由于我国人口密度大,幅员辽阔,加之气候变化的因素,使我国防治地质灾害的任务十分艰巨,许多地质灾害隐患点、危险点都集中在经济欠发达、交通不便的地区,更增加了依靠专业队伍防治各类地质灾害的难度。日趋严重的地质灾害,直接危害着人民群众的生命财产安全和社会经济的可持续发展。为科学有效地做好地质灾害防治工作,保障经济社会全面协调可持续发展,今年年初,经国务院批准,国土资源部发布并实施《全国地质灾害防治\"十一五\"规划》。这是我国第一部关于地质灾害防治工作的规划。要求在\"十一五\"期间全面完成山区丘陵区地灾调查,在地质灾害重点防治区建立相对完善的群测群防体系,将地质灾害气象预报预警工作推进到市、县。初步建立起与全面建设小康社会相适应的基础调查、群专监测、预报预警、应急处置、适时治理的地质灾害防治体系,使目前查明的受地灾威胁的人数减少30%。

  《规划》科学划分了若干地质灾害易发区和重点防治区。滑坡、崩塌、泥石流和地面塌陷地质灾害易发区,主要分布在川东渝南秦巴鄂西湘西山地、青藏高原东缘、云贵高原、黄土高原、汾渭盆地周缘、东南丘陵山地、天山、燕山等地区。

  地面沉降和地裂缝地质灾害易发区,主要分布在长江三角洲、华北平原、汾渭盆地、松辽平原。

  《规划》提出实施地质灾害防治科技4个专项。即:地灾调查与监测关键技术研究、重大地灾应急救灾关键技术研究、地灾防治的标准体系研究以及滑坡泥石流治理试验研究。通过科技专项,建立以3S技术、自动监测技术和数据远程传输为一体的地灾调查评价和监测预报技术平台,建立完善的地灾防治标准体系,开发针对我国地灾发育特点的地灾防治方法和技术装备,全面提升我国地灾调查、监测、预警预报、治理工作水平。

  《全国地质灾害防治\"十一五\"规划》出台和实施是地质灾害防治工作法制化的重要里程碑,也向我们地质测绘工作者提出了新的挑战。

  1、GPS、GIS、INTERNET相互关系

  全球定位系统(GPS)是以人造卫星组网为基础的无线电导航系统,是指利用卫星技术,实时提供全球地理坐标的系统,用于静态对地定位时,定位精度可达mm级,可应用于大地测量、板块运动监测等;GPS定位系统由于定位的高度灵活性和实时性,成为测量学科中的革命性变化。GPS的本质是利用空间三角测量的原理通过空中卫星和地面接收机获取经纬度坐标,高程和时间之间的关系,从而为测量、导航等服务。

  地理信息系统(GIS)是指在计算机硬件支持下,对具有空间元素的地理信息输入、存贮、查询、运算、分析、表达的软件平台技术系统,其本质就是对不同类型的信息进行分析、处理和加工。它可以用于地理信息系统的动态描述,通过时空构模,分析地理系统的发展变化和深化过程,从而为咨询、规划和决策提供服务。应用已遍及与地理空间有关的各个领域,从全球变化、持续发展到城市交通、环境监测、公共设施规划及建筑选址,地理信息系统技术正深刻地影响着甚至改变着这些领域。

  国际互联网(Internet)是随着计算机技术和通信技术的发展而建立的新一代通信技术(包括有线和无线),它将以往相互独立在各个地方单独的计算机或是相对独立的计算机局域网,借助已经发展得有相当规模的电信网络,通过一定的网络通讯协议(TCP/IP)而实现更高层次的互联,使得Web技术成为高效的全球信息发布技术。如今,Internet飞速发展,它越来越成为人们生活中的一部分,是我们生活社会的信息高速公路,基于Internet技术的GIS,即Web-GIS已经成为GIS技术发展的重要方向,使以往专业性很强GIS能通过Internet技术为大众所用,利用Internet发布地理信息,通过计算机,普通用户无须专业的软件就能在WWW的任意一个节点浏览Web-GIS站点中的地理信息,并进行各种信息的检索和处理,这就为地理信息的开放和共享提供了一个平台,从而可以实现测绘成果的共享。

  综合利用GPS和GIS技术的优势,还可以在工程测量上获得广泛的应用,例如在抗震(地震)防灾(地质灾害)、变形监测(地铁、高速公路及护坡、高层建筑、桥梁、水库大坝、河堤、隧道等)、土地资源管理等方面。利用 Internet的可视性、交互性和广泛性等特点可以实时将监测结果(灾害预报)发布出去,给监测地区的政府有关部门提供科学的依据,及时做好预防工作。

  2、建立地质灾害监测GPS网的工作程序

  目前我国的地质灾害主要有山体滑坡、地面(地下溶洞)崩塌、地震等。当对某一个具体的崩塌或滑坡实施监测建立综合单体监测网时,必将面临着如何针对其具体情况来选择合适的监测项目、监测方法、监测仪器,正确地布设监测点和监测剖面,制定理想的监测方案等一系列的优化选择问题。

  目前,国内外崩塌滑坡监测技术方法已发展到一个较高水平。由过去的人工用皮尺地表量测等简易监测,发展到仪器仪表监测,现正逐步实现自动化、高精度的GPS监测系统。

  绝对位移监测是基本的常规监测方法,用以监测崩坎、滑坡和地陷测点的三维坐标,从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率,地表是崩坎、滑坡和地陷监测的主要内容和重要内容。相对位移监测是设点量测崩坎、滑坡和地陷重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升、错动等)的一种常用的变形监测方法。

  传统监测测量方法主要有:两方向(或三方向)前方交会法,双边距离交会法,[监测二维水平位移(X,Y)];视准线法、小角法、测距法(以上方法用以监测单方向水平位移);几何水准测量、精密三角高程测量法(观测垂直方向(Z向)位移)。

  随着新一代测量型GPS接收机的广泛使用,其重量轻、体积小、耗电少、智能化的快速静态定位的特点给地质灾害监测测量方法有了质的变化。最主要的特点是可以快速反应,观测点之间无需通视,测程大、选点方便、不受天气影响,可全天候观测,观测点的三维坐标可以同时测定,即时计算出结果。各方面都优于精密光电测距仪,在控制网

  和监测网的建设中具有相当大的优势,适用于各种崩坎、滑坡和地陷三维位移快速应急监测。


  3、GPS布网原则

  GPS网的布设应视其目的、要求的精度、卫星状况、接收机类型和数量、测区已有的资料、测区地形和交通状况以及作业效率综合考虑,按照优化设计的原则进行。AA、A、B级GPS网应布设成连续网,除边缘点外,每点的连接数应不少于3点;A级及A级以下各级GPS网中,各级GPS网相邻点间平间距离应符合要求。相邻点最小距离可为平均距离的1/3~1/2;最大距离可为平均距离的2~3倍。

  监测网是在充分的地质分析的基础上,以掌握监测对象的整体变形和主要影响因素的动态变化为目的设计的。监测网由监测点和监测剖面组成,在空间上形成立体化,在监测方法上形成多元化,以全面反映监测对象的变形方位、变形量、变形速率及影响因素的时空动态。

  GPS监测标考国家B级GPS网建设标准执行。标体地面以上横截面呈正方形,纵截面呈梯形,顶面300mm×300mm,底面600mm×600mm,高1.2m;地面纵横截面均基本呈正方形,高1m,深1m8。 标体由钢筋砼制作。以φ12螺纹钢制作梯形骨架,地面上下作为一个整体浇筑砼制成,标体外表抹面涂漆,雕刻编号。标体顶面为一水平面,中心垂直嵌入强制对中螺栓,其直径与GPS底座螺孔相符合,控制点密度根据监测范围区域的大小来确定,点位必须布设在监测区域的外围稳固的地方。

  4、建立GIS数据库管理预报系统

  GPS与GIS的结合可以用来实时监测和处理空间数据,如实时准确监测危险岩坡的形变过程,它可在瞬间产生目标定位坐标,如滑坡原位监测,其垂直变位精度可达5mm,水平变位精度可达2 mm。

  GPS用于获取点、面空间信息或监测其变化,GIS用于空间数据的存贮、分析、处理和应用,为监测建立的网站用于监测信息的查询和发布,为监测区域地方政府的有关部门和民众提供及时准确的预报信息,根据预报网站Internet提供的信息作出紧急避险措施。

  对于地质灾害监测来说,监测本身不是目的,通过监测对地质灾害进行成功的预报才是目的,监测的一切都是为了预报,因此,对于一个地质灾害监测网来说,是如何对所监测的地质灾害进行准确的预测和预报。

  GPS定位仪的定位精度相当高,特别是采用了差分定位技术,建立了适当的精度控制网络后,GPS定位仪的定位精度完全满足土地管理中多种定位测量的需要。GPS精度高、采集数据量大、速度快与GIS结合使用能最大限度的发挥其优点。随着计算机网络技术以及卫星通讯技术的发展,利用GPS实时快速定位能力,通过INTERNET支持的计算机通讯系统,实现GPS和GIS的联合工作,获得各种精确的实时数据信息,快速地进入GIS数据库迅速地进行分析处理并得出结果,动态地分析地表某类现象的变化。地质灾害监测网络建成结合Internet传播快覆盖面广的优势,还可以应用于以下几个方面:

  抗震防灾:工程地震的研究需要从地震学、地质学、地球物理学等众多相关学科获取足够多的资料,涉及的数据类型复杂、数据量庞大,而且数据具有空间分布特征。如何利用计算机的数据处理技术有效地组织、管理并应用这些数据,成为工程地震研究中急需解决的一个重要问题。GIS为空间数据的处理提供了一种新的途径,解决了常规数据库管理系统和简单计算机制图系统中难以处理和无法解决的问题。

  变形监测:最先得到工程技术人员采用的是GPS在工程结构监测系统上的应用。GPS结构监测系统就是在反映结构形变的特征点和相对稳定的参考点上安置高精度GPS接收机,观测后内业或实时处理接收机的观测数据,计算出监测点相对于参考点的位置变化量,进而分析其变形曲线。

  5 、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、监测数据随时间曲线、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。而监测数据、曲线等信息随着时间的推移不断产生,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。 而这一点利用WebGIS是易于做到的。

  6、发展及展望

  网络化和信息化是当今社会发展的必由之路。今天的测绘工作可以通过Internet的联接,在网上实现各类测绘数据与各机构和公众对各种资料不同程度的共享,加强部门内部、部门之间及社会的联系交流,降低管理工作的成本,提高效率。

  智能化是信息化管理的未来发展趋势,其主要内容是要在数据采集、信息提取、制图等方面提高智能程度,减少人工处理量以及出错的几率。

  GPS、GIS、INTERNET在自然地质灾害的模拟与预测以及城市抗震防灾规划中的应用日益广泛。鉴于地质灾害监测的复杂性和系统性以及GIS在信息管理、空间分析、模型模拟方面的强大优势,建立基于GPS、GIS、INTERNET为平台的地质灾害监测网络为我国经济建设服务是我们的当务之急。

2018年11月30日

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