基于RIA/JavaScript技術(shù)的高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

孔金玲，楊笑天，趙之勝，趙紹兵，吳哲超

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西　西安　710054；2.陜西路橋集團(tuán)有限公司，陜西　西安　710075；3.陜西基礎(chǔ)地理信息中心，陜西　西安　710054)

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基于RIA/JavaScript技術(shù)的高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

孔金玲1，楊笑天1，趙之勝2，趙紹兵3，吳哲超1

(1.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西西安710054；2.陜西路橋集團(tuán)有限公司，陜西西安710075；3.陜西基礎(chǔ)地理信息中心，陜西西安710054)

為了對(duì)高速公路工程處治滑坡進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，以陜西省“渭南—玉山高速公路”和“銅川—旬邑高速公路”兩個(gè)示范工程獲得的滑坡治理和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用RIA/JavaScript技術(shù)，基于ArcGIS Server平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滑坡治理監(jiān)測(cè)信息的系統(tǒng)管理、有效組織、空間查詢和統(tǒng)計(jì)分析等功能；系統(tǒng)集成了線性回歸預(yù)測(cè)模型、灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)及不同工程處治類型(抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)和錨索框架支擋結(jié)構(gòu))滑坡預(yù)警模型，構(gòu)建了預(yù)警預(yù)報(bào)判據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程處治滑坡定性、定量相結(jié)合的綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警發(fā)布。本系統(tǒng)能為工程處治滑坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)、滑坡監(jiān)測(cè)與綜合預(yù)警預(yù)報(bào)提供決策支持，對(duì)工程處治滑坡失穩(wěn)造成的災(zāi)害進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)、預(yù)防，有效保障高速公路的運(yùn)營(yíng)安全。

道路工程；監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)；RIA/JavaScript技術(shù)；工程處治滑坡；高速公路

0　引言

高速公路修建期間，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，高速公路不可避免要穿越山區(qū)地帶，常需要對(duì)公路沿線的高邊坡、滑坡進(jìn)行不同類型的工程處治，如采用削坡+擋土墻、抗滑樁、抗滑樁+錨索和錨索+框架等。工程處治滑坡在施工期及運(yùn)行期的穩(wěn)定性直接影響高速公路的建設(shè)投資、工程進(jìn)度和運(yùn)營(yíng)安全。高速公路工程處治滑坡的管理、維護(hù)、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及預(yù)警預(yù)報(bào)已引起了相關(guān)部門的重視[1-3]，成為高速公路安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵?；鹿こ讨卫砗捅O(jiān)測(cè)過(guò)程中涉及到大量空間和非空間數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的管理與分析是工程處治滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、預(yù)警預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)和保障[4-6]。

圖1　高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)總體體系架構(gòu)Fig.1　Overall framework of monitoring and warning system for landslides along expressway

JavaScript是目前主要的一種RIA客戶端開(kāi)發(fā)技術(shù)[7]，采用RIA/JavaScript技術(shù)建立Web系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)客戶端的部分計(jì)算，減輕對(duì)服務(wù)器的運(yùn)行需求，較好地均衡服務(wù)器負(fù)載，使系統(tǒng)生動(dòng)靈活、功能強(qiáng)大、交互更具人性化、用戶體驗(yàn)更豐富。鑒于目前實(shí)際需求，本文根據(jù)高速公路工程處治滑坡的特點(diǎn)，采用RIA/JavaScript技術(shù)，基于WebGIS和ArcGIS Server平臺(tái)，結(jié)合Geodatabase和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，建立高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)信息的系統(tǒng)管理、有效組織、空間查詢和統(tǒng)計(jì)分析等功能；建立基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的滑坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)模型、不同治理設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法的滑坡穩(wěn)定性預(yù)警模型和預(yù)警指標(biāo)及等級(jí)劃分信息，系統(tǒng)可為工程處治滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及預(yù)警預(yù)報(bào)提供決策支持。

1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

基于RIA/JavaScript技術(shù)的高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)依據(jù)開(kāi)放性面向服務(wù)的體系架構(gòu)(Service-Oriented Architecture，SOA)設(shè)計(jì)理念[8-10]，采用REST(Representational State Transfer)結(jié)構(gòu)體系[11-12]，用戶可方便地調(diào)用各種服務(wù)資源，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程維護(hù)和數(shù)據(jù)共享，提高滑坡監(jiān)測(cè)信息管理的時(shí)效性；基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和計(jì)算機(jī)軟硬件的支撐，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，將滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)布成WFS、WCS和WMS等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，以Web Service的形式提供給用戶，進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的查詢?yōu)g覽、統(tǒng)計(jì)分析和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)；結(jié)合知識(shí)庫(kù)實(shí)現(xiàn)滑坡的預(yù)警及預(yù)警產(chǎn)品的制作發(fā)布。系統(tǒng)的總體體系架構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)采用基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層的4層架構(gòu)體系，其中：

基礎(chǔ)支撐層是系統(tǒng)正常穩(wěn)定、安全可靠運(yùn)行的保證。該層由若干軟件系統(tǒng)和服務(wù)集群、存儲(chǔ)設(shè)施、路由設(shè)施、安全設(shè)施等硬件系統(tǒng)組成。其中，地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件采用目前市場(chǎng)主流軟件ArcGIS 10.1和SQL Server 2008。

數(shù)據(jù)層是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范構(gòu)建的地理信息資源體系，采用分級(jí)部署，它是系統(tǒng)建設(shè)的核心。數(shù)據(jù)層由滑坡基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、滑坡工程信息數(shù)據(jù)、滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、滑坡預(yù)報(bào)預(yù)警模型數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)組成。

服務(wù)層主要完成將滑坡基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)、滑坡工程信息數(shù)據(jù)、滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、滑坡預(yù)報(bào)預(yù)警模型數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)資源對(duì)外發(fā)布成WMS、WCS、WFS等標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，以Web Service的方式向用戶提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

應(yīng)用層主要完成系統(tǒng)用戶管理、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集、滑坡預(yù)測(cè)分析、預(yù)警信息發(fā)布等功能。

1.2數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)是建設(shè)高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)庫(kù)主要內(nèi)容如表1所示，利用統(tǒng)一編碼技術(shù)將Geodatabase管理的滑坡空間數(shù)據(jù)和SQL Server管理的滑坡工程治理、監(jiān)測(cè)等非空間數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的一體化存儲(chǔ)、管理、查詢和分析。

表1　高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)主要內(nèi)容Tab.1　Main contents of monitoring and warning database for landslides along expressway

續(xù)表1

1.3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

建設(shè)高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的目標(biāo)是管理滑坡治理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并基于不同類型預(yù)測(cè)預(yù)警模型實(shí)現(xiàn)處治滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、預(yù)警預(yù)報(bào)和發(fā)布，為相關(guān)人員和部門及時(shí)準(zhǔn)確地提供滑坡動(dòng)態(tài)變形、滑動(dòng)的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度等信息，輔助防災(zāi)減災(zāi)的有關(guān)決策。系統(tǒng)的主要功能包括地圖操作、圖層控制、空間查詢、信息查詢、視頻監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)警分析和系統(tǒng)維護(hù)等，如表2所示。

表2　高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要功能Tab.2　Main functions of monitoring and warning system for landslides along expressway

續(xù)表2

2　高速公路滑坡的預(yù)警預(yù)報(bào)方法

2.1基于治理設(shè)計(jì)驗(yàn)算方法的滑坡形變預(yù)警模型

根據(jù)不同處治類型的滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于收集的滑坡基本信息，依據(jù)抗滑樁樁身應(yīng)力、錨索錨固段的預(yù)應(yīng)力損失、錨索張拉段的應(yīng)力，得出抗滑樁的剪力、彎矩和錨索的預(yù)應(yīng)力和錨固段的變形，反算出滑坡的下滑力，與原設(shè)計(jì)滑坡下滑力進(jìn)行對(duì)比分析，建立不同處治方案的滑坡形變預(yù)警模型，同時(shí)利用大量滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)滑坡形變預(yù)警模型進(jìn)行驗(yàn)證。不同工程處治類型滑坡預(yù)警模型包括抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型和錨索框架支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型。

(1)抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型

針對(duì)C30混凝土澆注的抗滑樁，基于彈性樁計(jì)算方法“m”法[13]，通過(guò)分析推理得到抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型，模型如式(1)、(2)所示：

(1)

當(dāng)i取0和1時(shí)得：

(2)

式中：y為抗滑樁樁頂位移；x1為樁身彎矩；x2為滑面處的地基系數(shù)；x3為抗滑樁錨固段長(zhǎng)度；x4為抗滑樁懸臂段長(zhǎng)度；x5為抗滑樁樁寬；x6為抗滑樁樁高；x7為滑面以下的地基系數(shù)隨深度增加的比例系數(shù)；p0,p1,…,p73為模型擬合系數(shù)，可利用1stOpt軟件擬合獲得。

當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的抗滑樁樁頂位移y實(shí)測(cè)<0.8y時(shí)，抗滑樁樁體結(jié)構(gòu)正常；當(dāng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的抗滑樁樁頂位移y實(shí)測(cè)≥0.8y時(shí)，抗滑樁樁體結(jié)構(gòu)已破壞或即將破壞，此時(shí)發(fā)布紅色預(yù)警。

(2)錨索框架支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型

錨索框架支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警指標(biāo)有極限錨固應(yīng)力Pcr和框架梁結(jié)構(gòu)位移極限值ycr，Pcr和ycr值的計(jì)算模型如下所述：

1)Pcr計(jì)算模型

基于框架梁上錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)不同的情況，將相關(guān)參數(shù)以及框架梁能承受的最大彎矩代入模型，計(jì)算極限錨固應(yīng)力Pcr。

①H1=H2≠0，即錨索對(duì)稱分布。

(3)

②H1≠H2，假設(shè)H1

H2≤Hp:

H1>Hp：

Pcr=min{Mmax/f1(H1),Mmax/f1(H2)}。

(4)

其中：

(5)

(6)

式中，Hp表示自由端長(zhǎng)度臨界值，主要與基床系數(shù)、剪切模量、慣性矩和錨索間距有關(guān)；H1，H2為格構(gòu)梁兩端自由段長(zhǎng)度；h為框架梁截面高度；γ和ρ為中間參數(shù)；j為計(jì)算截面左側(cè)集中荷載的個(gè)數(shù)；λ為特征系數(shù)，λ=(kb/(4EI))1/4；B為錨索間距；L為格構(gòu)梁長(zhǎng)度；G為剪切模量；E為混凝土彈性模量；I為截面慣性矩；n為格構(gòu)梁上錨索節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；api=H1+(i-1)B，i=1，2，3，…，n；Mmax由格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)及配筋決定，由設(shè)計(jì)值計(jì)算出；θ為框架梁初始轉(zhuǎn)角；y為框架梁初始位移與錨固力的比值。

當(dāng)實(shí)測(cè)最大錨固應(yīng)力P實(shí)測(cè)

2)ycr計(jì)算模型

基于框架梁位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，首先確定梁上最大位移值，然后根據(jù)具體情況，將相關(guān)參數(shù)及框架梁能承受的最大彎矩代入模型，計(jì)算框架梁結(jié)構(gòu)位移的極限值ycr。

①H1=H2≠0，即錨索對(duì)稱分布。

(7)

②H1≠H2，假設(shè)H1>H2，即錨索分布不對(duì)稱。

(8)

其中：

(9)

式中，f1(x)，F(xiàn)x(x)如式(5)、(6)所示；k為地基抗力系數(shù)，又稱基床系數(shù)；b為框架梁截面寬度；B，L，G，H1，H2，n，Mmax，γ，ρ，j，λ，E，I，api，θ，y參數(shù)與前面定義一致。

當(dāng)實(shí)測(cè)最大位移(垂直于梁的最大位移)y

2.2預(yù)警指標(biāo)及等級(jí)劃分

高速公路工程處治滑坡預(yù)警指標(biāo)主要有降雨量、地表位移、深部位移和結(jié)構(gòu)(抗滑樁、擋墻、格構(gòu))位移等?；陬A(yù)警指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)值，以及由預(yù)測(cè)模型計(jì)算的預(yù)測(cè)值，結(jié)合預(yù)警等級(jí)進(jìn)行滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)。滑坡預(yù)警等級(jí)分為三級(jí)，具體內(nèi)容如表3所示。

2.3高速公路滑坡綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)流程

高速公路滑坡綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是該系統(tǒng)的核心功能，其基于“定性判斷+定量判別”模式。依據(jù)收集到的滑坡基本信息，采用抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型和錨索框架支擋結(jié)構(gòu)預(yù)警模型，結(jié)合已有的滑坡預(yù)警判據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，建立滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)判據(jù)庫(kù)。根據(jù)滑坡工程治理和監(jiān)測(cè)過(guò)程中涉及的大量空間監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用線性回歸預(yù)測(cè)模型和灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲得滑坡形變預(yù)測(cè)信息。針對(duì)不同預(yù)警指標(biāo)，將監(jiān)測(cè)值或預(yù)測(cè)信息與滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)判據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析、定性判斷與定量判別相結(jié)合，確定預(yù)警等級(jí)，實(shí)現(xiàn)工程處治滑坡的綜合預(yù)警和發(fā)布。高速公路滑坡綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)流程如圖2所示。

表3　預(yù)警等級(jí)劃分表Tab.3　Classification of warning levels

圖2　高速公路滑坡綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)流程圖Fig.2　Technique flowchart of comprehensive prediction and forecast of landslides along expressway

高速公路工程處治滑坡受到人為外界因素的干擾影響較大，導(dǎo)致滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定的誤差，需要采用等間距、濾波、平滑和插值處理及多點(diǎn)、多源信息的融合，來(lái)提高滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的精度。利用預(yù)處理的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于預(yù)測(cè)模型和預(yù)警判據(jù)的定量預(yù)報(bào)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)為依據(jù)的定性預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)工程處治滑坡綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警發(fā)布，提高了工程處治滑坡的預(yù)警水平，對(duì)工程處治滑坡失穩(wěn)造成的災(zāi)害進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)、預(yù)防，有效保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全。

3　高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文以陜西省“渭南-玉山高速公路”和“銅川-旬邑高速公路”兩個(gè)示范工程為應(yīng)用實(shí)例，其中，“渭玉高速”示范工程治理和監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案如圖3所示?；麦w采用“抗滑樁+錨索”治理措施，在二級(jí)邊坡平臺(tái)布置了24根樁徑不同的抗滑樁，樁間距為6 m，平臺(tái)之間建立了錨索框架，坡體均勻布置地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)29個(gè)，深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)，為滑坡預(yù)測(cè)預(yù)警提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

圖3　 “渭南—玉山高速公路”滑坡示范工程治理和監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案Fig.3　Design scheme of treatment and monitoring of “Weinan-Yushan expressway” landslide demonstration project

利用獲得的滑坡治理和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在RIA/JavaScript、ArcGIS Server、Internet、REST和SQL Server等多種技術(shù)平臺(tái)的支持下，構(gòu)建了高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，用戶利用瀏覽器可訪問(wèn)系統(tǒng)，通過(guò)地圖操作、圖層控制、空間查詢、信息查詢、視頻監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和系統(tǒng)維護(hù)等操作，完成相關(guān)目標(biāo)任務(wù)。限于篇幅，本文僅介紹系統(tǒng)的幾個(gè)主要功能。

3.1信息查詢

信息查詢主要包括對(duì)滑坡工程治理、監(jiān)測(cè)和預(yù)警模型等數(shù)據(jù)的查詢。以樁頂位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢?yōu)槔?，可以查詢滑坡編碼、監(jiān)測(cè)點(diǎn)編碼、監(jiān)測(cè)點(diǎn)經(jīng)緯度、樁頂位移量、監(jiān)測(cè)時(shí)間和備注詳細(xì)信息，查詢結(jié)果如圖4所示。

3.2統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(應(yīng)力、地表位移、樁頂位移、深部位移、裂縫形變、地下水位和降雨量)按時(shí)間遞增序列的統(tǒng)計(jì)分析，形成各種類型的統(tǒng)計(jì)圖(散列點(diǎn)、折線圖、曲線圖、柱狀圖)，直觀反映滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的時(shí)序變化趨勢(shì)和規(guī)律。

3.3預(yù)測(cè)預(yù)警

實(shí)現(xiàn)高速公路工程處治滑坡定性、定量相結(jié)合的綜合預(yù)警預(yù)報(bào)分析，對(duì)工程處治滑坡的變形趨勢(shì)、滑動(dòng)時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)和手機(jī)短信、微信等方式發(fā)送給相關(guān)用戶，以便及時(shí)核實(shí)并做好防范措施。圖5是基于灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)預(yù)測(cè)的地表位移數(shù)據(jù)與后續(xù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，擬合系數(shù)R2=0.830 3。同時(shí)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表位移數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)的地表位移數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到變形速率時(shí)間曲線，通過(guò)觀察曲線規(guī)律或采用切線角法確定變形階段，對(duì)照預(yù)警等級(jí)劃分表，確定預(yù)警等級(jí)并發(fā)布。

圖4　樁頂位移監(jiān)測(cè)信息查詢界面Fig.4　Query interface of pile top displacement monitoring information

圖5　地表位移預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的擬合結(jié)果(單位:mm)Fig.5　Fitting result of predicted and measured values of surface displacement(unit:mm)

4　結(jié)論

本文以陜西省“渭南-玉山高速公路”和“銅川-旬邑高速公路”兩個(gè)示范工程獲得的滑坡治理和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用RIA/JavaScript技術(shù)，基于ArcGIS Server平臺(tái)，結(jié)合Geodatabase和SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)、功能模塊、綜合預(yù)警流程和開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與研究，建立了高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡監(jiān)測(cè)信息的管理、查詢和分析，工程處治滑坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)以及滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)和信息發(fā)布等功能。該系統(tǒng)集成了線性回歸預(yù)測(cè)模型、灰色預(yù)測(cè)模型GM(1,1)及不同工程處治類型(抗滑樁支擋結(jié)構(gòu)和錨索框架支擋結(jié)構(gòu))的滑坡預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)工程處治滑坡定性、定量相結(jié)合的綜合預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和預(yù)警發(fā)布，提高了工程處治滑坡的預(yù)警水平。通過(guò)在滑坡處治示范工程監(jiān)測(cè)預(yù)警中的實(shí)際應(yīng)用，表明該系統(tǒng)能夠?yàn)楣こ烫幹位碌姆€(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)、滑坡監(jiān)測(cè)與綜合預(yù)警預(yù)報(bào)提供有效、科學(xué)的決策支持，對(duì)工程處治滑坡失穩(wěn)造成的災(zāi)害進(jìn)行及時(shí)的預(yù)測(cè)、預(yù)防，有效保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全；并且可以遠(yuǎn)程進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)管理，提高了滑坡監(jiān)測(cè)信息管理的時(shí)空效率，體現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+” 大背景下，高速公路滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的新模式、新方法。

[1]敖道朝, 李國(guó)維, 李臨生, 等. 基于傳感器和無(wú)線模式的高速公路邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 公路交通科技, 2015, 32(11):41-47.

AO Dao-chao, LI Guo-wei, LI Lin-sheng, et al. Auto-monitoring System of Expressway Slope Based on Sensor and Wireless Modes[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2015, 32(11):41-47.

[2]李會(huì)章, 馮君, 宋響軍. 滑坡推力在多排抗滑樁上的分配情況研究[J]. 公路交通科技, 2014, 31(10):26-31.

LI Hui-zhang, FENG Jun, SONG Xiang-jun. Research of Thrust-sharing in Multi-row Anti-slide Piles[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2014, 31(10):26-31.

[3]楊永順, 李廣毅, 陳志明. 高速公路質(zhì)量管理綜合監(jiān)控平臺(tái)研究[J]. 公路交通科技, 2013, 30(4):28-33.

YANG Yong-shun, LI Guang-yi, CHEN Zhi-ming. Research on Comprehensive Monitoring Platform of Expressway Quality Management[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2013, 30(4):28-33.

[4]王衛(wèi)東, 劉超, 李大輝, 等. 基于GIS的公路邊坡危險(xiǎn)性分析與預(yù)警系統(tǒng)研究[J]. 華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版, 2015, 49(3):452-459.

WAND Wei-dong, LIU Chao, LI Da-hui, et al. Research on GIS-based Highway Slope Risk Analysis and Early Warning System [J]. Journal of Central China Normal University: Natural Science Edition, 2015, 49(3):452-459.

[5]陶志剛, 李海鵬, 孫光林, 等. 基于恒阻大變形錨索的滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)研發(fā)及應(yīng)用[J]. 巖土力學(xué), 2015, 36(10): 3032-3040.

TAO Zhi-gang, LI Hai-peng, SUN Guang-lin, et al. Development of Monitoring and Early Warning System for Landslides Based on Constant Resistance and Large Deformation Anchor Cable and Its Application [J]. Rock and Soil Mechanics, 2015,36(10):3032-3040.

[6]郭承燕, 賈建華, 馬榮華, 等.滑坡災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)信息共享平臺(tái)[J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 14(2):199-208.

GUO Cheng-yan, JIA Jian-hua, MA Rong-hua, et al. Design and Implementation of the Landslide Hazards Weather Forecast Information Sharing Platform Based on ArcGIS Server[J]. Journal of Geo-Information Science, 2012, 14(2):199-208.

[7]陸亞剛. 基于SilverLight的富網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)研制的研究 [D]. 北京: 北京林業(yè)大學(xué), 2012.

LU Ya-gang. Design and Implementation of Rich WebGIS Application Framework Based on SilverLight [D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2012.

[8]陳鳳, 張新長(zhǎng), 羅國(guó)瑋, 等. 面向RIA模式的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)管理服務(wù)研究[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2014(6):112-115.

CHEN Feng, ZHANG Xin-chang, LUO Guo-wei, et al. Research on RIA-Model-Oriented Cadastral Survey Data Management Service[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2014(6):112-115.

[9]李志鵬, 胡佳軍, 張瑋, 等. 基于RIA的WebGIS自動(dòng)氣象站數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)[J].江西師范大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版,2013,37(1):60-64.

LI Zhi-Peng, HU Jia-jun, ZHANG Wei, et al. WebGIS Automatic Weather Station Data Service System Based on RIA [J]. Journal of Jiangxi Normal University: Natural Science Edition, 2013,37(1):60-64.

[10]孫利華, 吳煥萍, 鄭金偉, 等. 基于Flex的氣象信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 2010, 21(6):754-761.

SUN Li-hua, WU Huan-ping, ZHENG Jin-wei, et al. Designing and Implementation of Meteorological Information Web Sharing System Based on Flex[J]. Journal of Applied Meteorological Science, 2010, 21(6):754-761.

[11]李久剛, 唐新明, 汪匯兵, 等. REST架構(gòu)的WebGIS技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 測(cè)繪科學(xué), 2011,36(3):85-87.

LI Jiu-gang, TANG Xin-ming, WANG Hui-bing, et al. Research and Implementation of WebGIS Based on REST Architecture[J]. Science of Surveying and Mapping, 2011,36(3):85-87.

[12]陸亞剛, 邱知, 游先祥, 等. 基于SilverLight和REST的富網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)[J]. 地球信息科學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 14(2):192-198.

LU Ya-gang, QIU Zhi, YOU Xian-xiang, et al. Design and Implementation of Rich WebGIS Application Framework Based on SilverLight and REST Services[J]. Journal of Geo-Information Science, 2012，14(2)：192-198.

[13]李海光. 新型支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)例[M]. 北京: 人民交通出版社, 2010: 297-302.

LI Hai-guang. Design and Engineering Examples of New Retaining Structure [M]. Beijing: China Communications Press, 2010: 297-302.

Monitoring and Warning System for Landslides along Expressway Based on RIA/JavaScript Technology

KONG Jin-ling1, YANG Xiao-tian1, ZHAO Zhi-sheng2, ZHAO Shao-bing3, WU Zhe-chao1

(1. School of Earth Science and Resources, Chang’an University, Xi’an Shaanxi 710054, China; 2. Shaanxi Road & Bridge Group Co., Ltd., Xi’an Shaanxi 710075, China; 3. Shaanxi Geomatics Center, Xi’an Shaanxi 710054, China)

In order to achieve effective monitoring and warning for treated landslides along expressway, a monitoring and warning system is developed based on the landslide treatment and monitoring data collected from “Weinan-Yushan expressway” and “Tongchuan-Xunyi expressway” demonstration projects. The system adopts RIA/JavaScript technology to realize the functions of scientific management, effective organization, spatial query and statistical analysis for monitoring information of the landslides based on ArcGIS server platform. The linear regression forecasting model, the grey forecasting model GM(1,1) and the landslide warning models for different engineering treatment types (including anti-slide pile retaining structure and anchor cable framework retaining structure) are integrated in the system to perform the qualitative and quantitative comprehensive forecast and warning for treated landslides. The result shows that the system can provide decision-making support for analyzing and evaluating stability, monitoring and comprehensive warning and forecasting for treated landslides, and can timely predict and monitor the hazards induced by instability of treated landslides to ensure expressway safe operation.

road engineering; monitoring and warning system; RIA/JavaScript technology; treated landslide; expressway

2016-04-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272246)；省級(jí)國(guó)有資本經(jīng)營(yíng)預(yù)算科技創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2013gykc-018)；陜西省交通運(yùn)輸廳科研項(xiàng)目(13-28K)。

孔金玲(1964-)，女，甘肅蘭州人，教授.(jlkong@163.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.10.008

U416.1+4

A

1002-0268(2016)10-0044-09