地質災害預警感測器
⑴ 地質災害的預警級別
按照未來24小時內，地質災害發生的可能性大小，地質災害預警分為五級，分別版為
一級：可能性很小；
二級權：可能性較小；
三級：可能性較大（通知監測人員和威脅住戶注意）；
四級：可能性大（預報階段，停止外業，各崗位人員到崗待命）；
五級：可能性很大（警報階段，無條件緊急疏散，密切觀測）。
⑵ 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。
參考文獻
[1]殷躍平等.長江三峽庫區移民遷建新址重大地質災害及防治研究.北京：地質出版社，2004
[2]王洪德，高幼龍等.《地質災害預警關鍵技術方法研究與示範》項目設計書.2003（未出版）
[3]劉新民等.長江三峽工程庫區滑坡及泥石流研究.成都：四川科學技術出版社，1990
[4]何慶成，侯聖山，李昂.國際地質災害防治現狀.科學情報，2004,（5)
[5]鄔曉嵐，塗亞慶.滑坡監測的現狀及進展.中國儀器儀表，2001（3）
[6]張青，史彥新，朱汝烈.TDR滑坡監測技術的研究.中國地質災害與防治學報.第12卷，第2期.2001,（6）
[7]曹修定，阮俊，展建設，曾克.滑坡的遠程實時監測控制與數據傳輸.中國地質災害與防治學報.第13卷第1期.2002（3）
[8]夏柏如，張燕，虞立紅.我國滑坡地質災害監測治理技術.探礦工程（岩土鑽掘工程）.2001年增刊
⑶ 愛立信山體滑坡監測及預警系統的重要組成部分是什麼
愛立信展示的這個山體滑坡監測及預警系統的重要組成部分是基於蜂窩物聯網的感測設備。蜂窩物聯網的廣覆蓋、低功耗、低成本的特點使得大量感測設備的部署成為可能。通過基於蜂窩物聯網的大量感測設備來監測山體的異常情況，實時接收處理感測器信息，及時預警可能被災害影響到的區域的人員採取防護和避險措施。該系統可以准確、實時地在指定區域進行報警，相對於目前的預警手段，具有更精確、迅速以及高效的特點。
2017中國國際通信展上，愛立信聯合中國移動展示了地質災害預警物聯網用例——山體滑坡監測及預警系統。該系統是愛立信與中國移動在"5G聯合創新項目"的一個合作案例。近期，愛立信將攜手中國移動研究院及中國地質環境監測院在災害頻發地區進行系統試點。基於中國移動全球最大的LTE網路和正在部署的蜂窩物聯網路，山體滑坡監測及預警系統可以成為國家公共安全預警系統中重要的組成部分，為保障人民生命財產安全做出積極貢獻。
中國是一個自然災害頻發的國家，在我國廣大山區，山體滑坡和泥石流是最為常見的災害。據中國國土資源公報，2011-2016年我國發生地質災害7萬余起，造成2400餘人死亡和失蹤，直接經濟損失超過300億元。目前山體滑坡災害的監測設備部署復雜、成本較高，且缺乏快速有效的報警提示方式。利用基於蜂窩物聯網技術的感測器，結合基於LTE的快速預警方式，我們可以實現對山體滑坡的監測和預警，有效地保障人員和財產的安全。
中國地質環境監測院地質災害調查監測室主任兼中國地質調查局"山地丘陵區地質災害調查工程"首席專家李媛表示："蜂窩物聯網 '廣覆蓋、低功耗'的特點特別契合地質災害監測的需求，可以一定程度上解決廣大山區通訊信號較弱和傳統監測設備需額外配備供電裝置的問題，如果相關設備成本能進一步降低，實現大面積部署，可以顯著提升我國的地質災害監測水平。將小區廣播引入地質災害監測預警，不僅使預警手段更加多樣化，也提高了預警效率。下一步我們將聯合愛立信、中國移動進一步完善本系統，並著手開展相關設備野外環境適用性研究，共同推進蜂窩物聯網技術在地質災害監測領域的應用。"
愛立信東北亞區執行副總裁方迎表示"物聯網技術在推動各行業數字化進程中扮演著重要角色。愛立信提供領先的物聯網解決方案，與各個垂直行業的合作夥伴展開廣泛合作。此次攜手中國移動及中國地質環境監測院在自然災害預警領域打造新型應用案例，推動國家公共安全預警系統智能化。愛立信期待三方在後續的合作中實現更多新突破。"
在推動物聯網發展的進程中，愛立信始終保持領先，從推動蜂窩物聯網主流國際標准形成，到打造領先的解決方案——全球化終端連接管理平台和物聯網加速引擎。從提供車聯網應用商店能力、物聯網大數據分析能力等，到打造廣泛的物聯網應用案例。此外，愛立信還推出了一體化物聯網服務。我們志在攜手客戶與合作夥伴，努力創建共贏的物聯網生態圈，加速物聯網的普及與大發展。
⑷ 地質災害黃色預警是什麼意思
地質災害黃色預警信號是指24小時內地質災害發生的風險較高。地質災害黃色預警信號是地質災害預警信號中的第一級。
地質災害預警級別分為五級，但預警信號為四級，即藍色、黃色、橙色和紅色，分別代表一般、較重、嚴重和特別嚴重，黃色預警是指未來24小時內發生地質災害的可能性較大，應及時通知監測人員和受威脅住戶注意避險。
(4)地質災害預警感測器擴展閱讀：
質災害氣象預警預報信息每年汛期(5-9月)在中央電視台天氣預報節目中和中國地質環境信息網上發布，目的是提醒被預警區的幹部和群眾防範滑坡、崩塌和泥石流災害。可以分為以下等級：
一級提醒級，24小時內，災害發生可能性很小。 啟動重要地質災害隱患點的群測群防巡查。
二級 提醒級，24小時內，災害發生可能性較小。 預報預警時間內對重要地質災害隱患點24小時監測。
三級 注意級，24小時內，災害發生可能性較大。 預報預警時間內啟動地質災害隱患點群測群防,並24小時監測;採取防禦措施，提醒災害易發地點附近的居民、廠礦、學校、企事業單位密切關注天氣預報，以防天氣突然惡化。
四級 預警級，24小時內，災害發生可能性大。 啟動受地質災害隱患點威脅區居民臨時避讓方案;暫停災害易發地點附近的戶外作業，各有關單位值班指揮人員到崗准備應急措施。組織搶險隊伍，轉移危險地帶居民，密切注意雨情變化。
五級 警報級，24小時內，災害發生可能性很大。 啟動不穩定危險斜坡威脅區居民臨時避讓方案;緊急疏散災害易發地點附近的居民、學生、廠礦、企事業單位人員，關閉有關道路，組織人員准備搶險。
參考資料：網路—地質災害黃色預警信號
⑸ 地質災害區域預警原理
據檢索統計，世界上約有20多個國家或地區不同程度地開展過降雨引發滑坡、泥石流的研究或預警工作。其中，中國香港(Brandetal.，1984)、美國(Keeferetal.，1987)、日本(Fukuzono，1985)、巴西(Neiva，1998)、委內瑞拉(Wieczoreketal.，2001)、波多黎各(Larsen＆Simon，1993)和中國大陸等曾經或正在進行面向公眾社會的降雨引發區域性滑坡、泥石流的早期預警與減災服務工作，預警的地質空間精度達到數千米量級，時間精度達到小時量級。這些國家和地區一般都在地質災害多發區或敏感區開展或完成了比較詳細的地質災害調查評價工作，擁有比較長期且比較完整的降雨與滑坡、泥石流關系資料，或在典型地區建立了比較完善的降雨遙控監測網路和先進的數據傳輸系統。
綜合分析國內外研究與應用狀況，基於氣象因素的區域地質災害預警預報理論原理可初步劃分為三大類，即隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法。
4.2.1 隱式統計預報法
隱式統計預報法把地質環境因素的作用隱含在降雨參數中，某地區的預警判據中僅僅考慮降雨參數建立模型。隱式統計預報法可稱為第一代預報方法，比較適用於地質環境模式比較單一的小區域。由於這種方法只涉及一個或一類參數，無論預警區域的研究程度深淺均可使用，所以這是國內外廣泛使用的方法，也是最易於推廣的方法。這種方法特別適用於有限空間范圍，且地質環境條件變化不大的地區，如以花崗岩及其風化殘積物分布為主的中國香港地區多年來一直在研究應用和深化這一方法。
這種方法考慮的降雨參數包括年降雨量、季度降雨量、月降雨量、多日降雨量、日降雨量、小時降雨量和10min降雨量等。實際應用時，一般只涉及1～3個參數作為預報判據，如臨界降雨量、降雨強度、有效降雨量或等效降雨量等。
突發性地質災害臨界過程降雨量判據的預警方法抓住了氣象因素誘發地質災害的關鍵方面，但預警精度必然受到所預警地區面積大小、突發性地質事件樣本數量、地質環境復雜程度和地質環境穩定性及區域社會活動狀況的限制，單一臨界降雨量指標作為預警判據的代表性是有限的。
代表性研究成果主要有:
Onodera et al.( 1974) 通過研究日本的大量滑坡，提出累計降雨量超過 150 ～ 200mm，或每小時降雨強度超過 20 ～30mm 作為判據。Nilsen et al.( 1976) 發現美國 Alameda，Califor-nia 在累計降雨量超過 180mm 時，滑坡將頻繁發生。Oberste-lehn( 1976) 認為累計降雨量達到 250mm 左右，美國 San Benito，California 將發生滑坡。Guidicini and Iwasa( 1977) 通過對巴西 9 個地區滑坡記錄和降雨資料的分析，認為降雨量超過年平均降雨量的 8% ～17%，滑坡將滑動; 超過 20%，將發生災難性滑坡。Caine( 1980) 全面總結了全球的可利用數據，給出了不同地區誘發滑坡暴雨事件的降雨強度和持續時間與滑坡的關系式。這一關系式當然不可能適用於全球所有地區( Crozier 在 1997 年證明) ，仍不失為探討誘發滑坡臨界降雨值的里程碑。
Brand et al.( 1984) 在中國香港研究表明，大多數滑坡由局部高強度短歷時降雨誘發，而前期降雨量不是主要因素，除非是小型滑坡。Ng and Shi( 1998) 認為降雨的持續也是一個非常重要的誘發滑坡的因素。中國香港地區預測 24h 內降雨量達到 175mm 或 60min 內市區內雨量超過 70mm，即認為達到滑坡預報閾值，即由政府發出通報。中國香港平均每年約發出 3 次山洪滑坡暴發警報。
Ganuti et al.( 1985) 提出了臨界降雨系數( critical precipitation coefficient，CPC) 的概念，並總結出當 CPC ＞0.5 時，將有 10a 一遇的滑坡發生; 當 CPC ＞0.6 時，將有 20a 一遇的滑坡發生。
Glade( 1997) 綜合前人研究成果建立了確定誘發滑坡的降雨臨界值的 3 個模型，並在紐西蘭北島南部的 Wellington 地區進行了驗證。3 個模型要求的基本數據為: 日降雨量、滑坡發生日期和土體潛在日蒸發量( 通過 Thornthwaite method 方法計算得到) 。降雨強度臨界值Glade( 1997) 的模型 1———日降雨模型( daily rainfall model) ，只使用日降雨量參數，簡單地分析誘發滑坡和不誘發滑坡的日降雨量( Glade，1998) ，得出最小臨界值和最大臨界值，即在最小臨界值以下，沒有滑坡發生; 在最大臨界值以上，滑坡一定發生。降雨量等級劃分以20mm 為一個等級; 降雨過程雨量臨界值 Glade( 1997) 的模型 2———前期日降雨量模型( an-tecedent daily rainfall model) ，考慮了前期降雨的影響。他認為決定前期情況有兩個主要因素: 前期降雨的歷時時間和土體含水量減少的速率; 土體含水狀態臨界值 Glade( 1997) 的模型 3———前期土體含水狀態模型( antecedent soil water status model) ，他認為除了前期雨量，土體含水量和潛在的蒸發量對滑坡的影響也很大。
劉傳正在 2003 年 5 月主持全國地質災害氣象預警工作過程中，利用地質災害發生前15d 降雨量建立滑坡、泥石流發生區帶的臨界過程降雨量創建了預警判據模式圖，並結合具體區域( 2003 年28 個區、2004 年以後74 個區) 進行校正的方法。該方法適應3 級預報的要求界定了 α 線和 β 線作為預警等級界限。3 年多來汛期的預警成果發布檢驗與應用證明，該方法在科學依據上是成立的，但限於預警區域過大、基礎數據和地質災害統計樣本數量太少，准確率有待提高，同時也充分說明了開展地質災害數據集成研究的迫切性。
另外，中國科學院成都山地災害與環境研究所等機構在單條泥石流監測與預警建模方面進行了多年持續不懈的研究工作，取得了具有代表性的成果。
4.2.2 顯式統計預報法
顯式統計預報法是一種考慮地質環境變化與降雨參數等多因素疊加建立預警判據模型的方法，它是由地質災害危險性區劃與空間預測轉化過來的(CarraraA.，1983;HaruyamaH.＆KawakamiH.，1984;BaezaC.＆CorominasJ.，1996;CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.，1991;劉傳正，2004;殷坤龍，2005)。
區域地質災害危險性評價和風險區劃研究仍是當前的研究主流，而利用之進行地質災害的實時預警與發布則多處於探索階段。這種方法可以充分反映預警地區地質環境要素的變化，並隨著調查研究精度的提高相應地提高地質災害的空間預警精度。顯式統計預報法可稱為第二代預報方法，是正在探索中的方法，比較適用於地質環境模式比較復雜的大區域。
基於地質環境空間分析的突發性地質災害時空預警理論與方法是根據單元分析結果經過合成實現的，克服了僅僅依據單一臨界雨量指標的限制，但對臨界誘發因素的表達、預警指標的選定與量化分級等尚存在需要進一步研究的諸多問題。
因此，要實現完全科學意義上的區域突發性地質災害預警，必須建立臨界過程降雨量判據與地質環境空間分析耦合模型的理論方法———廣義顯式統計模式地質災害預報方法，預警等級指數(W)是內外動力的聯立方程組。即
中國地質災害區域預警方法與應用
式中:W為預警等級指數;a為地外天體引力作用，包括太陽、月亮的引潮力，太陽黑子、表面耀斑和太陽風等對地球表面的作用，a=f(a1，a2，…，an);b為地球內動力作用，主要表現為斷裂活動、地震和火山爆發等，b=f(b1，b2，…，bn);c為地球表層外動力作用，包括降雨、滲流、沖刷、侵蝕、風化、植物根劈、風暴、溫度、乾燥和凍融作用等，c=f(c1，c2，…，cn);d為人類社會工程經濟活動作用，包括資源、能源開發和工程建設等引起地質環境的變化，d=f(d1，d2，…，dn)。
20世紀70年代，以美國加利福尼亞州舊金山地區聖馬提俄郡的滑坡敏感性圖為代表，利用多參數圖的加權(或不加權)疊加得到區域滑坡災害預測圖。
20世紀80年代，CarraraA.(1983)將多元統計分析預測方法引用到區域滑坡空間預測中，並在世界各國得到迅速發展與推廣。如HaruyamaH.＆KawakamiH.(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區降雨引起的滑坡災害進行了危險度評價。BaezaC.＆CorominasJ.(1996)利用統計判別分析模型進行了淺層滑坡敏感性評估，結果斜坡破壞的正確預測率達到96.4%，有力地說明了統計預測的適用性。CarraraA.，CardinaliM.＆GuzzettiF.等(1991)將統計模型與GIS結合，應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡危險性評估，實現從數據獲取到分析、管理的自動化，結果證明統計分析與GIS的綜合使用是一種快速、可行、費用低的區域滑坡危險性評價與制圖方法。
20世紀90年代中後期以來，隨著計算機技術和信息科學的高速發展，RS、GIS和GPS等「3S」技術聯合應用使快速處理海量的地質環境數據成為可能，出現了地質災害空間預測模型方法應用研究逐步從地質災害危險評價與預警應用相結合的新態勢。
劉傳正等(2004)創建並發表了用於區域地質災害評價和預警的「發育度」、「潛勢度」、「危險度」和「危害度」時空遞進分析理論與方法，簡稱「四度」遞進分析法(AMFP)，並在三峽庫區(54175km2)和四川雅安地質災害預警試驗區(1067km2)進行了應用，結果是可信的。
李長江等(2004)將GIS和ANN(人工神經網路)相互融合，考慮不同的地質、地貌和水文地質背景，建立了給定降雨量的浙江省區域群發性滑坡災害概率預報(警)系統(LAPS)。
宋光齊等(2004)根據地貌、岩性和地質構造幾率分布，基於GIS建立了給定降雨量的四川省地質災害預報系統。
殷坤龍等(2005)以浙江省為例探索了基於WebGIS的突發性地質災害預警預報問題。
由於我國政府在全國范圍內推行區域地質災害預警預報機制，目前我國的預警探索工作走在世界前列。
4.2.3 動力預報法
動力預報法是一種考慮地質體在降雨過程中地-氣耦合作用下研究對象自身動力變化過程而建立預警判據方程的方法，實質上是一種解析方法。動力預報方法的預報結果是確定性的，可稱為第三代預報方法，目前只適用於單體試驗區或特別重要的局部區域。該方法主要依據降雨前、降雨中和降雨後降水入滲在斜坡體內的轉化機制，具體描述整個過程斜坡體內地下水動力作用變化與斜坡體狀態及其穩定性的對應關系。通過鑽孔監測地下水位動態、孔隙水壓力和斜坡應力-位移等，揭示降雨前、降雨過程中和降雨後斜坡體內地下水的實時動態響應變化規律、整個坡體物理性狀變化及其變形破壞過程的關系。在充分考慮含水量、基質吸力、孔隙水壓力、滲透水壓力、飽水帶形成和滑坡—泥石流轉化因素條件下，選用數學物理方程研究解析斜坡體內地下水動力場變化規律與斜坡穩定性的關系，確定多參數的預警閾值，從而實現地質災害的實時動力預報。
目前，這種方法局限於試驗場地或單個斜坡的研究探索階段，必須依賴具有實時監測、實時傳輸和實時數據處理功能的立體監測網(地-氣耦合)作為支撐才能實現實時預報。由於理論、技術和經費等方面的高要求，這種方法比較適用於重要的小區域或單體的研究性監測預警。
據研究，美國舊金山海灣地區的6h降雨量達到4in(101.6mm)時，就可能引發大面積泥石流。為了監測降雨期間地下水壓力的變化，研究人員設置了若干個孔隙水壓力計以觀測斜坡中地下水壓力變化。舊金山海灣地區實時區域滑坡預警系統包括降雨與滑坡發生的經驗和分析關系式，實時雨量監測數據，國家氣象服務中心降雨預報以及滑坡易發區略圖。
在我國，劉傳正等(2004)在四川雅安區域地質災害監測預警試驗區進行了大氣降水與斜坡岩土層含水量變化的分層響應監測，發現不同降雨過程和降雨強度下，斜坡岩土體的含水量相應發生明顯變化，可以研究降雨在斜坡岩土體內的滲流過程直至出現滑坡、泥石流的成因機理。
2003年8月23～25日是一個引發多處地質災害並造成人員傷亡的典型降雨過程，可以作為分析實例。以8月19日15時的含水量為背景值，則8月23，24和25日降雨過程分別對應第96，120和144h的含水量，4個層位的記錄曲線明確反映了隨累計降雨量增加斜坡岩土體含水量急劇增加，第一、二層位達到過飽和狀態，且含水量急劇增加出現於第121h，即24日15時之後，滯後於降雨時間約20h。各層含水量峰值出現於第151h，即接近滑坡呈區域性暴發時間(26日零時，對應第153h)。該分析未考慮沿裂隙的地下水滲流作用(圖4.1)。
圖4.1 四川雅安桑樹坡監測試驗點第1～4層含水量隨時間變化曲線
分析對比隱式統計預報法、顯式統計預報法和動力預報法3類方法，我們認為，未來的方向是探索地質災害隱式統計、顯式統計與動力預警3種模型的聯合應用方法，以適應不同層級的地質災害預警需求。研究內容包括臨界雨量統計模型、地質環境因素疊加統計模型和地質體實時變化(水動力、應力、應變、熱力場和地磁場等)的數學物理模型等多參數、多模型的耦合。3種模型的聯合應用不僅適應特別重要的區域或小流域，也為單體地質災害的動力預警與應急響應提供決策依據。
⑹ 什麼是地質災害監測預警
地質災害來源於自然和人為地質作用對地質環境的災難性破壞，主要包括崩塌內、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容縫等。我國是世界上地質災害頻發的地區之一，近年來，關於滑坡、泥石流類災害的研究是行業研究的重點。地質災害的防治常常因為工作的分散，造成標准化程度較差，資源共享較難的問題。
⑺ 什麼是地質災害預警
以地質環境條件和歷史地質災害發育分布規律為基礎，對降雨、地震和人類工程版活動等誘發因素可能引權發的地質災害的空間范圍、危險性程度和發生時段進行分析預測，並把預測結果通過電視台、電台和互聯網等媒體向公眾發布的行為。
⑻ 地質災害預警級別 地質災害預警什麼意思
地質災害預警制度。預警內容主要包括地質災害可能發生的時間、地點、成專災范圍和影響程度屬等。地質災害預警由縣級以上人民政府國土資源主管部門會同氣象主管機構發布。任何單位和個人不得擅自向社會發布地質災害預警。
按照未來24小時內，地質災害發生的可能性大小，地質災害預警分為五級，分別為
一級：可能性很小；
二級：可能性較小；
三級：可能性較大（通知監測人員和威脅住戶注意）；
四級：可能性大（預報階段，停止外業，各崗位人員到崗待命）；
五級：可能性很大（警報階段，無條件緊急疏散，密切觀測）。
⑼ 監測地質災害需要用到哪些儀器
地質災害監測方法地質災害的監測方法可用簡易監測和儀器監測。重要危險回隱患點應答採用儀器監測。
地質災害監測方法主要有衛星與遙感監測；地面、地下、水面、水下直接觀測與儀器台網監測。礦山之星地質災害監測儀器包含感測器、接收機等。
⑽ 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