趙俊三，柯尊杰，陳國平,3，袁 磊，谷 苗，王 濤

(1. 昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2. 云南省基礎(chǔ)測繪技術(shù)中心, 云南 昆明 650000；3. 昆明冶金高等專科學(xué)校測繪學(xué)院，云南 昆明 650033；4. 云南師范大學(xué)信息學(xué)院，云南 昆明 650500；5. 昆明云金地科技有限公司，云南 昆明 650102)

0 引 言

中國大多數(shù)區(qū)域的地質(zhì)和地理環(huán)境復(fù)雜，氣候條件時空差異大，是地質(zhì)災(zāi)害分布廣泛、發(fā)生頻繁、危害嚴重的國家之一[1]。地質(zhì)災(zāi)害是一種活躍的動態(tài)環(huán)境變化過程[2]，極易造成巨大的生態(tài)災(zāi)難，威脅著人民生命財產(chǎn)安全，不同類型的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理各不相同，即使同樣類型的地災(zāi)在不同內(nèi)部地質(zhì)構(gòu)造、外部地形環(huán)境條件下其發(fā)災(zāi)成因及特點也各有差異。因此，目前人類尚無法準確掌握其發(fā)生的災(zāi)變機理，也很難精確預(yù)測災(zāi)害發(fā)生的時點和過程。

新一代空間信息獲取、物聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控等技術(shù)的迅猛發(fā)展將為地質(zhì)災(zāi)害的內(nèi)、外部監(jiān)測提供全方位的多源空間數(shù)據(jù)，其中三維激光掃描、InSAR、高分影像、無人機、GNSS等技術(shù)可以快速準確地采集大范圍空間位置信息；物聯(lián)網(wǎng)、智能傳感器可以對災(zāi)害體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和位移微觀變化進行實時監(jiān)測，并快速傳輸變化信息；視頻監(jiān)控和快速識別技術(shù)可以對地災(zāi)外部形態(tài)進行實時跟蹤，對其外部變化趨勢及移動規(guī)律進行快速識別，從而為提前預(yù)判和應(yīng)急救災(zāi)提供重要的信息。通過技術(shù)集成和整合海量監(jiān)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建多源空間數(shù)據(jù)庫，融合災(zāi)變模型，建設(shè)開發(fā)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，為災(zāi)害機理分析、災(zāi)前預(yù)警預(yù)報、災(zāi)變過程模擬、災(zāi)中影響分析、災(zāi)后評估與規(guī)劃等防災(zāi)減災(zāi)提供強大的數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)成為可能。因此，研究基于現(xiàn)代高新技術(shù)和多源空間數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)越來越受到政府部門和減災(zāi)防災(zāi)研究機構(gòu)的重視。

1 研究綜述

地質(zhì)災(zāi)害本身所具有的突發(fā)性與復(fù)雜性等特征，造成其監(jiān)測預(yù)警方法難以統(tǒng)一，也很難保證其較高的可靠性，同時針對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警還沒有一個完善的理論體系，存在著大量的不確定性因素，因此，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警技術(shù)仍需要不斷地探索與研究[3-4]。

地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警是一項長期艱巨的工作。近年來，眾多研究者運用多種技術(shù)方法對不同類型的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測及預(yù)警方法開展相關(guān)研究工作，取得了豐碩的成果。Bo C等[5]把基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引進煤礦安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，Hack R等[6]對斯洛伐克地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容、技術(shù)、方法進行研究，Leung H等[7]對泥石流的先進監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細介紹，Kebaili等[8]介紹了一種滑坡風險預(yù)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來收集降水、土壤運動及土壤濕度等大數(shù)據(jù)，并建立MongoDB數(shù)據(jù)庫原型，在突尼斯滑坡高風險區(qū)進行了驗證；謝曉佳[9]、劉國元[10]等把GPS技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，楊軍[11]等介紹了3S技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與應(yīng)急指揮系統(tǒng)的原理、框架與應(yīng)用，佴磊[12]、雷明堂[13]等從不同角度研究了GIS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害信息管理、災(zāi)害評估及系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用，取得了較好的效果。近年來，運用物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信、三維GIS、WebGIS、高分遙感、無人機、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)及多者相結(jié)合應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警逐漸成為主流，但每種監(jiān)測預(yù)警方法獲取的數(shù)據(jù)均有一定的局限性和時效性。綜合運用測繪新技術(shù)、視頻監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速獲取多源空間數(shù)據(jù)，對地質(zhì)災(zāi)害從大范圍宏觀空間位置精確獲取、地災(zāi)內(nèi)部微觀位移和外部災(zāi)變形態(tài)，結(jié)合微波信號的超遠距離實時傳輸技術(shù)，運用云計算和大數(shù)據(jù)挖掘算法對地質(zhì)災(zāi)害進行全方位實時動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控，對災(zāi)害發(fā)展趨勢進行動態(tài)模擬、預(yù)警預(yù)測及輔助決策的綜合信息系統(tǒng)建設(shè)成為未來地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報的發(fā)展方向。

2 多源地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

2.1 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖1 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure map of geological hazard monitoring and warning system

基于多源空間數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要由四部分構(gòu)成如圖1所示，數(shù)據(jù)采集層是基于研究區(qū)已有基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，地質(zhì)環(huán)境、氣象等專題數(shù)據(jù)等成果，結(jié)合測繪新技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻監(jiān)控等，實時采集地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息；數(shù)據(jù)庫層是將采集的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫建庫的標準進行分類、分層，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警核心數(shù)據(jù)庫[14]；監(jiān)測預(yù)警分析系統(tǒng)平臺層是基于多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合專業(yè)模型，針對實際需求而開發(fā)的子系統(tǒng)；系統(tǒng)服務(wù)層是將分析系統(tǒng)處理的結(jié)果，以不同的平臺展示給不同的用戶。

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

按照統(tǒng)一的標準和規(guī)范，對多類型、多尺度基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一匯交和整合集成，對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的多期三維激光掃描、無人機數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控、智能傳感器、地災(zāi)外業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進行有效的組織與存儲。在橫向上，保證研究區(qū)調(diào)查數(shù)據(jù)的完整性；在縱向上，通過坐標轉(zhuǎn)換保證多源數(shù)據(jù)實現(xiàn)空間上的套合與疊加。按照建庫要求及標準，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的整合處理，對研究區(qū)監(jiān)測的圖形、屬性、影像等空間數(shù)據(jù)以及其他非空間數(shù)據(jù)的一體化管理。數(shù)據(jù)庫建設(shè)內(nèi)容主要包括以下幾個方面：

1）地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

以研究區(qū)地理國情普查數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有多源、多尺度、多時相、4D產(chǎn)品及相關(guān)地理信息數(shù)據(jù)進行整合處理，建設(shè)研究區(qū)地理國情與基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫，作為系統(tǒng)原始底圖數(shù)據(jù)。

2）社會經(jīng)濟環(huán)境專題數(shù)據(jù)庫

收集研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造/地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)、歷年地質(zhì)災(zāi)害、歷年降雨氣象數(shù)據(jù)以及地質(zhì)災(zāi)害治理工程專題數(shù)據(jù)、經(jīng)濟社會、大比例尺地圖數(shù)據(jù)及建筑物、單位人員分布數(shù)據(jù)等，建立社會經(jīng)濟環(huán)境專題數(shù)據(jù)庫。

3）地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)庫

對同一災(zāi)害點或區(qū)域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，主要包括三維激光掃描數(shù)據(jù)、無人機數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)、InSAR數(shù)據(jù)、地質(zhì)外業(yè)實地調(diào)查數(shù)據(jù)等，按時間序列建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

2.3 開發(fā)模式設(shè)計

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)以數(shù)據(jù)規(guī)范化與標準化處理為基礎(chǔ)，以計算機網(wǎng)絡(luò)及硬件平臺為依托，以數(shù)據(jù)分散存儲、集中使用為核心，采用GIS、大數(shù)據(jù)挖掘、信息安全等技術(shù)開發(fā)建設(shè)[15]，實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合與集成、信息的快速查詢與統(tǒng)計分析、多維展示、風險評估與模擬、信息共享、預(yù)警預(yù)報等。

圖2 系統(tǒng)開發(fā)模式示意圖Fig.2 System development model diagram

系統(tǒng)采用B/S和C/S混合開發(fā)模式。其中，B/S模式針對地災(zāi)信息查詢與數(shù)據(jù)分析、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息共享與服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理與維護系統(tǒng)，從而滿足系統(tǒng)不同應(yīng)用需求；基于C/S模式開發(fā)數(shù)據(jù)整合與入庫系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害風險評估與模擬系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。服務(wù)的主要對象是各級國土資源管理部門、各級防災(zāi)減災(zāi)部門和政府決策工作人員。實現(xiàn)過程如下所述。

1）數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)：地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)整合與入庫接口將數(shù)據(jù)上載至數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，數(shù)據(jù)處理人員對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換、圖形編輯等處理，隨后系統(tǒng)管理人員進行審核，完成后即可發(fā)布到前端，供前端應(yīng)用系統(tǒng)使用[14]。

2）技術(shù)實現(xiàn)：系統(tǒng)采用GIS Service為基礎(chǔ)的C/S系統(tǒng)模式，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、管理、增、刪、查、改等功能，后臺根據(jù)需要提供分布式、五層結(jié)構(gòu)的多個應(yīng)用子系統(tǒng)，前臺系統(tǒng)為日常管理工作服務(wù)，實現(xiàn)信息瀏覽、查詢、空間分析功能，采用基于目前比較成熟的.net框架構(gòu)建，用戶通過瀏覽器即可訪問[14]。

3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：核心數(shù)據(jù)庫涉及機密數(shù)據(jù)，運行在涉密網(wǎng)中，而相關(guān)的數(shù)據(jù)管理軟件也運行在涉密網(wǎng)中，直接訪問數(shù)據(jù)庫；應(yīng)用服務(wù)器訪問核心數(shù)據(jù)庫并提供具體的業(yè)務(wù)功能，客戶端直接訪問應(yīng)用服務(wù)器。主要是基于兩個方面的考慮：一是安全保密要求，進行內(nèi)外網(wǎng)分隔，對連接設(shè)置限制；二是根據(jù)本系統(tǒng)的需求，通過數(shù)據(jù)管理與維護系統(tǒng)實現(xiàn)對核心數(shù)據(jù)庫的實時維護。

2.4 業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計

系統(tǒng)從體系上分為五個層次，底層為大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要用于存放各種空間與非空間數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)引擎中間件為業(yè)務(wù)邏輯運行程序提供數(shù)據(jù)支撐，通過應(yīng)用子系統(tǒng)供各類用戶操作和應(yīng)用。軟件研發(fā)綜合采用多種開發(fā)工具、中間件及GIS二次開發(fā)工具[14]，其業(yè)務(wù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計Fig.3 Design of the system business logic structure

系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)分為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)引擎中間件、業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)中間件、應(yīng)用系統(tǒng)和用戶操作端等幾個部分。

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)的直接交互，在這一部分提供對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的具體操作；數(shù)據(jù)引擎中間件主要作用是提供一個中間介質(zhì)，程序通過這個數(shù)據(jù)引擎來與數(shù)據(jù)庫交互，使用數(shù)據(jù)引擎將程序與數(shù)據(jù)庫的操作耦合性降低，從而提高了數(shù)據(jù)庫的安全性；業(yè)務(wù)邏輯開發(fā)中間件主要提供一些開發(fā)的基礎(chǔ)組件模塊，在這個基礎(chǔ)及技術(shù)之上來實現(xiàn)相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)；應(yīng)用系統(tǒng)主要通過將各個組件及相關(guān)技術(shù)有機組合，屬于特定功能的系統(tǒng)；用戶操作端，為每個用戶提供相關(guān)業(yè)務(wù)操作服務(wù)；系統(tǒng)按照這個結(jié)構(gòu)設(shè)置，每一層只管每一層的工作，在維護的時候方便維護，有功能擴展的時候，方便用戶新增功能。

3 技術(shù)實現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 系統(tǒng)功能

基于多源空間數(shù)據(jù)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過多種技術(shù)手段全方位實時監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域和災(zāi)點本體、內(nèi)外部變化等時空演變信息，最大程度獲取連續(xù)的災(zāi)害體和環(huán)境因子的變化數(shù)據(jù)，并融合專業(yè)模型，建立動態(tài)監(jiān)測模型，獲得地災(zāi)動態(tài)評估結(jié)果，應(yīng)用于地災(zāi)的預(yù)警預(yù)報。系統(tǒng)具有基本的數(shù)據(jù)整合與入庫、信息查詢、展示與分析、數(shù)據(jù)管理與維護外，還具有信息共享與服務(wù)、風險評估與模擬、預(yù)警預(yù)報等功能如圖4所示，為防災(zāi)減災(zāi)部門、公眾、決策者提供災(zāi)前預(yù)防、災(zāi)中搶險和災(zāi)后規(guī)劃與治理，提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐和決策依據(jù)。

圖4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖Fig.4 System function chart

3.2 關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 多源監(jiān)測數(shù)據(jù)整合與集成

系統(tǒng)平臺的建立均依賴于多層次、綜合性的地理空間信息與屬性信息集成的數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)來源廣泛，具有多源、多GIS數(shù)據(jù)庫平臺等特點，為信息系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)的需要，必須對這些分散、異構(gòu)及不同格式的“信息孤島”進行整合，實現(xiàn)信息資源的一體化、標準化管理[16]；此外，隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，基于商用數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)空間與相關(guān)聯(lián)屬性數(shù)據(jù)的一體化貯存與管理已成為可能[17]，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集成管理和不同種類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)集成管理模式已是必然趨勢。因此，多源監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合與集成的主要目的在于為后期實現(xiàn)跨部門、跨行業(yè)、跨平臺之間的數(shù)據(jù)交換、共享和協(xié)同處理打下基礎(chǔ)。

3.2.2 基于視頻監(jiān)控地災(zāi)信息快速自動識別與預(yù)警

基于視頻監(jiān)控的地質(zhì)災(zāi)害自動識別與預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一是自動快速識別災(zāi)害體形變狀態(tài)并報警。即運用高清視頻探頭對地質(zhì)災(zāi)害體進行連續(xù)（計劃）的偵測，并對連續(xù)拍攝的視頻影像按照不同時刻自動比對，識別災(zāi)害體發(fā)生微觀形變過程和發(fā)展趨勢。當前端災(zāi)害體發(fā)生形變超過預(yù)警值時，報警信號將傳送到總控制臺，可以顯示報警區(qū)域、位置、狀態(tài)、監(jiān)控設(shè)備等，并把預(yù)警等級以短信和圖片格式及時發(fā)送到直接責任人和主管行政領(lǐng)導(dǎo)手機上。二是微波傳輸，由于視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)較大，依靠傳統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)速度較慢，其次地質(zhì)災(zāi)害常位于山區(qū)，網(wǎng)絡(luò)信號存在盲區(qū)。依托微波無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)特定區(qū)域的監(jiān)控大數(shù)據(jù)的快速傳輸和語音通訊。此外，微波無線網(wǎng)絡(luò)安裝便捷，使用靈活，易于擴展，運行成本極低，節(jié)省了昂貴的GSM等通信費用，并且通過監(jiān)控設(shè)備采集的數(shù)據(jù)與GIS數(shù)據(jù)進行匹配，可獲取監(jiān)控熱源的坐標信息，從而快速精準地確定監(jiān)控目標的位置。

3.2.3 地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理模型與模擬分析技術(shù)

由于地質(zhì)災(zāi)害具有群發(fā)性、誘發(fā)性等特征[2]，核心因素是地質(zhì)構(gòu)造和結(jié)構(gòu)上的缺陷，其發(fā)災(zāi)的誘因包括自然的，如地震、降雨等，有的是人為的，如采礦、開挖坡腳、亂砍亂伐等不合理的人類活動。影響因素的多樣性造成發(fā)災(zāi)機理難以準確把握，只有通過長期監(jiān)測災(zāi)害體變形特征與誘發(fā)因素，利用3D/4D GIS和VR等技術(shù)對大量多源監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，挖掘災(zāi)變規(guī)律，確定成災(zāi)機理和關(guān)鍵誘因，構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理模型。在此基礎(chǔ)上，融合區(qū)域雨量、氣象、地質(zhì)環(huán)境等實時數(shù)據(jù)，對災(zāi)變趨勢進行定量化分析與模擬，為地災(zāi)動態(tài)精準預(yù)警預(yù)報和工程治理設(shè)計等提供服務(wù)。

3.2.4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與測繪新技術(shù)相結(jié)合的內(nèi)外一體化監(jiān)測體系構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)，即把所有物品通過信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換，以實現(xiàn)智能化識別和管理[18]。在地質(zhì)災(zāi)害位置上布設(shè)大量物理、形變傳感器，并將傳感器組網(wǎng)，來實時采集并傳輸災(zāi)害體內(nèi)部微觀位移變化信息，而區(qū)域災(zāi)害體外部形變監(jiān)測則采用現(xiàn)代測繪技術(shù)，如三維激光掃描、GNSS和無人機。兩者技術(shù)所獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)格式，乃至維度上均有差異。因此，如何構(gòu)建時間同步、空間參考一致的內(nèi)外一體化監(jiān)測體系及多維異構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)集成應(yīng)用是關(guān)鍵問題。

4 試驗與結(jié)論

基于系統(tǒng)平臺建設(shè)思路，選取德欽縣作為研究區(qū)進行實驗。德欽縣位于云南省迪慶藏族自治州，屬高山峽谷區(qū)，縣城及周邊地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜。目前，縣城規(guī)劃區(qū)內(nèi)有直溪河、水磨房河、一中河、巨水后山溝等4條泥石流溝，有滑坡95處、不穩(wěn)定斜（邊）坡5處、崩塌（或剝落）8處，是云南省乃至全國地質(zhì)災(zāi)害隱患最為嚴重的縣城之一，但由于各種條件的限制，縣城無法異地搬遷，只有采取多種技術(shù)手段對地質(zhì)災(zāi)害進行監(jiān)測監(jiān)控、實時預(yù)警，確保把地質(zhì)災(zāi)害的影響降低到最低限度。因此，建立一套完整的德欽縣地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)已成為迫在眉睫的任務(wù)。系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)對地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治和防災(zāi)減災(zāi)具有重要的作用，對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、社會穩(wěn)定、人民生活水平提高起著至關(guān)重要的作用。此外，該地區(qū)地災(zāi)類型多樣、地形地貌獨特，具有典型的代表性示范意義。

德欽縣地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)依托已有的地理國情普查數(shù)據(jù)成果和地質(zhì)災(zāi)害專項監(jiān)測數(shù)據(jù)，融合社會經(jīng)濟環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境歷史數(shù)據(jù)等，經(jīng)整合集成構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警核心數(shù)據(jù)庫，基于地質(zhì)動力學(xué)、災(zāi)變理論，建立地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報模型，研發(fā)多源空間數(shù)據(jù)地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警綜合信息系統(tǒng)平臺。主要實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)整合與入庫、信息查詢與數(shù)據(jù)分析、信息共享與服務(wù)、分析評估與模擬分析、預(yù)警預(yù)報、數(shù)據(jù)管理與維護等功能，為防災(zāi)減災(zāi)部門、領(lǐng)導(dǎo)決策及公眾提供信息服務(wù)，同時為地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)前預(yù)警、災(zāi)中搶險、災(zāi)后重建、災(zāi)害治理全過程提供技術(shù)支撐。系統(tǒng)實現(xiàn)管理主界面、地理信息系統(tǒng)主界面及管護子系統(tǒng)功能如圖5-圖7所示。

圖5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警地理信息系統(tǒng)管理主界面Fig.5 Management interface of geological disaster monitoring and early warning geographic information system

圖6 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警地理信息系統(tǒng)主界面Fig.6 Main interface of geological disaster monitoring and early warning geographic information system

圖7 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理與維護子系統(tǒng)Fig.7 Geological disaster monitoring and early warning system-data management and maintenance subsystem

災(zāi)前預(yù)警預(yù)報主要是結(jié)合災(zāi)害區(qū)域范圍降雨、氣象等數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)挖掘、空間分析基礎(chǔ)上，對災(zāi)害提前進行預(yù)測、預(yù)警、預(yù)報，對發(fā)災(zāi)前狀態(tài)和危險等級進行預(yù)判，為防災(zāi)減災(zāi)提前做好準備，最大程度減少損失。

地災(zāi)發(fā)生過程中，基于實時地災(zāi)監(jiān)測數(shù)據(jù)，快速對地質(zhì)災(zāi)害點發(fā)災(zāi)風險狀況進行評估、對災(zāi)害發(fā)展趨勢進行演化和模擬，并對災(zāi)害點影響范圍進行分析，為道路疏通及路線分析、物資快速到達、人口疏散等搶險救援提供決策數(shù)據(jù)依據(jù)。

地災(zāi)發(fā)生后，可對受災(zāi)范圍、人口、損失等狀況實時進行匯總統(tǒng)計和分析，并為決策者災(zāi)后重建規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。

基于地質(zhì)災(zāi)害大數(shù)據(jù)，分析不同類型地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機理、影響因素，尋找關(guān)鍵原因，在此基礎(chǔ)上針對不同類型的地質(zhì)災(zāi)害采取不同的防治和工程治理措施。

總之，本系統(tǒng)平臺涉及地質(zhì)災(zāi)害的各個過程，對地質(zhì)災(zāi)害進行全程監(jiān)測，為防災(zāi)減災(zāi)提供強大數(shù)據(jù)支撐，而防災(zāi)減災(zāi)的實際需求驅(qū)動該系統(tǒng)具體研發(fā)內(nèi)容，兩者密不可分。

5 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警方式存在數(shù)據(jù)來源有限、數(shù)據(jù)完整性不夠、實時性較差等弊端，論文通過對現(xiàn)代空間數(shù)據(jù)采集及物聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)的分析，對基于多源空間數(shù)據(jù)的新一代地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)和開發(fā)模式進行了探討，研究了系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方法，提出了需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。研發(fā)的德欽縣多源空間數(shù)據(jù)地災(zāi)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)具有信息查詢與分析、風險評估與模擬、地災(zāi)預(yù)警預(yù)報等功能，一定程度上提升了高山峽谷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警的智能化、信息化和動態(tài)化水平，為類似系統(tǒng)開發(fā)建設(shè)提供了借鑒。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到的專業(yè)知識模型和綜合技術(shù)手段復(fù)雜多樣，尤其在災(zāi)害數(shù)據(jù)的快速處理與分析、大數(shù)據(jù)集成與挖掘、災(zāi)害過程模擬與預(yù)測、基于微波信號實時傳輸方面等還有待深入研究和解決，論文作者將持續(xù)開展本領(lǐng)域的研究開發(fā)，以期取得更加成熟有效的成果。