地质灾害监测预警软件

1. 浅议三峡库区地质灾害预警工程常用监测方法及应用

王爱军^1,2薛星桥^1,2

(¹中国地质大学（武汉），湖北武汉，430074；

²中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）

【摘要】长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治、保障三峡工程建设安全的主要基础工作。开县、万州区、巫山县的38个滑坡灾害专业监测点，采用大地形变监测、深部位移钻孔倾斜仪监测、地下水动态监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球卫星定位系统监测、TDR时间域反射监测和宏观监测等综合系列监测方法。每个滑坡灾害点，采用2种以上监测方法，分别监测滑坡体地表内部变形或受力变化；重要灾害点采用4～5种方法同时进行监测，以便进行对比和综合分析。对滑坡监测及监测成果统计分析，多种监测数据成果具有明显的一致性和相关性，反映了滑坡体的变形情况和特征，证实监测方法合理有效，监测成果将为地质灾害预警工程和地质灾害防治工程提供可靠依据。

【关键词】三峡库区地质灾害预警工程监测方法应用

1前言

长江三峡库区自然地质条件复杂，是地质灾害的多发区和重灾区。三峡工程的兴建和百万移民工程，在一定程度上改变了原有地质环境的平衡状态，加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程建设的不断推进，库区地质灾害对三峡工程和库区人民生命财产安全的影响日益增加，及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程建设的重要任务之一。地质灾害预警监测工作是实现地质灾害防治的主要基础工作。

三峡库区共有38个滑坡灾害专业监测点在进行专业监测工作，其中重庆市开县14个、万州区14个、巫山县10个。

2监测方法

2.1大地形变监测

采用全站仪监测。在滑坡体外选取地质条件较好、基础相对稳定的点位作为监测基准点，在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点，标志点全部采用混凝土强制对中监测墩。

2.2深部位移监测

采用钻孔倾斜仪进行监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置测斜钻孔，分别在其主滑方向和垂直主滑方向上进行正反两回次自下而上的测读，监测点间距0.5m，使用移动式“CX-01型重力加速度计式钻孔测斜仪”，监测数据稳定后自动记录，每期监测共记录4组数据。

2.3滑坡推力监测

在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔，在钻孔中选择适当的深度部位，预置一系列滑坡推力传感器，用传导光纤连接至地面，每次监测采用“BHT－Ⅱ型崩塌滑坡推力监测系统”测量记录各点数据。

2.4地表裂缝相对位移监测

在裂缝的两侧适当部位安置数套裂缝计，进行原位裂缝相对位移监测。机械式监测具有干扰少、可信度高、性能稳定特点，监测记录数据可直接做出时间—位移曲线，测量结果直观性强。仪器一般量程范围在25～100mm间，读数器的分辨率为0.01mm，操作温度在－40℃～＋105℃之间。

2.5地下水动态监测

在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔，对地下水水位，孔隙水压力、土体含水率、温度等参数监测，采用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测。其中孔隙水压力监测仪的孔隙水压力量程为－80kPa～200kPa，分辨率0.1kPa，精度0.5%F·S；土体含水率量程为0至饱和含水率，分辨率1%；温度量程为0～70℃，分辨率0.1℃，精度1%F·S。

2.6GPS全球卫星定位系统监测

在滑坡体外选取地质条件较好，基础相对稳定的点位，作为监测基准点；在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点，标志点全部采用混凝土强制对中监测墩，观测时采取多点联测。GPS监测方法，可进行全天候监测，不受通视条件限制，同时监测 X、Y、Z三维方向位移量，方便灵活，并可监测灾害体所处地带的区域地壳变形情况。采用的美国 Ashtech公司生产的UZ CGRS型GPS，最小采样间隔1s，最少跟踪和接收12颗卫星，使用Ashtech Solution 2.6软件解算，精度可达水平3mm+1ppm，垂直6mm+2ppm。

2.7时间域反射测试技术（TDR）监测

即采用电缆中的“雷达”测试技术，在电缆中发射脉冲信号，同时进行反射信号监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置监测钻孔，将同轴电缆埋入监测孔，地表与 TDR监测仪相连接，把测试信号与反射信号相比较，根据其异常情况判断同轴电缆的断路、短路、变形状态，推断出电缆的变形部位，进而推算滑坡体地层的变形部位和位移量。TDR监测采用了固定式预置同轴电缆，成本低，可进行自上而下的全断面连续监测，量程范围大。

2.8宏观监测

以定期巡查方法为主，对变形较大的滑坡体，据其变形特征布置一定数量的简易观测点进行定期观测，及时掌握其变形动态。

对于每个滑坡灾害点，采用2种以上监测方法，分别监测滑坡体地表变形和滑坡体内部变形或受力变化，重要灾害点采用4～5种方法同时进行监测，以便进行对比和综合分析。监测点的布置应重点突出，控制滑坡的重点部位；照顾全面，力求能反映滑坡体整体变形情况。钻孔孔口周围用混凝土浇筑，布置精确监测点位。

3监测效果分析

根据2003年7月至12月滑坡灾害专业监测数据资料，初步分析三峡库区地质灾害预警工程监测方法及应用效果。

3.1大地形变监测

大地形变监测，开展了开县大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山县狗子包滑坡和板壁塘滑坡，共4个滑坡的监测。以下以开县大丘九社滑坡为例简述监测效果。

大丘九社滑坡位于开县镇东镇大丘九社斜坡上，滑坡平面形态近似矩形，剖面上呈凹型；分布高程205～300m，滑体长约250m、宽约300m，面积710万m²，估计厚度20m，体积约140万m³。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组（J₂s）紫红色泥岩及砂岩互层组成的平缓层状斜坡中，滑坡体的物质组成主要为砂岩及砂岩碎块石土，表层为松散土壤，局部出露砂岩碎块石，为崩滑堆积体滑坡。

图1开县大丘九社滑坡累计位移量曲线图

（a）X方向（b）Y方向（c）H方向 D1——监测点编号

大丘九社滑坡体上布置了3排监测点，每排3个共计9个监测点，滑坡体对面斜坡上布置了2个基准点，分别在2个基准点进行监测。监测网布置既控制了整体滑坡体又突出重点，采用前方交汇法施测。

8月5日进行了首次测量，9月21日进行D1第二次测量成果与之对比，表明变形趋势明显，滑体向 NEE向滑移。10月24日监测成果表明各监测点的变形趋于缓和。11月和12月监测成果表明各监测点无明显变化（见图1）。监测数据与宏观调查定性分析相一致。

利用全站仪进行大地形变监测，其特点为监测方便，可随时对一些危险滑坡监测，既可以在滑坡体上设置永久性监测桩，又可以设置临时性监测桩；监测精度高，测点中误差可达到3.5mm；不仅能测定相对位移，而且能监测绝对位移；在满足测量条件下可进行连续监测，监测滑坡滑移的全过程，不存在量程限制。但该仪器监测受天气因素和光线条件制约，难以在雨雾条件和夜间实施监测，且受地形和通视条件制约，施测以人工操作为主，不易实现自动化监测。

3.2深部位移钻孔倾斜仪监测

深部位移钻孔倾斜仪监测点为开县6个滑坡、16个钻孔，巫山县5个滑坡、19个钻孔，万州区8个滑坡、24个钻孔，共计19个滑坡、59个钻孔。以下以开县虎城村滑坡为例简述监测效果。

虎城村滑坡为堆积层滑坡，位于开县长沙镇虎城村斜坡。该滑坡在平面近似矩形，剖面为凹形，分布高程330～400m，纵长约300m，横宽约500m，滑体估计平均厚度12m，面积15万m²，体积180万m³。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组（J₂s）紫红色泥岩及泥质粉砂岩组成的水平层状岩层斜坡上，滑体上部为崩坡积紫红色碎石土层。滑坡威胁居民400余人及其财产安全。该滑坡布置了3个深部位移钻孔倾斜仪监测钻孔。

Kx-162钻孔位于滑体的中部。2004年10月，在9.5～10.5m测试深度处发生明显的位移变形，本月变形量5.56mm，变形方向247°。11月，没有增大趋势，累积形变4.58mm，略小于10月份累积变形量，变形方向253°（见图2）。

Kx-165钻孔位于滑体的下部。2004年10月，在15.0～16.5m测试深度处发生明显的位移变形（见图3），本月变形量5.45mm，变形方向241°。11月，没有明显的增大趋势，累积变形5.39mm，同10月份累积变形量相近，变形方向240°。

地质灾害调查与监测技术方法论文集

图2开县虎城村滑坡 Kx-162钻孔位移随深度变化曲线

（a）EW方向（b）SN方向

图3开县虎城村滑坡Kx-165钻孔位移随深度变化曲线

（a）EW方向（b）SN方向

深部位移钻孔倾斜仪监测方法，可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中，监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑移方向和相对滑动位移量；但在滑坡发生较大或急剧加速的位移变形时，由于钻孔和孔内测斜管变形、破坏，测斜仪探头不能送入钻孔之内，可能使钻孔失去监测价值。

3.3 滑坡推力监测

滑坡推力监测共设有2个测点、4个钻孔：巫山县淌里滑坡钻孔2个，曹家沱滑坡钻孔2个。以下以淌里滑坡为例简述监测方法与效果。

淌里滑坡位于巫山县曲尺乡长江干流左岸斜坡上，滑坡在平面形态上呈不规则的圈椅状，前缘分布高程90m，后缘高程400m，平均坡度约30°～40°，纵长约800m，横宽150～250m，滑体厚20m，面积24万m²，体积490万m³。滑坡发育于三叠系巴东组（T_2b）灰岩、泥灰岩、泥岩中，滑体物质主要为泥灰岩及泥岩碎块石土，表层多为松散土层，下部碎块石土结构密实。

Ws-t-tzk1推力孔位于滑体的下部，Ws-t-tzk2推力孔位于滑体的中部。其滑坡推力监测成果数据见图4、图5。推力监测曲线图表明，各次监测数据规律性强，基本一致，传感器没有发现明显的数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和同时进行的钻孔倾斜仪监测结果相一致，说明此阶段滑坡暂时处于相对稳定的微变形状态。

图4巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线图

图5巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线图

滑坡推力监测方法属于固定点式监测，在钻孔中预置传感器，用传感光纤连接，在地面用滑坡推力监测系统采集传感信息，可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中，自上至下监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑坡推力变化量，可定期进行数据采集监测；在对采集和传输处理系统进行改进的基础上，可实现无值守自动化连续监测。

4结论

（1）通过多手段的综合监测，掌握了被监测滑坡体的表面、内部自上至下滑移带的变形及受力情况，数据综合分析表明其反映了滑坡位移变化及动态特征，取得了进行灾害预警的重要基础数据资料，说明采用的监测方法合理有效。

（2）钻孔倾斜仪深部位移监测方法，当滑坡体发生一定量缓变位移后，部分钻孔不能再进行全孔施测，造成勘察监测资金浪费和滑坡体监测点及监测部位减少。

（3）目前一月一次的监测周期，难以保证在滑坡发生滑移险情时能进行有效监测。为此应在进行专业监测的同时，进行群测群防监测。特殊情况下，对危险滑坡灾害点，调整监测方案，进行加密监测或连续监测，使监测满足预警预报要求。

（4）从长远发展考虑，监测应以免值守、易维护、低成本、固定式、自动化快速连续采集传输和半自动化监测及人工监测相结合为方向，以建立起高效的地质灾害监测网络与地质灾害预警系统。

参考文献

[1]王洪德，高幼龙，薛星桥，朱汝烈.链子崖危岩体防治工程监测预报系统及效果.中国地质灾害与防治学报，2001,12（2）:59～63

[2]王洪德，姚秀菊，高幼龙，薛星桥.防治工程施工对链子崖危岩体的扰动.地球学报，2003,24（4）:375～378

[3]张青，史彦新，朱汝烈.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报，2001,12（2）:64～66

[4]董颖，朱晓冬，李媛，高速，周平根.我国地质灾害监测技术方法.中国地质灾害与防治学报，2001,13（1）:105～107

[5]段永侯，等.中国地质灾害.北京：中国建筑工业出版社，1993

2. 四信地质灾害监测预警系统主要功能有哪些

主要作用是：通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声内、孔隙水压力容、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。
广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

3. 地质灾害数据监测系统分析软件有哪些

青岛海徕天创公司的4Dmos—pointcloud变形监测软件，预测各种地表活动，滑坡、塌陷等，可以咨询

4. 实时监测技术在地质灾害防治中的应用——以巫山县地质灾害实时监测预警示范站为例

高幼龙¹张俊义¹薛星桥¹谢晓阳²

(¹中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051;²西北化工研究院，陕西临潼，710600）

【摘要】本文在地调项目工作实践的基础上，系统地总结了地质灾害实时监测的含义、特点和系统构成。详细介绍了巫山县地质灾害实时监测预警示范站的构建，针对实际运行状况，评价了实时监测技术的可行性和可靠性。

【关键词】地质灾害实时监测远程传输示范站

1 引言

随着现代科学技术的发展和边缘学科的相互渗透，自动控制、网络传输等越来越多的技术被不断应用于地质灾害的监测当中，极大地提高了监测的自动化水平，在一定程度上缓解了生产力匮乏和地质灾害急剧增加之间的矛盾。国际上，美国、日本、意大利等发达国家在一定的区域范围内建立了基于降水量、渗透压、斜坡变形等参数的地质灾害实时监测系统，借助国际互联网实现了监测数据的集中处理与实时发布。与之相比，我国地质灾害监测的实时化、网络化水平依然较低，监测信息为公众服务的功能未能得到明显体现，预警的信息渠道不畅，对重大临灾的地质灾害缺乏快速反应能力。因此，在我国进行地质灾害实时监测预警研究，对重大灾害体实施实时化监测预警，具有十分现实的意义。

笔者在参加地质调查计划项目《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》的过程中，对实时监测技术进行了较为深入的研究，并在我国重庆市巫山县新城区建立了地质灾害实时监测预警示范站，经过1.5个水文年的示范运行，验证了实时监测的可行性和可靠性。在对示范成果初步总结的基础上形成此文，以期实时监测技术得以快速成熟及推广应用，为我国地质灾害防治事业作出贡献。

2实时监测的含义和特点

实时监测（Real-Time Monitor,RTM）指通过各种监测、采集、传输、发布技术，让目标层人员在第一时间内了解、掌握有关灾害体的变形动态和发展趋势，进而作出决策的多种技术的集合。其最主要的特点为实时性，即远程的目标层人员可在第一时间获取灾害体的全部变形信息，而获取的过程是自动的，无需技术人员值守干预。显而易见，实时的特性可以最大限度地解放劳动力，降低监测人员风险和运营成本。

同传统监测技术相比，实时监测的数据采集方式是连续的、跟踪式的，数据的采集周期很短，通常在数小时之内，甚至更短。这对于跟踪灾害体变形过程，进行反演分析具有十分重要的意义。其庞大的数据量通常也会对配套的软硬件系统提出更高的要求。

不难理解，实时监测也是自动化监测。所使用的监测仪器均需自动化作业方可实现无人值守。监测仪器自动化分为两种，一种是监测仪器本身具备定时采样和存储功能，另一种是通过第三方的自动采集仪控制采样。不管使用何种方式或基于何种原理，其数据采集是能够自动或触发实现的。

监测数据远程传输是实时监测的另一主要特点。通常情况下，监测控制中心设立在远离灾体、经济相对发达的城镇区，需要借助公众通信网络或其他介质将各种类型的监测数据“搬运”过来，进行相应的转换计算，生成目标层人员所需要的成果。这个“搬运”过程即监测数据的远程传输。传输分为两种方式，一种是有线传输方式，如架设通信线缆或光缆，在电话线两端加载 Modem等；另一种是无线传输方式，如借助 GSM/GPRS或 CDMA网络、UHF数传电台或通信卫星等。

由于实时监测是数据自动采集、传输、发布等多个技术的集合，其中的任何一个环节失败均可导致系统无法正常工作，因此，实时监测是存在风险性的。其风险构成除电力（如断电停电）等保障体系统风险和监测仪器（如传感器、采集仪故障）、传输系统（如占线、网络资源不足、数据安全）、发布系统（如网路阻塞、病毒入侵、系统崩溃）等技术风险外，还包括人为抗力风险，如监测仪器设施的人为破坏、网络系统的恶意攻击等。对于风险的营救除最大程度地降低保障体系风险和技术风险外，需要通过立法、宣传等有效措施降低人为抗力风险，并设技术人员对监测系统进行即时维护，保障系统正常运行。

3实时监测系统构成

实时监测系统由监测仪器设施、数据采集系统、数据传输系统和网络发布系统四个子系统构成。各子系统均可独立运行，以单链的方式协同工作。其工作原理如图1所示。

图1实时监测系统工作原理示意图

3.1监测仪器设施

监测仪器及设施是获取灾害体变形参数最前端、最主要的组成部分，固定安装于灾害体表层或深部，并能够表征灾害体对应部位的变形、变化。监测仪器的类型取决于所采用的监测方法。在地质灾害监测中，常用的监测方法包括灾害体地表及深部位移、应力、地下水动态、地温、降水量等（表1）。监测仪器的精度、数量及布设位置是在地质灾害勘查及综合分析的基础上，从控制灾害体主体变形的需要设计确定的。监测仪器通常和相应的监测设施，如监测标（墩）、保护装置等相互配合，完成灾害体相关参数的获取。

3.2数据采集系统

顾名思义，数据采集系统用于收集、储存各类监测数据，是通过单片机或工业控制技术实现的。目前，多数监测仪器均有配套的数据采集及存储装置，可按设定的数据采集间隔定时自动化工作，并对原始数据进行转换计算。数据采集装置通常具有 RS-232或其他标准通信接口，可以方便地将数据下载至 PC中作进一步分析处理。对于不具备配套数据采集装置或仅具备便携式读数装置的监测仪器，则可以通过第三方的数据采集仪实现自动采集工作，通用型的数据采集仪可方便地将频率、电压等模拟信号转换为数字信号加以存储和处理，并具备标准通信接口和PC交换数据。由于数据采集仪多置于监测仪器附近，二者间通常使用线缆相连接。

表1常用监测技术方法简表

3.3数据传输系统

数据传输系统用于完成数据采集仪—控制中心—用户间的数据传递。实际上，控制中心—用户间通常是利用国际互联网、通过发布系统实现的，所以狭义上的数据传输指数据采集仪—控制中心之间（即灾害体现场至控制中心）的数据传递。

按照灾害体和控制中心空间距离的长短，可将数据传输分为近距离数据传输（一般低于2km）和远程数据传输两种类型。前者由于传输距离较短，一般采用线缆连接，后者则采用远程数据传输装置。

按传输介质，远程数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。目前常用的有线传输方式有电话线连接（即在电话线两端加载 Modem对数据进行调制、解调）、光缆连接等，无线传输方式有数传电台（用于中远距离）、GSM/GPRS或 CDMA移动通信网络、通信卫星等（图2）。

图2常用的数据传输方法

3.4信息发布系统

信息发布系统通过国际互联网，以 Web主页的方式向目标层人员（即用户）提供各类监测信息。监测信息包括灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式、多元监测数据、监测数据随时间推移曲线变化情况、监测信息公告及图片、视频等。

信息发布系统由底层数据库和发布主页两部分构成。前者用于管理各类基础信息及监测数据，为后者提供数据源，后者为用户提供信息访问平台。二者之间通常采用B/S等架构交换数据。

信息发布系统一旦建立完成后，一些信息内容，如灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式等说明性的文字便相对固定下来，在短时间内不会做大的改动，这些信息通常称为静态信息。而随着时间推移，监测数据及其曲线等信息不断产生，且呈现动态变化并需在主页上自动更新、显示，这些信息称为动态信息。要实现监测数据的实时发布，需建立动态主页来显示动态数据。

由于监测数据是由底层数据库管理的，故只要即时将监测数据自动写入数据库中，为动态主页提供随时更新的数据源，便可实现自动显示，即实时发布。而这一点是易于做到的。

4巫山县地质灾害实时监测示范站简介

重庆市巫山县新城区是我国地质灾害危害最为严重的地区之一，全县约1/3的可用建设用地受到不同程度地质灾害的威胁。通过论证对比，在城区27个较大滑坡（崩塌）中，选择了近期变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡和玉皇阁崩滑体建立实时监测预警系统进行应用示范。选用GPS监测地表位移、固定式钻孔倾斜仪和TDR技术监测深部位移、孔隙水压力监测仪监测滑体孔隙水压力及饱水时的水位、水温，同时通过安装仪器的附加功能或定期搜集的方法兼顾了地温、降水量及库水位等监测。截至目前，共建立GPS监测标22处（含基准标）、固定式钻孔倾斜仪和TDR监测点（孔）各3处、孔隙水压力监测3孔7测点。多种监测仪器在同一地理位置同组安装，这样不仅便于不同监测方法之间资料的相互印证对比，还可以仅使用一台采集仪及传输装置采集、传输多种监测数据，降低监测系统建设成本；另外，同组安装便于修建监测机房（现场站）保护监测仪器设施。以上监测方法除GPS因建设成本、人为抗力风险等原因采用定期观测外，其余监测方法均采用实时化监测。

4.1示范站数据采集系统

固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪三种监测仪器均具备配套的数据采集装置，其中TDR监测技术使用工业控制机作为数据采集装置，恰好可以作为另两种监测仪器的上位机，通过多串口扩展，将固定式钻孔倾斜仪和孔隙水压力监测仪连接至工控机，定时下载、存储数据，并在预定时间统一传输至控制中心，同时在工控机上存放数据备份，防止数据丢失。示范站数据采集系统结构图如图3所示。

图3示范站数据采集系统结构图

4.2GPRS远程无线传输系统

示范站控制中心设在巫山县国土资源局，距向家沟滑坡直线距离2.74km，距玉皇阁崩滑体约0.6km，其间采用GPRS网络进行数据的远程无线传输。

GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务）是中国移动通信在GSM网络上发展起来的2.5G数据承载业务，具有传输速度快、永远在线、按量计费等优点。GPRS使用TCP/IP协议，因此可方便地将数据写入指定（具固定IP地址）的服务器中。

GPRS数据传输硬件为商用型GPRS-MODEM，控制软件自主编写，用于控制数据传输时间、目标地址及传输过程的错误处理，由服务器端和客户端两部分构成。服务器端用于设置网络配置、数据库连接方式及数据文件、日志文件和配置文件的存放路径。客户端安装于现场站数据采集仪（工控机）上，控制网络连接、上传时间、数据编码、数据备份及传输错误处理。客户端软件和所有的数据采集软件设置为不间断工作状态，在按控制参数工作的同时，接受控制中心的配置指令即时对控制参数进行调整。

4.3示范站信息发布系统

示范站信息发布系统硬件由1台小型服务器和2台 PC终端的100M局域网构成。通过2M带宽的ADSL接入Internet。底层数据库和WEB主页同时安装于服务器上。服务器操作系统为Mi-croSoft Windows Server 2000，数据库系统采用 MicroSoft SQL Server 2000。WEB主页用 ASP.NET和Visual C﹟编写，和数据库之间采用B/S架构。在病毒防护和网络安全方面，采用商业软件瑞星RAV 2004和天网防火墙系统。

（1）数据库系统

数据库系统是信息发布系统的基础，按管理内容分为基础信息管理、数据管理、辅助信息管理三部分。基础信息管理的内容包括监测站（包括中心站和现场站）、监测钻孔、监测点、发布信息、发布图片等；数据管理内容包括固定式钻孔倾斜仪、GPS、TDR监测系统、BOTDR监测系统、孔隙水压力监测仪、环境温度、降水量、库水位等；辅助信息管理内容包括分级用户、下载信息、访问统计次数等，数据库系统构成如图4所示。

（2）数据伺服处理程序

数据伺服处理程序用于转换、计算现场站传来的数据，并即时将处理后的结果写入数据库中。处理程序采用Visual BASIC语言编写，通过计时器控制的定时功能触发写库过程，并在完成写库过程后删除原数据以防止重写。不难看出，数据伺服程序是传输系统和发布系统之间的连接，它使两个彼此独立的系统有机地结合起来。

（3）示范站信息发布主页

信息发布主页为远程用户提供所需的全部信息，包括示范站的概况、实时的监测曲线、最新的监测数据等。从发布信息内容、访问方式及管理维护的角度出发，主页设计成导航区、发布区、管理区和下载区，为远程用户、管理员提供交互。

图4示范站数据库系统构成框图

导航区为远程用户提供必要的导航信息，包括公告信息、图片及相关的专业网站链接，展示示范站建设工作的进展、取得的阶段性成果及有关的预警内容。

发布区用于提供示范站概况、实时监测曲线及数据查询。

示范站概况包括示范区自然地理条件、地质条件、示范站工作的整体部署，监测仪器设施（GPS、固定式钻孔倾斜仪、TDR、BOTDR、孔隙水压力监测仪等）的性能指标，监测现场站（含中心站）、监测钻孔、监测点的基础信息等内容。

实时监测用于显示各种监测曲线，是发布主页最核心的内容。从访问方便的角度出发，实时监测采取了“选择灾体—选择监测剖面—选择监测点—选择监测时段—显示监测曲线”逐级打开、层层剥落的展示方式，并全部做成图形方式链接，以增强访问的直观性。监测曲线的坐标设计成自适应型，图形的大小在系统的配置文件中设置，并标明数据的最新更新时间。曲线是以图片的形式显示的，用户可以方便地将其下载到自己的PC中保存。

从安全考虑，数据查询进行了加密，用户需用授权的用户名和密码登录后方可查看。查询采取了“选择监测方法—选择监测点—选择监测起始时间—显示数据表”组合式筛选的方式。输入界定参数并提交后系统从底层数据库中找到所有符合条件的记录，按日期排序后列表显示。用户可以全部或部分选取查询结果，粘贴至个人PC作为WORD文档保存。

管理区专为系统管理员设计，用于管理员远程管理文本、图片、数据等信息，进行信息的添加、修改、删除、上传下载等操作。分为信息管理、图片管理、数据管理、下载管理4个相互独立的模块，具有模糊查找等高级功能。

下载区为授权用户提供工作图片、视频、监测报告、软件等较大文件的下载功能，补充主页在文件交换方面的不足。

主页面布局如图5所示。欲了解发布系统的更多内容，请登录Http://www.wss.org.cn。

5示范站实时监测系统运行评价

由于本文着重论述实时监测技术的可行性和可靠性，因此不对监测成果和滑坡稳定性动态做更多分析。从以上论述明显可以看出，在地质灾害监测中，构建实时监测系统从技术上是可行性的。本节主要针对巫山县实时监测预警示范站运行过程中出现的各种问题，从故障统计、故障原因分析等方面，对示范站采集系统、传输系统、发布系统的可靠性进行简单评价，并提出意向性的改善建议。

图5示范站信息发布主页面

根据巫山县地质灾害监测预警示范站建设工作日志，监测系统故障主要发生在传输子系统，故障表现形式为数据不传输或不正确传输，主要原因为GPRS网络信号不稳定造成传输随机中断所致；其次，拨号连接失败后的重复尝试连接导致服务器80端口长期无效重复占用，当超过服务器最大连接数后导致网络无法正确访问；再次，监测地区不规律的停电常常使保障体系失效，从而丢失数据。此外，示范站服务器系统遭受过病毒破坏和恶意攻击，两次造成网络系统崩溃。可见，实时监测系统在基础通信条件和保障体系完备的条件下，是能够稳定可靠运行的。在建设过程中通过安装长时后备电源系统、功能完善的病毒防火墙和网络防火墙，可有效降低保障体系风险，进一步提高系统运行的稳定性。

6结语

巫山县地质灾害实时监测预警示范站自2003年陆续建设运行以来，在技术人员的维护下，系统运行正常，取得了数十万个监测数据，发布公告信息及图片近百条（幅），编写监测分析简报数期，实现了监测信息远程实时访问，取得了良好的示范效果。实践证明，将实时监测技术应用于地质灾害防治中是完全可行的，也是比较可靠的。可以预见，实时监测技术将是地质灾害监测的必然发展趋势。

参考文献

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[2]王洪德，高幼龙等.《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》项目设计书.2003（未出版）

[3]刘新民等.长江三峡工程库区滑坡及泥石流研究.成都：四川科学技术出版社，1990

[4]何庆成，侯圣山，李昂.国际地质灾害防治现状.科学情报，2004,（5)

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[8]夏柏如，张燕，虞立红.我国滑坡地质灾害监测治理技术.探矿工程（岩土钻掘工程）.2001年增刊

5. 求一款可以实时查询全国各地灾难信息（如地震）和预警的软件

灾难预警软件目前是没有的 全国的灾难信息整合平台网站 也没有官方的

6. 我国地质灾害监测预警工作现状

7.1.1 地质灾害防治与监测的法规建设

伴随我国国民经济建设的发展，各种类型的人类工程活动不断加剧，崩塌、滑坡、泥石流及其他多种地质灾害不断发生。为防治地质灾害的发生、发展，满足地方社会经济发展的需要，包括了对地质灾害监测工作进行管理在内的地方性地质灾害防治法规，自1995年开始出现。至1999年，已有18个省（区、市）颁布了21项法规条例，至2004年即已有29个省（区、市）颁布了40余项法规、条列（附录2）。

在全国各地地方性地质灾害防治法规的基础上，2001年5月国土资源部发布了《“十五”国土资源生态建设和环境保护规划》；2001年5月国务院办公厅转发了《关于加强地质灾害防治总体规划》；001年10月国土资源部完成了《三峡库区地质灾害防治总体规划》，并于2002年1月由国务院批复，2002年2月下发湖北省和重庆市国土资源部门落实。作为地质灾害防治方面的全国性法规，2003年11月国务院颁布了《地质灾害防治条例》（附录2）。在上述全国性法规、规划的指导下，目前“全国地质环境管理办法”等一系列的规程、规范正在编制之中。这些法规、条例的出台，有力地推进了全国地质灾害监测预警体系的建设和地质环境管理、保护工作。

7.1.2 监测网络与机构建设

（1）专业监测机构建设现状与存在的问题

截至2002年9月，全国地质灾害监测机构及队伍状况如表7.1所示。由该表可知，我国现有：国家级地质环境监测中心1个，省级地质环境监测总站（院、中心）31个，地（市）级地质环境监测站220个，其中直属分站138个，代管分站131个，县级地质环境监测站49个（重庆40个，四川7个，福建2个）。上述机构中，中国地质环境监测院在职职工126人（包括三峡中心），省地级地质环境监测队伍在职人数3349人。合计全国地质环境监测专业队伍在职人数3349人。这样一支队伍初步形成了地质灾害勘查、监测和预报预警的科研体系，为地质灾害的防治、地质环境的保护和依法行政提供了组织保障。

表7.1 全国地质灾害监测机构及队伍状况

值得指出的是，目前地质灾害监测预警管理体制还不够健全。虽然省（区、市）级和地（市）级两级国土资源主管部门承担起了地质灾害监测预警职能，但多数地（市）级国土局没有专门的科室，县级以下机构很不健全，体制还没有理顺。与此同时，在水利、铁路、公路和城建等部门也还没有设立地质灾害监测预警预报指挥系统。国土资源部门原有各级地质环境监测站是在政事不分、事企不分的历史条件下建立的，部分省（区）的公益性监测工作仍由企业性质的地勘单位承担，与政府行政管理脱节，难以满足政府和社会的需要。

（2）地质灾害监测网络建设现状与存在的问题

1）突发性地质灾害监测。全国突发性地质灾害监测状况参见表7.2。截至2003年，全国完成地质灾害调查与区划的县（市）达到545个，面积200万km²，共调查出灾害隐患点7万余处，建立了群测群防点4万多处；湖南、广西、四川、宁夏、青海、新疆开展专业监测与巡测的灾害点120余处。

三峡库区20个市（区、县）已成立17个地质环境监测站，建立了秭归-巴东段（50km）地质灾害GPS监测网并投入监测运行。该网包括国家级控制网（A级）、基准网（B级）、滑坡监测（C级）三级GPS监测网，对12个单体滑坡进行监测，共建有59个GPS监测点。

黑龙江省七台河市地面塌陷监测网控制面积10km²，设地面塌陷监测点58个，为矿山地质灾害监测起到了示范作用。

2）缓变性地质灾害监测。缓变性地质灾害监测网在长江三角洲地区除上海市建立了覆盖全市的较为完善的、由基岩标、分层标、GPS观测点、地面水准点和地下水监测孔等构成的地面沉降监测网络外，江苏的苏锡常地区2002年也在个别地区建立了分层标，其他地区尚属空白。环渤海地区只有天津市在城区建立了7组分层标，而且多建于1985年以前。北京市的3组基岩标和分层标正在建设之中。西安设立了部分地裂缝监测点，宁波初步建成了地面沉降监测网。目前开始实施地面沉降和地裂缝监测的主要地区为华北平原和长江三角洲和部分大中城市。全国地面沉降监测现状参见表7.2的有关内容。

3）区域性群测群防体系尚未建成。群众对地质灾害缺乏预防知识，基层主管部门缺少专业技术人员，群专结合的地质灾害监测体系和群测群防的监测网络不健全，全国大部分县（市）还没有建立。目前仅是开展过地质灾害调查与区划的539个县（市）建立了群测群防监测网络。地质灾害监测尚未引起全社会足够的重视，资金保证程度差，缺乏完善的救灾防灾系统。因此，加大宣传和管理力度，加强立法工作，强化地质环境管理，编制地质灾害防治工作规划纲要，指导各县（市）编制本地区的地质灾害防治规划，积极有效地开展地质灾害防治工作，对防灾减灾是非常必要的。

4）监测工作经费严重不足。地方各级政府尚未建立地质灾害专项资金渠道，仅靠国家补助的部分地质灾害防治专项资金开展工作。每年的监测经费不足以维持正常的监测工作，监测工作日益萎缩，设备陈旧老化、设施破损严重，影响监测成果质量，难以满足准确快速实时监测的要求。

表7.2 全国地质灾害监测状况

7.1.3 监测预警信息系统建设

利用中国地质环境监测院提供的数据库软件，省级地质环境监测总站（院、中心）基本实现了991年以后地下水监测数据和地质灾害调查数据的入库管理，部分省（区）还建立了图形库、文档库、监测点档案库和信息管理系统等。四川省开展了地质灾害预报信息随同天气预报播出的试点工作。全国地质环境监测信息管理现状如表7.3所示。

表7.3 全国地质环境信息管理现状

在网络建设方面，只有少数省（区、市）实现了与Internet的专线连接（河北、青海、海南等）和内部局域网建设，多数省区通过拨号上网向中国地质环境监测院传输数据。目前，地质环境监测数据的分析和开发利用还很不够，地质环境监测数据基本上没有向社会和公众开放。这些情况表明，在地质灾害防治方面，信息传输与处理没有跟上时代步伐。

7. 近十年国外主要的地质灾害监测系统有那些

四信地质灾害抄监测预警系统，通过野外监测站对降雨量、表面位移、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、视频、深部位移、土压力等要素进行实时监测，使用GPRS/LoRa/3G/4G等通信方式将数据传输到管理及监测预警云平台，为防灾减灾提供实时信息服务。。
四信地质灾害监测预警系统，广泛应用于滑坡监测预警、泥石流监测预警、地面沉降监测预警、崩塌监测预警等，有效保障地质灾害多发地区人民群众的生命与财产安全。

系统由现场采集层、无线传输通信层、预警发布中心3部份组成。
实时监测地质灾害多发区的各维度数据，为科技决策提供依据

系统可快速采集、传输、计算、分析、存储各监测点的监测数据，包括雨量、泥水位、地声、次声、孔隙水压力、土体沉降、地表裂缝、深部位移、地下水、土压力、表面位移、土壤含水量、图像视频、电源电压和环境温度等，并对数据进行纠错处理，减少数据误码率、提高数据完整率。

8. 地质灾害预警系统研发

3.1.1 总体思路

3.1.1.1 基本认识

中国地域广大，地质环境类型复杂多样，斜坡岩土体含水状态与滑坡泥石流事件发生的对应关系是复杂的，滑坡泥石流事件与降雨过程的关系具有离散性。因此，尽可能细化预警区域的划分，对每个预警区的斜坡坡角、坡积层工程地质特征、植被类型和人类活动方式进行系统研究，得出特定环境地质条件(地层岩性、地质结构、地貌形态、地表植被和人类工程经济活动等)下引发地质灾害的大气降雨量临界值，作为地质灾害区域预警判据是可行的。

3.1.1.2 预警对象与预警重点区

降雨引发的区域突发性群发型地质灾害:崩塌、滑坡、泥石流等。

预警重点区是:

1)威胁山区的乡镇、居民点，且无力搬迁的地区;

2)威胁重要工程如桥梁、水坝和电站等地区;

3)威胁线状工程如公路、铁路、输油(气)管线和输电线路以及水上交通线等地区;

4)重要经济区(发达经济区、工矿区和农业区等);

5)重要自然保护区、自然景观和人文景观地区;

6)区域生态地质环境脆弱，且又必须开发的地区。

3.1.1.3 预警类型

突发性地质灾害气象预警可分为时间预警和空间预警两种类型。

空间预警是比较明确地划定在一定条件下(如根据长期气象预报)，一定时间段内地质灾害将要发生的地域或地点，主要适用于群发型;

时间预警是在空间预警的基础上，针对某一具体地域或地点(单体)，给出地质灾害在某一时段内或某一时刻将要发生的可能性大小，主要适用于单体如大型滑坡，并有群测群防网络或专业监测网络相配合。

空间预警是减轻区域性、全局性地质灾害的有效手段。空间预警是基于地质灾害的主要控制因素(如地层岩性、地质结构、地貌形态、地层突变等)和引发因素(如降雨、地震、冰雪消融、人为活动)开展工作，控制因素是基本条件，引发因素在不同地区或同一地区的不同地段常常表现出极大差异。

3.1.1.4 预警等级

根据《国土资源部和中国气象局关于联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》，地质灾害气象预报预警分为5个等级:

1级，可能性很小;

2级，可能性较小;

3级，可能性较大;

4级，可能性大;

5级，可能性很大;

国家层次发布地质灾害预警按以下考虑:

1～2级不发布预报，用绿色和蓝色表示;

3级发布预报，用黄色表示;

4级发布预警，用橙色表示;

5级发布警报，用红色表示。

3.1.1.5 预警时段与地域

预报预警时段是当日20时至次日20时。

预报预警地域是中华人民共和国领土范围，暂不包括香港特别行政区、澳门特别行政区和台湾省。

3.1.1.6 技术路线

1)把全国划分为若干预警区域。

2)确定预警判据。对每个预警区的历史滑坡、泥石流事件和降雨过程的相关性进行统计分析，分别建立每个预警区的地质灾害事件与临界过程降雨量的统计关系图，确定滑坡泥石流事件在一定区域暴发的不同降雨过程临界值(低值、高值)，作为预警判据。

3)判定发生地质灾害的可能性。接收到国家气象中心发来的前期实际降雨量和次日预报降雨量数据后，对每个预警区叠加分析，根据判据图初步判定发生地质灾害的可能性。

4)判定预报预警等级。对判定发生地质灾害可能性较大或以上等级的地区，结合该预警区降雨量、地质环境、生态环境和人类活动方式、强度等指标进行综合判断，从而对次日的降雨过程引发地质灾害的空间分布进行预报或警报。

5)制作地质灾害预警产品。

6)发送预警产品。将预警产品报请有关领导签发后，发送国家气象中心。

7)发布预警产品。国家气象中心收到预警产品后，以国土资源部和中国气象局的名义在中央电视台播出。同时，地质灾害预警结果在中国地质环境网站上进行发布。

8)发布预警后，预警人员跟踪校验预警效果，总结提高预警准确率。

3.1.2 科学依据

根据1990～2002年对突发性地质灾害的分类统计，发现持续降雨引发者占总发生量的65%，其中，局地暴雨引发者约占总发生量的43%，占持续降雨引发者总量的66%。也就是说，约2/3的突发性地质灾害是由于大气降雨直接引发的或是与气象因素相关的，地质灾害气象预警工作是有科学依据的。

3.1.2.1 气象因素引发地质灾害的特点

1)区域性:一般在数百至数千平方公里内出现;单条泥石流的流域面积:≤0.6km²者11.9%;0.6～10km²者61.6%;10～50km²者22.4%。

2)群发性:崩塌、滑坡、泥石流等在某一区域多灾种呈群体出现。

3)同时性:巨大灾难在数十分钟—数小时内先后或同时出现。

4)暴发性:滑坡、特别是泥石流的发生具有突然暴发性，宏观上完好的坡体突然滑塌或“奔流”;当地人称为“涡旋炮”或“山扒皮”。如陕西省紫阳县同一地点伤亡人员最多的联合乡鱼泉村7组(瞬间造成37人遇难)是5个“涡旋炮”同时击中的结果。

5)后续性:大型滑坡一般出现在降雨过程后期，甚至降雨结束后数天。

6)成灾大:造成重大人员伤亡和各种财产损失。

3.1.2.2 气象因素引发地质灾害的成因

1)区域性持续降雨或暴雨使松散堆积层达到过饱和状态。

2)成灾地区地形陡峻，坡形变化复杂，坡度25°～70°。

3)地质上具备二元结构，上为松散堆积层，下为坚硬基岩，容易在二者的接触处形成强大渗流带。

4)松散堆积层厚度1～10m，一般1～4m。

5)一般植被覆盖率较高，在强烈暴雨持续作用下起到滞水作用。

6)居民防灾意识薄弱，房屋结构简易，抗灾强度低。房屋大多建在溪沟出山口地段，属于泥石流的流通路径。调查发现，虽然滑坡、泥石流灾害具有暴发性，但多数地点仍有数小时至数分钟的躲避时间，因防灾基本知识缺乏，以致有的村民在抢运财物过程中丧生。

7)对大型滑坡滞后于降雨过程的机理缺乏科学认识。

3.1.2.3 来自统计学的认识

地质灾害具有自然和社会的双重属性。理论研究与科学实践均证明，地质灾害具有可区划性、可监测预警性。

1)分析发现，滑坡的发生在过程降雨量和降雨强度两项参数中，存在着一个临界值，当一次降雨的过程降雨量或降雨强度达到或超过此临界值时，泥石流和滑坡等地质灾害即成群出现。

2)不同地区具体一条沟谷的泥石流始发雨量区间为10～300mm，差异之大反映了地质条件、气候条件等的差异。

3)在降雨过程的中后期或局地单点暴雨达到临界值时出现突发性群发型泥石流、滑坡等地质灾害，滑坡以小型者居多。

4)大型滑坡常在降雨过程后期或雨后数天内出现。

3.1.2.4 区域地质灾害的时空分布

据20世纪90年代的调查，我国泥石流的时空分布频率具有以下特点:

(1)泥石流频率与地貌

3500m以上的高山占9%;1000～3500m的中山占56%;小于1000m的低山占15%;黄土高原区占11%。

(2)泥石流频率与工程地质岩组

变质岩区占43%;碎屑岩区占32%;黄土区占11%;岩浆岩区占9%;碳酸盐岩区占7%。

(3)泥石流发生频率与年平均降雨量(mm/a)

＜400区域占10%;400～600区域占16%;600～800区域占18%;800～1000区域占24%;1000～1400区域占22%;＞1400区域占10%

(4)泥石流暴发时间(月份)分布频率

5月:9%;6月:18%;7月:34%;8月:24%;9月:10%

上述统计说明，泥石流主要分布在中低山地区;多出现在易于风化破碎的岩土分布区;年均降雨量过高或过低都不会暴发泥石流;发生时间主要出现在每年的6～8月。

3.1.3 中国地质灾害气象预警区划

基于我国地质灾害类型分布、全国气候区划和滑坡泥石流与区域降雨关系的各类研究文献，编制中国地质灾害气象预警区划图。

3.1.3.1 资料依据

基于气象因素的《中国地质灾害气象预警区划图(1∶500万)》的编制主要依据以下资料:

1)中国泥石流及其灾害危险区划图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

2)中国滑坡灾害分布图(1∶600万)，

中国科学院成都山地灾害与环境研究所，1991

3)中国地质灾害类型图(1∶500万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1991

4)中国泥石流灾害图(1∶600万)，

地质矿产部成都水文地质工程地质中心，1992

5)中国滑坡崩塌类型及分布图(1∶600万)，

地质矿产部环境地质研究所，1992

6)中国特殊类土及危害图(1∶600万)，

中国地质科学院水文地质工程地质研究所，1992

7)中国地形图(立体，1∶600万)，地图科学研究所，1999

8)中华人民共和国气候图集，气象出版社，2002

9)区域降雨资料与滑坡、泥石流关系的各类文献

3.1.3.2 预警区划分原则

根据研究需要，在此提出斜坡划分原理:

1)滑坡和泥石流是在斜坡地区发生的;

2)区域分水岭的两坡气象降雨条件和生态环境是不同的;

3)我国的最大斜坡是帕米尔高原—东海大陆架的多级多层次斜坡;

4)区域斜坡可分为三类:一类是分水岭到海滨，如后界燕山—鲁儿虎山，左界辽河，右界永定河/海河和前界渤海圈闭的区域;二类如大别山—淮河—黄河圈闭的区域;三类如四川盆地周缘区域。

一级区以全国性分水岭或雪线为界，考虑长时间周期、大空间尺度的气候区划和地质地貌环境条件;

二级区主要以重大水系、区域分水岭、区域气候、历史滑坡泥石流事件分布密度、地质环境条件、斜坡表层岩土性质和年均降雨量分布。

3.1.3.3 预警区域划分

本研究立足全国范围，暂时提出两级区划，共划分7个一级预警区，28个二级预警区，可以满足初步工作要求(图3.1)。

(1)预警区的地质灾害特征

A东北山地平原区

A₁三江地区

图3.1 中国地质灾害气象预警区划图(28个区)(台湾省专题资料暂缺)

佳木斯/牡丹江地区，气象因素引发地质灾害微弱。

A₂东北平原

桦甸/敦化地区以及大兴安岭东麓，气象因素引发地质灾害较弱。

B大华北地区

B₁辽南地区

辽东半岛地区(千山)，气象因素引发地质灾害较严重。

B₂京承地区

北京北部和河北承德地区，气象因素引发地质灾害严重。

B₃晋冀地区

太行山东麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

B₄山东丘陵

泰山和胶东地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

B₅豫西地区

灵宝/许昌之间和伏牛山北麓地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₆皖苏地区

大别山北麓和张八岭地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

B₇江浙地区

临安/嵊州地区，气象因素引发地质灾害在小范围较严重。

C中南山地丘陵区

C₁闽浙地区

武夷山/九连山以东地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₂江西地区

九岭山和赣南地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

C₃豫鄂地区

南阳、神农架、大洪山和大别山南麓地区，气象因素引发地质灾害较严重。

C₄湖南地区

湘西和湘南(雪峰山)地区，气象因素引发地质灾害严重。

C₅桂粤地区

桂西和两广北部地区，气象因素引发小规模地质灾害严重。

D西南中高山区

D₁陕南地区

秦岭南麓和大巴山北麓地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₂四川盆地

成都平原外的其他地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₃黔渝地区

黔北和重庆地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₄滇南地区

滇南和黔南部分地区，气象因素引发地质灾害严重。

D₅川滇地区

川西、滇西和滇中地区，气象因素(含高山融水)引发地质灾害极严重。

E黄土高原区

E₁吕梁地区

大同—太原—临汾一线地区，气象因素引发地质灾害较严重—轻微。

E₂陕北地区

陕北黄土高原地区，气象因素引发地质灾害严重。

E₃陇西地区

陇西和海东地区，气象因素引发地质灾害极严重。

F北方干旱沙漠区

F₁内蒙古东部地区

气象因素引发地质灾害轻微。

F₂阿拉善地区

祁连山北麓、玉门/武威地区，气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₃南疆地区

天山南麓、阿尔金山北麓气象因素(高山融水)引发地质灾害较严重。

F₄北疆地区

天山北麓气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害严重。

G青藏高原区

G₁藏北地区

气象因素引发地质灾害轻微。

G₂藏南地区

雅鲁藏布江及支流流域气象因素(暴雨和高山融水)引发地质灾害较严重;藏东南

暴雨引发地质灾害严重。

(2)一级区域界线标志

A/F大兴安岭—七老图山

漠河—凤水山(1398)—古利牙山(1394)—太平岭(1712)—兴安岭(1397)—巴代艾来(1540)—罕山(1936)—黄岗梁(2029)—七老图山

A/B云雾山—长白山

小五台山(2882)—赤城—云雾山(2047)—七老图山—阜新—铁岭—莫日红山(1013)—白头山

B/E太行山—中条山

小五台山(2882)—恒山(2017)—北台顶(3058)—阳曲山(2059)—历山(2322)—华山(2160)

E/F毛毛山—靖边—东胜—小五台

海晏—仙密大山(4354)—毛毛山(4070)—景泰—定边—靖边—榆林—东胜—丰镇—小五台山(2882)

EB/DC秦岭—伏牛山—大别山—括苍山

海晏—龙羊峡—同仁—鸟鼠山(2609)—武山南—凤县—太白山(3767)—首阳山(2720)—秦岭—华山(2160)—全宝山(2094)—老君山(2192)—太白顶(1140)—鸡公山(744)—霍山(1774)—安庆—九华山(1342)—黄山(1873)—桐庐—括苍山(1382)—北雁荡山(1057)

F/G阿尔金山—祁连山

公格尔山(7649)—慕士塔格山(7509)—赛图拉—慕士山(6638)—乌孜塔格(6250)—九个达坂山(6303)—阿卡腾能山(4642)—阿尔金山(5798)—大雪山(5483)—祁连山(5547)—冷龙岭(4849)—毛毛山(4070)

C/D老君山—梵净山—岑王老山

老君山(2192)—武当山(1612)—大神农架(3053)—建始—来凤(＞1000)—酉阳—梵净山(2494)—佛顶山(1835)—雷公山(2179)—岑王老山(2062)—富宁

D/G九寨沟—察隅

武山—九寨沟—雪宝顶(5588)—马尔康—炉霍—新龙—巴塘—察隅

(3)二级区域界线

A₁/A₂小兴安岭—张广才岭—白头山

呼玛—大黑顶山(1047)—平顶山(1429)—大青山(944)—大秃顶子山(1690)—大石头(1194)—甑峰山(1677)—白头山

B₁/B₂下辽河

B₂/B₃永定河—海河

B₃/B₄黄河

B₄/B₅黄河故道

B₅/B₆淮河—黄河故道

B₆/B₇长江

C₁/C₂武夷山—九连山

黄山(1873)—玉京峰(1817)—黄岗山(2158)—白石峰(1858)—木马山(1328)—九连山(1248)—龙门

C₂/C₃₄霍山—幕阜山—罗霄山脉

霍山(1774)—九江—九宫山(1543)—幕阜山(1596)—连云山(1600)—武功山(1918)—井冈山—八面山(2042)—石坑埪(1902)

C₃/C₄长江

C₁₂₄/C₅南岭山脉

雷公山(2179)—猫儿山(2142)—韭菜岭(2009)—石坑埪(1902)—雪山嶂(1379)—龙门—飞云顶(1282)—莲花山(1336)—神泉港

D₁/D₂₃米仓山—大巴山

九顶山(4984)—广元—米仓山—大巴山—大神农架(3053)

D₂/D₃长江—重庆—华蓥山—万源北

D₁₂₃/D₅夹金山—大凉山

雪宝顶(5588)—九顶山(4984)—二郎山(3437)—贡嘎山(7556)—铧头尖(4791)—大凉山(3962)—长江—五莲峰(2561)—陆家大营(2854)

D₃/D₄苗岭山脉

陆家大营(2854)—黄果树瀑布—惠水—雷公山(2179)

D₄/D₅乌蒙山—哀牢山—高黎贡山

陆家大营(2854)—黎山(2678)—马龙—玉溪—哀牢山(3166)—猫头山(3306)—高黎贡山—(3374)—尖高山(3302)

E₁/E₂吕梁山脉

岱海—管涔山—荷叶坪(2784)—黑茶山(2203)—关帝山(2831)—禹门口

E₂/E₃屈吴山—六盘山脉

景泰—屈吴山(2858)—六盘山(2928)—太白(2819)

F₁/F₂

古尔班乌兰井—呼和巴什格(2364)—贺兰山(3556)—香山

F₂/F₃

马鬃山(2583)—大雪山(5483)

F₃/F₄天山山脉

托木尔峰(7443)—比依克山(7443)—天格尔峰(4562)—博格达峰(5445)—巴里坤山—托木尔提(4886)

G₁/G₂冈底斯山—念青唐古拉山脉

扎西岗—冈仁波齐峰(6656)—冷布冈日(7095)—念青唐古拉峰(7111)—嘉黎—洛隆—邦达—巴塘。

3.1.4 地质灾害气象预警判据研究

3.1.4.1 判据确定原则与资料依据

根据有限研究积累和历史经验，滑坡、泥石流的发生不但与当日激发降雨量有关，而且与前期过程降雨量关系密切，本项研究选定1d，2d，4d，7d，10d和15d过程降雨量等6个数据进行统计分析，期望对一个地区气象因素引发滑坡、泥石流地质灾害的原因与临界雨量判据的确定具有全面认识。

本次研究的资料依据主要有两方面:

1)中国地质环境监测院建立的全国地质灾害调查数据库中气象因素引发的历史滑坡泥石流灾害数据(999个);

2)国家气象中心根据中国地质环境监测院提供的滑坡、泥石流数据，整理提供了731个相关站点15d内历史降雨量数据。

3.1.4.2 预警区的临界降雨量判据研究

(1)不同降雨过程代表数据的选定

中国气象局系统对日降雨量(Q)的预报是按当日20时到次日20时计算，而滑坡、泥石流事件可能发生在此24h的任一时段。

若灾害事件在接近24时发生，则基本可对应1d(即当日)过程降雨量;若灾害事件在次日0时以后的夜间发生，则对应前一日(2d)过程降雨量更符合实际。因此，本项研究选定的数据代表时段(日:24h)是:

1d过程降雨量:0≤Q₁≤1

2d过程降雨量:1≤Q₂≤2

4d过程降雨量:3≤Q₄≤4

7d过程降雨量:6≤Q₇≤7

10d过程降雨量:9≤Q₁₀≤10

15d过程降雨量:14≤Q₁₅≤15

(2)临界过程降雨量预警判据图的建立

根据滑坡泥石流与降雨关系的研究，制作滑坡泥石流与不同时段临界降雨量关系散点图，发现散点集中成带分布，其上界可用β线表示，下界可用α线表示。因此，利用1d，2d，4d，7d，10d和15d等过程降雨量，可以建立地质灾害预警判据模式图(图3.2)。

图中横轴是时间(1～15d)，纵轴是相应的过程降雨量(mm)。我们规定，α线和β线为两条滑坡、泥石流发生的临界降雨量线，α线以下的A区为不预报区(1，2级，可能性小、较小)，α～β线之间的B区为地质灾害预报区(3，4级，可能性较大、大)，β线以上的C区为地质灾害警报区(5级，可能性很大)。

(3)预警区临界降雨判据图研究

在28个气象预警区中，18个预警区可以形成完整的滑坡、泥石流发生的临界降雨预警判据图(上限值β线、下限值α线);10个预警区因缺乏资料尚不能形成判据图，其中，A₁，B₅，F₁和G₂4个区完全缺数据;B₄，B₆，E₁，E₂，F₃和F₄6个区数据不全(只能形成α线或β线，甚至散点)。这10个区主要为滑坡、泥石流不发育区或人口稀疏地区，暂时对全国的预警工作效果影响不大。

图3.2 预报判据模板图

代表性数据及曲线举例

A₂东北平原

中国地质灾害区域预警方法与应用

*3个样本。

A₂气象预警区判据图

B₁辽南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*9个样本。

B₁气象预警区判据图

C₁闽浙地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

C₁气象预警区判据图

D₁陕南地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*45个样本。

D₁气象预警区判据图

D₅川滇地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*60个样本。

D₅气象预警区判据图

E₃陇西地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*50个样本。

E₃气象预警区判据图

F₂阿拉善地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*8个样本。

F₂气象预警区判据图

G₁藏北地区

中国地质灾害区域预警方法与应用

*15个样本。

G₁气象预警区判据图

3.1.4.3 预警判据校正

为了提高预警精度，依据以下资料对预警区判据图进行了校正:

1)中国大陆滑坡、泥石流与降雨关系的各类科技文献;

2)历年中国地质灾害公报;

3)部分省(区、市)的地质灾害年报;

4)全国县(市)地质灾害调查区划成果资料(主要是福建省);

5)重点地区地质灾害专项研究报告等。

检索发现有13个预警区具有部分滑坡、泥石流与临界过程降雨量研究资料，有15个预警区暂未收集到或完全缺乏研究资料。

13个具备部分研究资料的预警区分别整理成图、表，可供确定相应预警区预警级别时参考，或与预警判据图配合使用。

以C₁区为例，见下表(图3.3):

图3.3 C₁区地质灾害点分布与临界降雨量统计关系

3.1.5 预警尺度精度评价

3.1.5.1 预警尺度

(1)空间预警尺度

图面表示3000km²(基于1∶500万～1∶600万地质灾害预警区划图)。

(2)时间预警尺度

地灾预警与气象预警时间尺度同步。

3.1.5.2 预警精度评价

1)取决于气象预报精度。目前全国性的气象预报精度尚不高，特别是对引发泥石流影响明显的局地单点暴雨的预报有待加强。

2)雨量站点代表性精度。地质灾害气象预警判据图依赖于气象站点经(纬)度和地质灾害发生点的经(纬)度(距离)的接近程度。

本次资料地质灾害灾情点的经(纬)度与相邻气象站点的经(纬)度之差在0.3°～1.0°之内，也即相差40～50km，反映在平面上即存在约2000km²的误差。

3)地质环境-气象因素耦合机制的研究精度。地形坡度、植被、岩土类型、含水状态、地表入渗和产流等的研究尚很薄弱。

4)人类活动方式、强度与斜坡变形破坏模式尚缺乏科学界定。

3.1.6 地质灾害预警产品制作与发布

3.1.6.1 预警产品制作、签批与发布

1)国家气象中心提供全国每次降雨过程的天气预报资料，每天16:00通过适当方式(E-mail)发送前期实际降雨量和次日预报降雨量数据;

2)中国地质环境监测院接到降雨量数据后，根据此数据和预警判据图对各预警区发生地质灾害的等级进行逐个分析和判定;

3)专家会商、分析判定预报预警结果，根据会商后的结果，做出空间预警，在预警图上划出预报或警报区，此称预警产品;

4)领导审定、签批预警产品;

5)经签批的预警产品于当天16:30通过适当方式(E-mail)发回国家气象中心;

6)国家气象中心接收预警产品，并和天气预报产品统一制作，配音;

7)中央电视台在当天晚上19:30新闻联播后播出地质灾害气象预报或警报及等级;

8)预报或警报地区的有关省级地质环境监测总站应在预警发出24h至48h内，向中国地质环境监测院反馈预警效果校验结果;

9)中国地质环境监测院分析研究预警效果校验结果，改进预警判据，逐步提高预警精度。

3.1.6.2 预警产品发布形式

(1)中央电视台发布播出

预警产品署名:国土资源部

中国气象局

模拟预报词:

今天晚上到明天白天，××地区发生地质灾害的可能性较大，请注意防范。

(2)中国地质环境信息网站发布

主要供专业人士和政府管理部门参考，跟踪研究预警效果，讨论研究预警方法与对策。

设计制作了地质灾害气象预警预报专用“符号”(图3.4)。

图3.4 地质灾害气象预报预警专用“符号”

从2005年开始，在中央电视台发布地质灾害气象预警预报信息图片时，同时配发崩塌、滑坡和泥石流动画，增强了地质灾害预警信息的视觉冲击力，也提高了地质灾害气象预报预警的社会影响力。

3.1.7 地质灾害预警软件系统

3.1.7.1 基于C语言的预警预报软件

2004～2006年，模型采用第一代临界雨量判据法，基于C语言的预警预报软件。具备自动生成降雨等值线、雨量站点上自动计算预报等级、查看雨量站点雨量等功能(图3.5)。缺点是无法自动成区、不具备GIS图层操作功能。

图3.5 基于C语言的第1套预警软件Predmap抓图

3.1.7.2 基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件

2007年，基于ArcGIS开发了第2套预警预报软件，模型仍采用第一代临界雨量判据法(图3.6)。主要改进在于将软件系统升级为基于GIS开发，且实现预警区的自动圈闭。缺点是ArcGIS软件庞大，软件操作、升级等方面不便。

图3.6 基于ArcGIS的第2套预警软件抓图

9. 开放式地质灾害监测系统的研究

史彦新

（中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051）

【摘要】本文介绍了一种开放式地质灾害监测系统的构建方案。首先简要叙述了开放式监测系统的概念，随后从监测系统的形成、硬件组成和软件设计3个方面进行了阐述，突出了监测系统开放、灵活的特点。

【关键词】开放式系统地质灾害监测地质灾害预警

1前言

地质灾害监测预警是一项复杂的系统工程，具有多学科交叉、应用性强、不断发展变化等诸多特点，随着高新技术和计算机网络技术的迅速发展，地质灾害监测预警技术也有了很大发展，系统化、网络化的开放式地质灾害监测系统成为地质灾害监测发展的必然趋势。

所谓开放式监测系统，即采用开放的结构模式，采用统一标准或协议的一种软件或硬件的平台。在硬件方面，只要符合统一标准的模块，都可以接入该系统；在软件方面，运用模块化编程技术，结合模糊数学、专家系统、人工神经网络、小波分析等先进理论，根据不同的监测模型，采取不同的算法，并制定统一的通讯协议，实现对各监测模块的管理、监测数据的采集、监测信息的远程传输、系统通讯等功能^[1]。

最近在地质灾害预警关键技术方法研究与示范项目中，项目组在构建地质灾害监测系统时进行了大胆的尝试，在巫山地质灾害监测预警示范站建立了基于钻孔倾斜仪深部位移监测、GPS地表变形监测、TDR滑坡位移监测、孔隙水压力监测等手段的开放式地质灾害监测系统。该监测系统可实现一天24小时连续监测，监测数据可以从现场发送到数据处理中心，及时获得监测结果，并实时发布^[2]。

2监测系统的形成

目前常用的地质灾害（滑坡）预报方法，多为对位移监测数据序列进行数学方法处理，作趋势性外推，这种处理方法受监测点选择的随机性和多种相关因素的综合影响，准确性较低，在实际应用中往往不能达到预期效果。为了提高地质灾害预测预报的准确性，必须对灾害体进行多手段、全方位的监测，对监测信息进行综合分析处理。

随着科学技术的发展及对地质灾害机理的深入研究，国内外地质灾害监测技术方法已逐渐向系统化、智能化方向发展，监测内容、方法、设备日趋多样化，不只局限于对位移的监测，且已涉及地质灾害诱发因素的监测及地温、地声、射气浓度等地质灾害间接因素类的监测。只有对灾害体进行全方位的监测，并对监测信息进行综合分析，才能极大地提高监测的有效性与准确性，为地质灾害的预警预报提供坚实的数据基础。

因此，为了全面了解灾害体的位移变化情况及其他特征值，如孔隙水压力等，在巫山监测预警示范站构建了一套开放式地质灾害监测系统，该系统对几种监测仪器进行集成，从地表位移、地下位移、孔隙水压力3个方面对灾害体进行监测，完成各监测模块的管理、监测数据的采集、传输，为综合分析处理及实时发布监测结果奠定了基础。

3监测系统的硬件组成

该监测系统在巫山监测现场安装有4种传感仪器，4个监测模块分别是：

（1）固定式钻孔倾斜仪，监测钻孔内地下形变位移；

（2)TDR滑坡位移监测仪，该仪器由自行研制，监测钻孔内形变位置与位移；

（3）孔隙水压力监测仪，该仪器由自行研制，监测钻孔内土体的孔隙水压力；

（4）高精度GPS，监测地表相对位移。

用于数据存储、仪器管理及信息传输的是我们自行研制的TDR滑坡位移监测仪。该仪器既完成本模块的监测任务，又兼当整个监测系统的数据采集装置。其采用开放式工业控制的设计思想，以Windows作为操作系统，采用RS-232进行数据通讯，对各监测模块进行管理，完成数据的采集、存储，最后利用GPRS无线传输技术，将监测信息远距离传送到数据处理中心，存入上位计算机中，在数据处理中心完成监测数据的综合分析处理，并实时发布监测结果。

该监测系统的硬件结构如图1所示。

图1开放式地质灾害监测系统硬件结构示意图

4监测系统软件设计

4.1各监测传感模块自控软件设计

各模块自控软件将控制模块的定时工作和通讯协议的建立。各模块自控软件相对独立，分头设计，根据监测对象的不同，采用不同的算法，完成监测、采集任务，同时负责本模块通讯协议的建立。

4.2制定标准的通讯协议和特定的数据格式

通讯协议是现场监测传感仪与数据采集装置及数据采集装置与数据处理中心沟通的桥梁，当数据处理中心需要查看各模块的监测数据及设定监测参数时，均需通过数据采集装置，按照通讯协议上传下达。

针对地质灾害监测的实际情况，采用了主从机通讯方式，将数据处理中心计算机作为主机，监测系统的数据采集装置作为从机，实现一发一收联机通讯。在设定协议中，制定了4个字节的控制状态字，其中第一个字节是前端站点呼叫控制字，保证每个站点上数据的独立性；第二个字节是设备号控制字，能准确地调用各个监测模块的监测数据；第三个字节是读写控制字；第四个字节是握手应答控制字，呼叫并握手成功后，主从机之间即能相互传送或接收数据。传送数据过程中，设定一个表头文件。在表头文件中，首先用1个字节表示仪器设备号，再用5个字节表示数据时间，然后用3个字节代表点号、孔号和孔深，最后用8个字节存放监测数据。另外在修改各监测传感模块的参数时，可以通过主机发送一个配置文件（*.dat）到从机，从机（数据采集装置）接到这个配置文件，就会自动地去修改仪器参数，使各监测传感模块按设定方式采集监测数据。

通讯协议简述如下：

当监测系统启动通讯程序后，接收数据处理中心的命令并按以下格式进行数据字头文件的上传。

地质灾害调查与监测技术方法论文集

当数据处理中心下传监测参数时，以配置文件的方式进行通讯，系统接收命令后，按数据字头文件格式下传给各监测传感模块。其中的第2、3项改为下次监测的启动时间，第7项改为时间间隔，各监测传感模块接到指令后，其自控软件会控制监测仪按设定方式进行工作。

5结束语

以上所述的开放式地质灾害监测系统已在巫山地质灾害监测预警示范站项目中得以实现，运行效果良好，并且随着示范站的建设，基于其开放式的结构模式，会有更多的监测模块接入到该监测系统中，使其技术更加成熟，功能更加完善。

参考文献

[1]张青，史彦新.三峡库区地质灾害监测仪器的前景展望.环境与工程地球物理国际学术会议，2004,6

[2]中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所.地质灾害预警关键技术方法研究与示范项目设计书，2002,11

10. 什么是地质灾害监测预警

地质灾害来源于自然和人为地质作用对地质环境的灾难性破坏，主要包括崩塌内、滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂容缝等。我国是世界上地质灾害频发的地区之一，近年来，关于滑坡、泥石流类灾害的研究是行业研究的重点。地质灾害的防治常常因为工作的分散，造成标准化程度较差，资源共享较难的问题。