龙万学 王 静

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550001)

我国西部地区山地广为分布，地质地貌条件复杂多样，是我国地质灾害多发区之一，地质灾害主要包括滑坡、泥石流、崩塌和岩溶等类型[1]。西部地区工程建设实施过程中，不可避免地会产生挖方、填方边坡，同时，西部地区喀斯特地貌广泛分布[2]。在降雨、地下水及施工等诱发因素影响下，极易产生地质灾害，影响人民群众生命财产安全。如何有效地对建设和运营中的工程地质灾害进行管理和防治是西部地区工程建设及运营面临的重大课题之一[3-6]。

1 平台总体设计

1.1 平台目标

1) 建立集地质灾害基本信息管理、地质灾害点多维立体监测与分析、多单位多人员协同管理平台，利用该平台实现多单位、多专业人员对地质灾害点基本信息及多维立体地质灾害点监测信息的管理与分析。

2) 利用现有WebGIS技术，实现地质灾害信息在互联网上图形化交互。

3) 建立地质灾害预警系统，对地质灾害监测数据实时动态分析，为地质灾害防控及其规律研究提供有效支持。

1.2 平台框架

平台建设的目的在于更加有效地管理地质灾害信息，高效地提供地质灾害监测技术服务，方便管理部门、业主、监测单位等相关人员使用。平台采用B/S(浏览器/服务器)服务模式，为地质灾害监测提供安全、便捷、高效的技术服务。平台主要由现场监测设备传感器、采集与传输设备、避雷、供电、服务器终端等组成。平台框架见图1。

图1 平台框架

2 平台主要功能

平台采用Visual Studio为开发工具，以SQL Sever2010为数据库，结合微信开放API，自主研发基于WebGIS的地质灾害自动化监测平台。平台主要功能包括地质灾害点信息管理、设备在线情况管理、地图操作、多源感知数据的管理与分析、地质灾害预警和系统权限角色管理等。平台功能构成见图2。项目概览见图3。

图2 平台功能构成

图3 项目概览

2.1 地质灾害信息管理

平台以项目为导向，针对具体项目对相应的地质灾害点按权限进行管理。地质灾害信息管理主要包括边坡、滑坡、崩塌、泥石流和岩溶等类型的基本信息、地质信息、位置信息等录入、修改与查看。地图展示，通过GIS技术手段，将监测点基本信息、位置信息及预警等级信息，以图形化展示方式叠加到地图上，直观地反映监测点的区位及预警情况。地质灾害监测地图展示见图4。

图4 地质灾害监测地图展示

2.2 多源监测数据管理与分析

地质灾害监测内容包括变形监测、支挡结构监测、影响因素监测、前兆异常监测四类。变形监测有表面位移监测和深部位移监测2种监测类型。表面位移监测通过监测地质灾害点表面关键点位移变化情况，了解地质灾害点的整体变形趋势。深部位移监测可准确地获取岩土体滑动面、滑体变形方位，为地质灾害治理及治理效果评价提供依据。锚索应力监测可通过锚索应力的变化情况，判断地质灾害点的稳定性。分布式光纤测试技术可较好地进行抗滑桩受力特性的测试分析，评价支挡结构物的工作性能及健康状态，为支挡结构物内力测试及治理效果提供可靠的技术手段。降雨量、地下水位等影响因素监测，可为研究地质灾害发生与降雨量及地下水位关系提供基础数据，进行综合分析。

平台集成了GNSS、全自动监测机器人、拉线位移监测、沉降监测、深部位移监测、锚索应力监测、降雨量监测和地下水位监测等多种监测手段的自动化采集传输、数据管理和智能分析功能，实现了对地质灾害监测数据实时动态分析预警，为地质灾害防控提供了有力支撑。深部位移监测数据分析见图5，降雨-深部位移综合分析见图6。

图5 深部位移监测数据分析

图6 降雨-深部位移综合分析

2.3 地质灾害预警

地质灾害预警系统由自动分析预警和消息推送两部分组成。平台将预警等级由小到大分为蓝、黄、橙、红4级。地质灾害预警值控制规则分为三级，分别为通用级控制规则、项目级控制规则和工点级控制规则，每一级按照监测类型又分为多种类型，如位移预警控制值、应力预警控制值等。系统采用预警值控制规则优先级为：工点级控制规则>项目级控制规则>通用型控制规则。消息推送分为两级，首先当达到预警阈值后，先推送给一级用户，由一级用户审核后，再决定是否向对应项目的二级用户推送。

2.4 系统管理

系统管理主要包括系统参数管理、个人信息管理、用户管理、角色管理、项目用户管理、推送管理等。主要用于实现系统运行参数配置，项目用户权限功能个性化定制，预警消息推送设置功能。

3 地质灾害自动化监测优势

地质灾害自动化监测具有如下优势。

1) 实时采集，监测频率高，数据采集不受气候等外部情况影响，地质灾害点一旦发生异常即可感知。

2) 同时采集位移、应力、降雨量、地下水等数据，数据丰富，便于进一步分析。

3) 工作人员在室内即可通过管理系统对传感器的进行控制，传感器根据设置的参数进行采集，数据自动上传至服务器。

4) 管理部门、建设单位，施工方、监测单位等各方均可通过管理系统进行监测数据的查看与分析，协同作业，提高工作效率。

4 工程应用

地质灾害自动化监测平台系统，目前已在三荔高速、晴兴高速、紫望高速、崇遵高速、余凯高速、贵遵扩容工程、蓉遵高速、S303省道等多条公路100余个边坡、滑坡开展安全监测和应急抢险监测。

三荔高速公路地处云贵高原东南端破碎地段，区域地层岩性主要为薄～中厚层泥灰岩、灰岩、炭质页岩及少量砂泥岩；褶皱、断层发育，区域地质构造复杂，公路沿线开挖容易形成路堑边坡及填方路基边坡。

边坡总长2.624 km，其中高边坡10段，最大高度88.4 m。2019年4月，全部自动化监测设备安装调试工作完成，三都至荔波高速公路全线12处重点边坡全面接入安全监测平台。

遵义市正安县小雅镇S303省道枣树坪滑坡位于省道上方，区域覆盖层为块石土、粉质黏土，基岩为泥岩，顺向坡。2019年5月27日，通过InSAR卫星数据分析，发现S303省道枣树坪坡体蠕变，经现场调查，坡体内公路沉降开裂，路基挡墙臌胀开裂，InSAR数据解译图见图7。

图7 InSAR数据解译图

2020年7月11日，安装在现场的自动化监测设备发出预警信息，相关专家赴现场研判，发现路基裂缝、挡墙臌胀有所增加，滑坡处于蠕动变形状态。现场监测数据见图8。目前，相关部门已启动滑坡应急抢险治理工作。

图8 现场实时监测数据

5 结语

1) 采用Visual C#编程技术，以SQL Sever2010为数据库，实现了基于WebGIS的地质灾害信息管理、多源监测数据的分析。

2) 采用地表位移监测、深部位移监测和分布式光纤监测等多种监测手段，实现了边坡的综合防控，提高了防灾减灾及治灾能力，为高速公路的施工、运营提供安全保障。

3) 平台系统大大提高了监测数据采集频率，全方位获取地质灾害相关数据，通过设置预警阈值，实现自动报警，同时可满足多单位、多人员协同作业需求，提高工作效率，有效地支撑地质灾害防治工作。