，地質環境類型復雜多樣，斜坡岩土體含水狀態與滑坡泥石流事件發生的對應關系是復雜的，滑坡泥石流事件與降雨過程的關系具有離散性。因此，盡可能細化預警區域的劃分，對每個預警區的斜坡坡角、坡積層工程地質特徵、植被類型和人類活動方式進行系統研究，得出特定環境地質條件(地層岩性、地質結構、地貌形態、地表植被和人類工程經濟活動等)下引發地質災害的大氣降雨量臨界值，作為地質災害區域預警判據是可行的。
3.1.1.2 預警對象與預警重點區
降雨引發的區域突發性群發型地質災害:崩塌、滑坡、泥石流等。
預警重點區是:
1)威脅山區的鄉鎮、居民點，且無力搬遷的地區;
2)威脅重要工程如橋梁、水壩和電站等地區;
3)威脅線狀工程如公路、鐵路、輸油(氣)管線和輸電線路以及水上交通線等地區;
4)重要經濟區(發達經濟區、工礦區和農業區等);
5)重要自然保護區、自然景觀和人文景觀地區;
6)區域生態地質環境脆弱，且又必須開發的地區。
3.1.1.3 預警類型
突發性地質災害氣象預警可分為時間預警和空間預警兩種類型。
空間預警是比較明確地劃定在一定條件下(如根據長期氣象預報)，一定時間段內地質災害將要發生的地域或地點，主要適用於群發型;
時間預警是在空間預警的基礎上，針對某一具體地域或地點(單體)，給出地質災害在某一時段內或某一時刻將要發生的可能性大小，主要適用於單體如大型滑坡，並有群測群防網路或專業監測網路相配合。
空間預警是減輕區域性、全局性地質災害的有效手段。空間預警是基於地質災害的主要控制因素(如地層岩性、地質結構、地貌形態、地層突變等)和引發因素(如降雨、地震、冰雪消融、人為活動)開展工作，控制因素是基本條件，引發因素在不同地區或同一地區的不同地段常常表現出極大差異。
3.1.1.4 預警等級
根據《國土資源部和中國氣象局關於聯合開展地質災害氣象預報預警工作協議》，地質災害氣象預報預警分為5個等級:
1級，可能性很小;
2級，可能性較小;
3級，可能性較大;
4級，可能性大;
5級，可能性很大;
國家層次發布地質災害預警按以下考慮:
1～2級不發布預報，用綠色和藍色表示;
3級發布預報，用黃色表示;
4級發布預警，用橙色表示;
5級發布警報，用紅色表示。
3.1.1.5 預警時段與地域
預報預警時段是當日20時至次日20時。
預報預警地域是中華人民共和國領土范圍，暫不包括香港特別行政區、澳門特別行政區和台灣省。
3.1.1.6 技術路線
1)把全國劃分為若干預警區域。
2)確定預警判據。對每個預警區的歷史滑坡、泥石流事件和降雨過程的相關性進行統計分析，分別建立每個預警區的地質災害事件與臨界過程降雨量的統計關系圖，確定滑坡泥石流事件在一定區域暴發的不同降雨過程臨界值(低值、高值)，作為預警判據。
3)判定發生地質災害的可能性。接收到國家氣象中心發來的前期實際降雨量和次日預報降雨量數據後，對每個預警區疊加分析，根據判據圖初步判定發生地質災害的可能性。
4)判定預報預警等級。對判定發生地質災害可能性較大或以上等級的地區，結合該預警區降雨量、地質環境、生態環境和人類活動方式、強度等指標進行綜合判斷，從而對次日的降雨過程引發地質災害的空間分布進行預報或警報。
5)製作地質災害預警產品。
6)發送預警產品。將預警產品報請有關領導簽發後，發送國家氣象中心。
7)發布預警產品。國家氣象中心收到預警產品後，以國土資源部和中國氣象局的名義在中央電視台播出。同時，地質災害預警結果在中國地質環境網站上進行發布。
8)發布預警後，預警人員跟蹤校驗預警效果，總結提高預警准確率。
3.1.2 科學依據
根據1990～2002年對突發性地質災害的分類統計，發現持續降雨引發者占總發生量的65%，其中，局地暴雨引發者約占總發生量的43%，占持續降雨引發者總量的66%。也就是說，約2/3的突發性地質災害是由於大氣降雨直接引發的或是與氣象因素相關的，地質災害氣象預警工作是有科學依據的。
3.1.2.1 氣象因素引發地質災害的特點
1)區域性:一般在數百至數千平方公里內出現;單條泥石流的流域面積:≤0.6km2者11.9%;0.6～10km2者61.6%;10～50km2者22.4%。
2)群發性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一區域多災種呈群體出現。
3)同時性:巨大災難在數十分鍾—數小時內先後或同時出現。
4)暴發性:滑坡、特別是泥石流的發生具有突然暴發性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或「奔流」;當地人稱為「渦旋炮」或「山扒皮」。如陝西省紫陽縣同一地點傷亡人員最多的聯合鄉魚泉村7組(瞬間造成37人遇難)是5個「渦旋炮」同時擊中的結果。
5)後續性:大型滑坡一般出現在降雨過程後期，甚至降雨結束後數天。
6)成災大:造成重大人員傷亡和各種財產損失。
3.1.2.2 氣象因素引發地質災害的成因
1)區域性持續降雨或暴雨使鬆散堆積層達到過飽和狀態。
2)成災地區地形陡峻，坡形變化復雜，坡度25°～70°。
3)地質上具備二元結構，上為鬆散堆積層，下為堅硬基岩，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶。
4)鬆散堆積層厚度1～10m，一般1～4m。
5)一般植被覆蓋率較高，在強烈暴雨持續作用下起到滯水作用。
6)居民防災意識薄弱，房屋結構簡易，抗災強度低。房屋大多建在溪溝出山口地段，屬於泥石流的流通路徑。調查發現，雖然滑坡、泥石流災害具有暴發性，但多數地點仍有數小時至數分鍾的躲避時間，因防災基本知識缺乏，以致有的村民在搶運財物過程中喪生。
7)對大型滑坡滯後於降雨過程的機理缺乏科學認識。
3.1.2.3 來自統計學的認識
地質災害具有自然和社會的雙重屬性。理論研究與科學實踐均證明，地質災害具有可區劃性、可監測預警性。
1)分析發現，滑坡的發生在過程降雨量和降雨強度兩項參數中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現。
2)不同地區具體一條溝谷的泥石流始發雨量區間為10～300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。
3)在降雨過程的中後期或局地單點暴雨達到臨界值時出現突發性群發型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多。
4)大型滑坡常在降雨過程後期或雨後數天內出現。
3.1.2.4 區域地質災害的時空分布
據20世紀90年代的調查，我國泥石流的時空分布頻率具有以下特點:
(1)泥石流頻率與地貌
3500m以上的高山佔9%;1000～3500m的中山佔56%;小於1000m的低山佔15%;黃土高原區佔11%。
(2)泥石流頻率與工程地質岩組
變質岩區佔43%;碎屑岩區佔32%;黃土區佔11%;岩漿岩區佔9%;碳酸鹽岩區佔7%。
(3)泥石流發生頻率與年平均降雨量(mm/a)
＜400區域佔10%;400～600區域佔16%;600～800區域佔18%;800～1000區域佔24%;1000～1400區域佔22%;＞1400區域佔10%
(4)泥石流暴發時間(月份)分布頻率
5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%
上述統計說明，泥石流主要分布在中低山地區;多出現在易於風化破碎的岩土分布區;年均降雨量過高或過低都不會暴發泥石流;發生時間主要出現在每年的6～8月。
3.1.3 中國地質災害氣象預警區劃
基於我國地質災害類型分布、全國氣候區劃和滑坡泥石流與區域降雨關系的各類研究文獻，編制中國地質災害氣象預警區劃圖。
3.1.3.1 資料依據
基於氣象因素的《中國地質災害氣象預警區劃圖(1∶500萬)》的編制主要依據以下資料:
1)中國泥石流及其災害危險區劃圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
2)中國滑坡災害分布圖(1∶600萬)，
中國科學院成都山地災害與環境研究所，1991
3)中國地質災害類型圖(1∶500萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1991
4)中國泥石流災害圖(1∶600萬)，
地質礦產部成都水文地質工程地質中心，1992
5)中國滑坡崩塌類型及分布圖(1∶600萬)，
地質礦產部環境地質研究所，1992
6)中國特殊類土及危害圖(1∶600萬)，
中國地質科學院水文地質工程地質研究所，1992
7)中國地形圖(立體，1∶600萬)，地圖科學研究所，1999
8)中華人民共和國氣候圖集，氣象出版社，2002
9)區域降雨資料與滑坡、泥石流關系的各類文獻
3.1.3.2 預警區劃分原則
根據研究需要，在此提出斜坡劃分原理:
1)滑坡和泥石流是在斜坡地區發生的;
2)區域分水嶺的兩坡氣象降雨條件和生態環境是不同的;
3)我國的最大斜坡是帕米爾高原—東海大陸架的多級多層次斜坡;
4)區域斜坡可分為三類:一類是分水嶺到海濱，如後界燕山—魯兒虎山，左界遼河，右界永定河/海河和前界渤海圈閉的區域;二類如大別山—淮河—黃河圈閉的區域;三類如四川盆地周緣區域。
一級區以全國性分水嶺或雪線為界，考慮長時間周期、大空間尺度的氣候區劃和地質地貌環境條件;
二級區主要以重大水系、區域分水嶺、區域氣候、歷史滑坡泥石流事件分布密度、地質環境條件、斜坡表層岩土性質和年均降雨量分布。
3.1.3.3 預警區域劃分
本研究立足全國范圍，暫時提出兩級區劃，共劃分7個一級預警區，28個二級預警區，可以滿足初步工作要求(圖3.1)。
(1)預警區的地質災害特徵
A東北山地平原區
A1三江地區
圖3.1 中國地質災害氣象預警區劃圖(28個區)(台灣省專題資料暫缺)
佳木斯/牡丹江地區，氣象因素引發地質災害微弱。
A2東北平原
樺甸/敦化地區以及大興安嶺東麓，氣象因素引發地質災害較弱。
B大華北地區
B1遼南地區
遼東半島地區(千山)，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B2京承地區
北京北部和河北承德地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
B3晉冀地區
太行山東麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
B4山東丘陵
泰山和膠東地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
B5豫西地區
靈寶/許昌之間和伏牛山北麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B6皖蘇地區
大別山北麓和張八嶺地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
B7江浙地區
臨安/嵊州地區，氣象因素引發地質災害在小范圍較嚴重。
C中南山地丘陵區
C1閩浙地區
武夷山/九連山以東地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C2江西地區
九嶺山和贛南地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
C3豫鄂地區
南陽、神農架、大洪山和大別山南麓地區，氣象因素引發地質災害較嚴重。
C4湖南地區
湘西和湘南(雪峰山)地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
C5桂粵地區
桂西和兩廣北部地區，氣象因素引發小規模地質災害嚴重。
D西南中高山區
D1陝南地區
秦嶺南麓和大巴山北麓地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D2四川盆地
成都平原外的其他地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D3黔渝地區
黔北和重慶地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D4滇南地區
滇南和黔南部分地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
D5川滇地區
川西、滇西和滇中地區，氣象因素(含高山融水)引發地質災害極嚴重。
E黃土高原區
E1呂梁地區
大同—太原—臨汾一線地區，氣象因素引發地質災害較嚴重—輕微。
E2陝北地區
陝北黃土高原地區，氣象因素引發地質災害嚴重。
E3隴西地區
隴西和海東地區，氣象因素引發地質災害極嚴重。
F北方乾旱沙漠區
F1內蒙古東部地區
氣象因素引發地質災害輕微。
F2阿拉善地區
祁連山北麓、玉門/武威地區，氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F3南疆地區
天山南麓、阿爾金山北麓氣象因素(高山融水)引發地質災害較嚴重。
F4北疆地區
天山北麓氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害嚴重。
G青藏高原區
G1藏北地區
氣象因素引發地質災害輕微。
G2藏南地區
雅魯藏布江及支流流域氣象因素(暴雨和高山融水)引發地質災害較嚴重;藏東南
暴雨引發地質災害嚴重。
(2)一級區域界線標志
A/F大興安嶺—七老圖山
漠河—鳳水山(1398)—古利牙山(1394)—太平嶺(1712)—興安嶺(1397)—巴代艾來(1540)—罕山(1936)—黃崗梁(2029)—七老圖山
A/B雲霧山—長白山
小五台山(2882)—赤城—雲霧山(2047)—七老圖山—阜新—鐵嶺—莫日紅山(1013)—白頭山
B/E太行山—中條山
小五台山(2882)—恆山(2017)—北台頂(3058)—陽曲山(2059)—歷山(2322)—華山(2160)
E/F毛毛山—靖邊—東勝—小五台
海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定邊—靖邊—榆林—東勝—豐鎮—小五台山(2882)
EB/DC秦嶺—伏牛山—大別山—括蒼山
海晏—龍羊峽—同仁—鳥鼠山(2609)—武山南—鳳縣—太白山(3767)—首陽山(2720)—秦嶺—華山(2160)—全寶山(2094)—老君山(2192)—太白頂(1140)—雞公山(744)—霍山(1774)—安慶—九華山(1342)—黃山(1873)—桐廬—括蒼山(1382)—北雁盪山(1057)
F/G阿爾金山—祁連山
公格爾山(7649)—慕士塔格山(7509)—賽圖拉—慕士山(6638)—烏孜塔格(6250)—九個達坂山(6303)—阿卡騰能山(4642)—阿爾金山(5798)—大雪山(5483)—祁連山(5547)—冷龍嶺(4849)—毛毛山(4070)
C/D老君山—梵凈山—岑王老山
老君山(2192)—武當山(1612)—大神農架(3053)—建始—來鳳(＞1000)—酉陽—梵凈山(2494)—佛頂山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富寧
D/G九寨溝—察隅
武山—九寨溝—雪寶頂(5588)—馬爾康—爐霍—新龍—巴塘—察隅
(3)二級區域界線
A1/A2小興安嶺—張廣才嶺—白頭山
呼瑪—大黑頂山(1047)—平頂山(1429)—大青山(944)—大禿頂子山(1690)—大石頭(1194)—甑峰山(1677)—白頭山
B1/B2下遼河
B2/B3永定河—海河
B3/B4黃河
B4/B5黃河故道
B5/B6淮河—黃河故道
B6/B7長江
C1/C2武夷山—九連山
黃山(1873)—玉京峰(1817)—黃崗山(2158)—白石峰(1858)—木馬山(1328)—九連山(1248)—龍門
C2/C34霍山—幕阜山—羅霄山脈
霍山(1774)—九江—九宮山(1543)—幕阜山(1596)—連雲山(1600)—武功山(1918)—井岡山—八面山(2042)—石坑埪(1902)
C3/C4長江
C124/C5南嶺山脈
雷公山(2179)—貓兒山(2142)—韭菜嶺(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龍門—飛雲頂(1282)—蓮花山(1336)—神泉港
D1/D23米倉山—大巴山
九頂山(4984)—廣元—米倉山—大巴山—大神農架(3053)
D2/D3長江—重慶—華鎣山—萬源北
D123/D5夾金山—大涼山
雪寶頂(5588)—九頂山(4984)—二郎山(3437)—貢嘎山(7556)—鏵頭尖(4791)—大涼山(3962)—長江—五蓮峰(2561)—陸家大營(2854)
D3/D4苗嶺山脈
陸家大營(2854)—黃果樹瀑布—惠水—雷公山(2179)
D4/D5烏蒙山—哀牢山—高黎貢山
陸家大營(2854)—黎山(2678)—馬龍—玉溪—哀牢山(3166)—貓頭山(3306)—高黎貢山—(3374)—尖高山(3302)
E1/E2呂梁山脈
岱海—管涔山—荷葉坪(2784)—黑茶山(2203)—關帝山(2831)—禹門口
E2/E3屈吳山—六盤山脈
景泰—屈吳山(2858)—六盤山(2928)—太白(2819)
F1/F2
古爾班烏蘭井—呼和巴什格(2364)—賀蘭山(3556)—香山
F2/F3
馬鬃山(2583)—大雪山(5483)
F3/F4天山山脈
托木爾峰(7443)—比依克山(7443)—天格爾峰(4562)—博格達峰(5445)—巴里坤山—托木爾提(4886)
G1/G2岡底斯山—念青唐古拉山脈
扎西崗—岡仁波齊峰(6656)—冷布岡日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦達—巴塘。
3.1.4 地質災害氣象預警判據研究
3.1.4.1 判據確定原則與資料依據
根據有限研究積累和歷史經驗，滑坡、泥石流的發生不但與當日激發降雨量有關，而且與前期過程降雨量關系密切，本項研究選定1d，2d，4d，7d，10d和15d過程降雨量等6個數據進行統計分析，期望對一個地區氣象因素引發滑坡、泥石流地質災害的原因與臨界雨量判據的確定具有全面認識。
本次研究的資料依據主要有兩方面:
1)中國地質環境監測院建立的全國地質災害調查資料庫中氣象因素引發的歷史滑坡泥石流災害數據(999個);
2)國家氣象中心根據中國地質環境監測院提供的滑坡、泥石流數據，整理提供了731個相關站點15d內歷史降雨量數據。
3.1.4.2 預警區的臨界降雨量判據研究
(1)不同降雨過程代表數據的選定
中國氣象局系統對日降雨量(Q)的預報是按當日20時到次日20時計算，而滑坡、泥石流事件可能發生在此24h的任一時段。
若災害事件在接近24時發生，則基本可對應1d(即當日)過程降雨量;若災害事件在次日0時以後的夜間發生，則對應前一日(2d)過程降雨量更符合實際。因此，本項研究選定的數據代表時段(日:24h)是:
1d過程降雨量:0≤Q1≤1
2d過程降雨量:1≤Q2≤2
4d過程降雨量:3≤Q4≤4
7d過程降雨量:6≤Q7≤7
10d過程降雨量:9≤Q10≤10
15d過程降雨量:14≤Q15≤15
(2)臨界過程降雨量預警判據圖的建立
根據滑坡泥石流與降雨關系的研究，製作滑坡泥石流與不同時段臨界降雨量關系散點圖，發現散點集中成帶分布，其上界可用β線表示，下界可用α線表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等過程降雨量，可以建立地質災害預警判據模式圖(圖3.2)。
圖中橫軸是時間(1～15d)，縱軸是相應的過程降雨量(mm)。我們規定，α線和β線為兩條滑坡、泥石流發生的臨界降雨量線，α線以下的A區為不預報區(1，2級，可能性小、較小)，α～β線之間的B區為地質災害預報區(3，4級，可能性較大、大)，β線以上的C區為地質災害警報區(5級，可能性很大)。
(3)預警區臨界降雨判據圖研究
在28個氣象預警區中，18個預警區可以形成完整的滑坡、泥石流發生的臨界降雨預警判據圖(上限值β線、下限值α線);10個預警區因缺乏資料尚不能形成判據圖，其中，A1，B5，F1和G24個區完全缺數據;B4，B6，E1，E2，F3和F46個區數據不全(只能形成α線或β線，甚至散點)。這10個區主要為滑坡、泥石流不發育區或人口稀疏地區，暫時對全國的預警工作效果影響不大。
圖3.2 預報判據模板圖
代表性數據及曲線舉例
A2東北平原
中國地質災害區域預警方法與應用
*3個樣本。
A2氣象預警區判據圖
B1遼南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*9個樣本。
B1氣象預警區判據圖
C1閩浙地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
C1氣象預警區判據圖
D1陝南地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*45個樣本。
D1氣象預警區判據圖
D5川滇地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*60個樣本。
D5氣象預警區判據圖
E3隴西地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*50個樣本。
E3氣象預警區判據圖
F2阿拉善地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*8個樣本。
F2氣象預警區判據圖
G1藏北地區
中國地質災害區域預警方法與應用
*15個樣本。
G1氣象預警區判據圖
3.1.4.3 預警判據校正
為了提高預警精度，依據以下資料對預警區判據圖進行了校正:
1)中國大陸滑坡、泥石流與降雨關系的各類科技文獻;
2)歷年中國地質災害公報;
3)部分省(區、市)的地質災害年報;
4)全國縣(市)地質災害調查區劃成果資料(主要是福建省);
5)重點地區地質災害專項研究報告等。
檢索發現有13個預警區具有部分滑坡、泥石流與臨界過程降雨量研究資料，有15個預警區暫未收集到或完全缺乏研究資料。
13個具備部分研究資料的預警區分別整理成圖、表，可供確定相應預警區預警級別時參考，或與預警判據圖配合使用。
以C1區為例，見下表(圖3.3):
圖3.3 C1區地質災害點分布與臨界降雨量統計關系
3.1.5 預警尺度精度評價
3.1.5.1 預警尺度
(1)空間預警尺度
圖面表示3000km2(基於1∶500萬～1∶600萬地質災害預警區劃圖)。
(2)時間預警尺度
地災預警與氣象預警時間尺度同步。
3.1.5.2 預警精度評價
1)取決於氣象預報精度。目前全國性的氣象預報精度尚不高，特別是對引發泥石流影響明顯的局地單點暴雨的預報有待加強。
2)雨量站點代表性精度。地質災害氣象預警判據圖依賴於氣象站點經(緯)度和地質災害發生點的經(緯)度(距離)的接近程度。
本次資料地質災害災情點的經(緯)度與相鄰氣象站點的經(緯)度之差在0.3°～1.0°之內，也即相差40～50km，反映在平面上即存在約2000km2的誤差。
3)地質環境-氣象因素耦合機制的研究精度。地形坡度、植被、岩土類型、含水狀態、地表入滲和產流等的研究尚很薄弱。
4)人類活動方式、強度與斜坡變形破壞模式尚缺乏科學界定。
3.1.6 地質災害預警產品製作與發布
3.1.6.1 預警產品製作、簽批與發布
1)國家氣象中心提供全國每次降雨過程的天氣預報資料，每天16:00通過適當方式(E-mail)發送前期實際降雨量和次日預報降雨量數據;
2)中國地質環境監測院接到降雨量數據後，根據此數據和預警判據圖對各預警區發生地質災害的等級進行逐個分析和判定;
3)專家會商、分析判定預報預警結果，根據會商後的結果，做出空間預警，在預警圖上劃出預報或警報區，此稱預警產品;
4)領導審定、簽批預警產品;
5)經簽批的預警產品於當天16:30通過適當方式(E-mail)發回國家氣象中心;
6)國家氣象中心接收預警產品，並和天氣預報產品統一製作，配音;
7)中央電視台在當天晚上19:30新聞聯播後播出地質災害氣象預報或警報及等級;
8)預報或警報地區的有關省級地質環境監測總站應在預警發出24h至48h內，向中國地質環境監測院反饋預警效果校驗結果;
9)中國地質環境監測院分析研究預警效果校驗結果，改進預警判據，逐步提高預警精度。
3.1.6.2 預警產品發布形式
(1)中央電視台發布播出
預警產品署名:國土資源部
中國氣象局
模擬預報詞:
今天晚上到明天白天，××地區發生地質災害的可能性較大，請注意防範。
(2)中國地質環境信息網站發布
主要供專業人士和政府管理部門參考，跟蹤研究預警效果，討論研究預警方法與對策。
設計製作了地質災害氣象預警預報專用「符號」(圖3.4)。
圖3.4 地質災害氣象預報預警專用「符號」
從2005年開始，在中央電視台發布地質災害氣象預警預報信息圖片時，同時配發崩塌、滑坡和泥石流動畫，增強了地質災害預警信息的視覺沖擊力，也提高了地質災害氣象預報預警的社會影響力。
3.1.7 地質災害預警軟體系統
3.1.7.1 基於C語言的預警預報軟體
2004～2006年，模型採用第一代臨界雨量判據法，基於C語言的預警預報軟體。具備自動生成降雨等值線、雨量站點上自動計算預報等級、查看雨量站點雨量等功能(圖3.5)。缺點是無法自動成區、不具備GIS圖層操作功能。
圖3.5 基於C語言的第1套預警軟體Predmap抓圖
3.1.7.2 基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體
2007年，基於ArcGIS開發了第2套預警預報軟體，模型仍採用第一代臨界雨量判據法(圖3.6)。主要改進在於將軟體系統升級為基於GIS開發，且實現預警區的自動圈閉。缺點是ArcGIS軟體龐大，軟體操作、升級等方面不便。
圖3.6 基於ArcGIS的第2套預警軟體抓圖
9. 實時監測技術在地質災害防治中的應用——以巫山縣地質災害實時監測預警示範站為例
高幼龍1張俊義1薛星橋1謝曉陽2
(1中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所，河北保定，071051;2西北化工研究院，陝西臨潼，710600）
【摘要】本文在地調項目工作實踐的基礎上，系統地總結了地質災害實時監測的含義、特點和系統構成。詳細介紹了巫山縣地質災害實時監測預警示範站的構建，針對實際運行狀況，評價了實時監測技術的可行性和可靠性。
【關鍵詞】地質災害實時監測遠程傳輸示範站
1 引言
隨著現代科學技術的發展和邊緣學科的相互滲透，自動控制、網路傳輸等越來越多的技術被不斷應用於地質災害的監測當中，極大地提高了監測的自動化水平，在一定程度上緩解了生產力匱乏和地質災害急劇增加之間的矛盾。國際上，美國、日本、義大利等發達國家在一定的區域范圍內建立了基於降水量、滲透壓、斜坡變形等參數的地質災害實時監測系統，藉助國際互聯網實現了監測數據的集中處理與實時發布。與之相比，我國地質災害監測的實時化、網路化水平依然較低，監測信息為公眾服務的功能未能得到明顯體現，預警的信息渠道不暢，對重大臨災的地質災害缺乏快速反應能力。因此，在我國進行地質災害實時監測預警研究，對重大災害體實施實時化監測預警，具有十分現實的意義。
筆者在參加地質調查計劃項目《地質災害預警關鍵技術方法研究與示範》的過程中，對實時監測技術進行了較為深入的研究，並在我國重慶市巫山縣新城區建立了地質災害實時監測預警示範站，經過1.5個水文年的示範運行，驗證了實時監測的可行性和可靠性。在對示範成果初步總結的基礎上形成此文，以期實時監測技術得以快速成熟及推廣應用，為我國地質災害防治事業作出貢獻。
2實時監測的含義和特點
實時監測（Real-Time Monitor,RTM）指通過各種監測、採集、傳輸、發布技術，讓目標層人員在第一時間內了解、掌握有關災害體的變形動態和發展趨勢，進而作出決策的多種技術的集合。其最主要的特點為實時性，即遠程的目標層人員可在第一時間獲取災害體的全部變形信息，而獲取的過程是自動的，無需技術人員值守干預。顯而易見，實時的特性可以最大限度地解放勞動力，降低監測人員風險和運營成本。
同傳統監測技術相比，實時監測的數據採集方式是連續的、跟蹤式的，數據的採集周期很短，通常在數小時之內，甚至更短。這對於跟蹤災害體變形過程，進行反演分析具有十分重要的意義。其龐大的數據量通常也會對配套的軟硬體系統提出更高的要求。
不難理解，實時監測也是自動化監測。所使用的監測儀器均需自動化作業方可實現無人值守。監測儀器自動化分為兩種，一種是監測儀器本身具備定時采樣和存儲功能，另一種是通過第三方的自動採集儀控制采樣。不管使用何種方式或基於何種原理，其數據採集是能夠自動或觸發實現的。
監測數據遠程傳輸是實時監測的另一主要特點。通常情況下，監測控制中心設立在遠離災體、經濟相對發達的城鎮區，需要藉助公眾通信網路或其他介質將各種類型的監測數據「搬運」過來，進行相應的轉換計算，生成目標層人員所需要的成果。這個「搬運」過程即監測數據的遠程傳輸。傳輸分為兩種方式，一種是有線傳輸方式，如架設通信線纜或光纜，在電話線兩端載入 Modem等；另一種是無線傳輸方式，如藉助 GSM/GPRS或 CDMA網路、UHF數傳電台或通信衛星等。
由於實時監測是數據自動採集、傳輸、發布等多個技術的集合，其中的任何一個環節失敗均可導致系統無法正常工作，因此，實時監測是存在風險性的。其風險構成除電力（如斷電停電）等保障體系統風險和監測儀器（如感測器、採集儀故障）、傳輸系統（如占線、網路資源不足、數據安全）、發布系統（如網路阻塞、病毒入侵、系統崩潰）等技術風險外，還包括人為抗力風險，如監測儀器設施的人為破壞、網路系統的惡意攻擊等。對於風險的營救除最大程度地降低保障體系風險和技術風險外，需要通過立法、宣傳等有效措施降低人為抗力風險，並設技術人員對監測系統進行即時維護，保障系統正常運行。
3實時監測系統構成
實時監測系統由監測儀器設施、數據採集系統、數據傳輸系統和網路發布系統四個子系統構成。各子系統均可獨立運行，以單鏈的方式協同工作。其工作原理如圖1所示。
圖1實時監測系統工作原理示意圖
3.1監測儀器設施
監測儀器及設施是獲取災害體變形參數最前端、最主要的組成部分，固定安裝於災害體表層或深部，並能夠表徵災害體對應部位的變形、變化。監測儀器的類型取決於所採用的監測方法。在地質災害監測中，常用的監測方法包括災害體地表及深部位移、應力、地下水動態、地溫、降水量等（表1）。監測儀器的精度、數量及布設位置是在地質災害勘查及綜合分析的基礎上，從控制災害體主體變形的需要設計確定的。監測儀器通常和相應的監測設施，如監測標（墩）、保護裝置等相互配合，完成災害體相關參數的獲取。
3.2數據採集系統
顧名思義，數據採集系統用於收集、儲存各類監測數據，是通過單片機或工業控制技術實現的。目前，多數監測儀器均有配套的數據採集及存儲裝置，可按設定的數據採集間隔定時自動化工作，並對原始數據進行轉換計算。數據採集裝置通常具有 RS-232或其他標准通信介面，可以方便地將數據下載至 PC中作進一步分析處理。對於不具備配套數據採集裝置或僅具備攜帶型讀數裝置的監測儀器，則可以通過第三方的數據採集儀實現自動採集工作，通用型的數據採集儀可方便地將頻率、電壓等模擬信號轉換為數字信號加以存儲和處理，並具備標准通信介面和PC交換數據。由於數據採集儀多置於監測儀器附近，二者間通常使用線纜相連接。
表1常用監測技術方法簡表
3.3數據傳輸系統
數據傳輸系統用於完成數據採集儀—控制中心—用戶間的數據傳遞。實際上，控制中心—用戶間通常是利用國際互聯網、通過發布系統實現的，所以狹義上的數據傳輸指數據採集儀—控制中心之間（即災害體現場至控制中心）的數據傳遞。
按照災害體和控制中心空間距離的長短，可將數據傳輸分為近距離數據傳輸（一般低於2km）和遠程數據傳輸兩種類型。前者由於傳輸距離較短，一般採用線纜連接，後者則採用遠程數據傳輸裝置。
按傳輸介質，遠程數據傳輸分為有線傳輸和無線傳輸兩種方式。目前常用的有線傳輸方式有電話線連接（即在電話線兩端載入 Modem對數據進行調制、解調）、光纜連接等，無線傳輸方式有數傳電台（用於中遠距離）、GSM/GPRS或 CDMA移動通信網路、通信衛星等（圖2）。
圖2常用的數據傳輸方法
3.4信息發布系統
信息發布系統通過國際互聯網，以 Web主頁的方式向目標層人員（即用戶）提供各類監測信息。監測信息包括災害體地質條件、發育特徵、監測網布置方式、多元監測數據、監測數據隨時間推移曲線變化情況、監測信息公告及圖片、視頻等。
信息發布系統由底層資料庫和發布主頁兩部分構成。前者用於管理各類基礎信息及監測數據，為後者提供數據源，後者為用戶提供信息訪問平台。二者之間通常採用B/S等架構交換數據。
信息發布系統一旦建立完成後，一些信息內容，如災害體地質條件、發育特徵、監測網布置方式等說明性的文字便相對固定下來，在短時間內不會做大的改動，這些信息通常稱為靜態信息。而隨著時間推移，監測數據及其曲線等信息不斷產生，且呈現動態變化並需在主頁上自動更新、顯示，這些信息稱為動態信息。要實現監測數據的實時發布，需建立動態主頁來顯示動態數據。
由於監測數據是由底層資料庫管理的，故只要即時將監測數據自動寫入資料庫中，為動態主頁提供隨時更新的數據源，便可實現自動顯示，即實時發布。而這一點是易於做到的。
4巫山縣地質災害實時監測示範站簡介
重慶市巫山縣新城區是我國地質災害危害最為嚴重的地區之一，全縣約1/3的可用建設用地受到不同程度地質災害的威脅。通過論證對比，在城區27個較大滑坡（崩塌）中，選擇了近期變形相對較為明顯、危害較為嚴重的向家溝滑坡和玉皇閣崩滑體建立實時監測預警系統進行應用示範。選用GPS監測地表位移、固定式鑽孔傾斜儀和TDR技術監測深部位移、孔隙水壓力監測儀監測滑體孔隙水壓力及飽水時的水位、水溫，同時通過安裝儀器的附加功能或定期搜集的方法兼顧了地溫、降水量及庫水位等監測。截至目前，共建立GPS監測標22處（含基準標）、固定式鑽孔傾斜儀和TDR監測點（孔）各3處、孔隙水壓力監測3孔7測點。多種監測儀器在同一地理位置同組安裝，這樣不僅便於不同監測方法之間資料的相互印證對比，還可以僅使用一台採集儀及傳輸裝置採集、傳輸多種監測數據，降低監測系統建設成本；另外，同組安裝便於修建監測機房（現場站）保護監測儀器設施。以上監測方法除GPS因建設成本、人為抗力風險等原因採用定期觀測外，其餘監測方法均採用實時化監測。
4.1示範站數據採集系統
固定式鑽孔傾斜儀、TDR、孔隙水壓力監測儀三種監測儀器均具備配套的數據採集裝置，其中TDR監測技術使用工業控制機作為數據採集裝置，恰好可以作為另兩種監測儀器的上位機，通過多串口擴展，將固定式鑽孔傾斜儀和孔隙水壓力監測儀連接至工控機，定時下載、存儲數據，並在預定時間統一傳輸至控制中心，同時在工控機上存放數據備份，防止數據丟失。示範站數據採集系統結構圖如圖3所示。
圖3示範站數據採集系統結構圖
4.2GPRS遠程無線傳輸系統
示範站控制中心設在巫山縣國土資源局，距向家溝滑坡直線距離2.74km，距玉皇閣崩滑體約0.6km，其間採用GPRS網路進行數據的遠程無線傳輸。
GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業務）是中國移動通信在GSM網路上發展起來的2.5G數據承載業務，具有傳輸速度快、永遠在線、按量計費等優點。GPRS使用TCP/IP協議，因此可方便地將數據寫入指定（具固定IP地址）的伺服器中。
GPRS數據傳輸硬體為商用型GPRS-MODEM，控制軟體自主編寫，用於控制數據傳輸時間、目標地址及傳輸過程的錯誤處理，由伺服器端和客戶端兩部分構成。伺服器端用於設置網路配置、資料庫連接方式及數據文件、日誌文件和配置文件的存放路徑。客戶端安裝於現場站數據採集儀（工控機）上，控制網路連接、上傳時間、數據編碼、數據備份及傳輸錯誤處理。客戶端軟體和所有的數據採集軟體設置為不間斷工作狀態，在按控制參數工作的同時，接受控制中心的配置指令即時對控制參數進行調整。
4.3示範站信息發布系統
示範站信息發布系統硬體由1台小型伺服器和2台 PC終端的100M區域網構成。通過2M帶寬的ADSL接入Internet。底層資料庫和WEB主頁同時安裝於伺服器上。伺服器操作系統為Mi-croSoft Windows Server 2000，資料庫系統採用 MicroSoft SQL Server 2000。WEB主頁用 ASP.NET和Visual C﹟編寫，和資料庫之間採用B/S架構。在病毒防護和網路安全方面，採用商業軟體瑞星RAV 2004和天網防火牆系統。
（1）資料庫系統
資料庫系統是信息發布系統的基礎，按管理內容分為基礎信息管理、數據管理、輔助信息管理三部分。基礎信息管理的內容包括監測站（包括中心站和現場站）、監測鑽孔、監測點、發布信息、發布圖片等；數據管理內容包括固定式鑽孔傾斜儀、GPS、TDR監測系統、BOTDR監測系統、孔隙水壓力監測儀、環境溫度、降水量、庫水位等；輔助信息管理內容包括分級用戶、下載信息、訪問統計次數等，資料庫系統構成如圖4所示。
（2）數據伺服處理程序
數據伺服處理程序用於轉換、計算現場站傳來的數據，並即時將處理後的結果寫入資料庫中。處理程序採用Visual BASIC語言編寫，通過計時器控制的定時功能觸發寫庫過程，並在完成寫庫過程後刪除原數據以防止重寫。不難看出，數據伺服程序是傳輸系統和發布系統之間的連接，它使兩個彼此獨立的系統有機地結合起來。
（3）示範站信息發布主頁
信息發布主頁為遠程用戶提供所需的全部信息，包括示範站的概況、實時的監測曲線、最新的監測數據等。從發布信息內容、訪問方式及管理維護的角度出發，主頁設計成導航區、發布區、管理區和下載區，為遠程用戶、管理員提供交互。
圖4示範站資料庫系統構成框圖
導航區為遠程用戶提供必要的導航信息，包括公告信息、圖片及相關的專業網站鏈接，展示示範站建設工作的進展、取得的階段性成果及有關的預警內容。
發布區用於提供示範站概況、實時監測曲線及數據查詢。
示範站概況包括示範區自然地理條件、地質條件、示範站工作的整體部署，監測儀器設施（GPS、固定式鑽孔傾斜儀、TDR、BOTDR、孔隙水壓力監測儀等）的性能指標，監測現場站（含中心站）、監測鑽孔、監測點的基礎信息等內容。
實時監測用於顯示各種監測曲線，是發布主頁最核心的內容。從訪問方便的角度出發，實時監測採取了「選擇災體—選擇監測剖面—選擇監測點—選擇監測時段—顯示監測曲線」逐級打開、層層剝落的展示方式，並全部做成圖形方式鏈接，以增強訪問的直觀性。監測曲線的坐標設計成自適應型，圖形的大小在系統的配置文件中設置，並標明數據的最新更新時間。曲線是以圖片的形式顯示的，用戶可以方便地將其下載到自己的PC中保存。
從安全考慮，數據查詢進行了加密，用戶需用授權的用戶名和密碼登錄後方可查看。查詢採取了「選擇監測方法—選擇監測點—選擇監測起始時間—顯示數據表」組合式篩選的方式。輸入界定參數並提交後系統從底層資料庫中找到所有符合條件的記錄，按日期排序後列表顯示。用戶可以全部或部分選取查詢結果，粘貼至個人PC作為WORD文檔保存。
管理區專為系統管理員設計，用於管理員遠程管理文本、圖片、數據等信息，進行信息的添加、修改、刪除、上傳下載等操作。分為信息管理、圖片管理、數據管理、下載管理4個相互獨立的模塊，具有模糊查找等高級功能。
下載區為授權用戶提供工作圖片、視頻、監測報告、軟體等較大文件的下載功能，補充主頁在文件交換方面的不足。
主頁面布局如圖5所示。欲了解發布系統的更多內容，請登錄Http://www.wss.org.cn。
5示範站實時監測系統運行評價
由於本文著重論述實時監測技術的可行性和可靠性，因此不對監測成果和滑坡穩定性動態做更多分析。從以上論述明顯可以看出，在地質災害監測中，構建實時監測系統從技術上是可行性的。本節主要針對巫山縣實時監測預警示範站運行過程中出現的各種問題，從故障統計、故障原因分析等方面，對示範站採集系統、傳輸系統、發布系統的可靠性進行簡單評價，並提出意向性的改善建議。
圖5示範站信息發布主頁面
根據巫山縣地質災害監測預警示範站建設工作日誌，監測系統故障主要發生在傳輸子系統，故障表現形式為數據不傳輸或不正確傳輸，主要原因為GPRS網路信號不穩定造成傳輸隨機中斷所致；其次，撥號連接失敗後的重復嘗試連接導致伺服器80埠長期無效重復佔用，當超過伺服器最大連接數後導致網路無法正確訪問；再次，監測地區不規律的停電常常使保障體系失效，從而丟失數據。此外，示範站伺服器系統遭受過病毒破壞和惡意攻擊，兩次造成網路系統崩潰。可見，實時監測系統在基礎通信條件和保障體系完備的條件下，是能夠穩定可靠運行的。在建設過程中通過安裝長時後備電源系統、功能完善的病毒防火牆和網路防火牆，可有效降低保障體系風險，進一步提高系統運行的穩定性。
6結語
巫山縣地質災害實時監測預警示範站自2003年陸續建設運行以來，在技術人員的維護下，系統運行正常，取得了數十萬個監測數據，發布公告信息及圖片近百條（幅），編寫監測分析簡報數期，實現了監測信息遠程實時訪問，取得了良好的示範效果。實踐證明，將實時監測技術應用於地質災害防治中是完全可行的，也是比較可靠的。可以預見，實時監測技術將是地質災害監測的必然發展趨勢。
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10. 地質災害監測的方法有哪些
滑坡、崩塌、泥石流災害雖然突發性強，來勢兇猛，但是這些災害發生前有明顯的前專兆。對滑坡、崩塌體和建築的屬裂縫經常進行簡易的測量，是避免人員傷亡的最有效的方法。目前老百姓常用的簡易監測方法主要有埋樁法、埋釘法、上漆法、貼片法等。
（1）埋樁法。埋樁法適合對於滑坡體上的裂縫兩側埋樁，用鋼捲尺測量樁之間的距離，可以了解滑坡變形滑動過程。
（2）埋釘法。埋釘法在建築物裂縫兩側各釘一顆釘子，通過測量兩側兩顆釘子之間的距離變化來判斷滑坡的變形滑動。這種方法對於臨災前兆的判斷是非常有效的。
（3）上漆法。在建築物的兩側用油漆各畫上一道標記，與埋釘法原理是相同的，通過測量兩側標記之間的距離來判斷裂縫是否在擴大。
（4）貼片法。在橫跨建築物裂縫處貼水泥砂漿片或紙片，如果紙被拉斷，說明滑坡發生了明顯變形，須嚴加防範。與上面三種方法相比，這中方法是定性的，但是，可以非常直接地判斷滑坡的突然變化情況。