基于InSAR/物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急預(yù)警技術(shù)研究

作者簡(jiǎn)介：鄧重琳（1986.12-），男，漢族，南昌，本科，助理工程師，研究方向：gis信息系統(tǒng)研發(fā)。

摘?要： 地質(zhì)災(zāi)害會(huì)對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和生態(tài)平衡造成破壞，利用InSAR和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害信息進(jìn)行識(shí)別和采集，因此可通過(guò)二者協(xié)同作用對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和應(yīng)急預(yù)警。通過(guò)構(gòu)建InSAR/物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，多維監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成來(lái)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)應(yīng)急預(yù)警模型，將采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)建立模糊規(guī)則庫(kù)，確定災(zāi)害發(fā)生概率。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，預(yù)測(cè)概率與實(shí)際概率較為接近，因此具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： InSAR技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè);應(yīng)急預(yù)警

【中圖分類(lèi)號(hào)】P237?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.044

0?引言

我國(guó)地形條件復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，由于大規(guī)模地進(jìn)行資源開(kāi)發(fā)，未對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)和控制，容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，造成經(jīng)濟(jì)損失和破壞生態(tài)平衡，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危害人民生命安全，因此對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制對(duì)區(qū)域發(fā)展至關(guān)重要[1]。如何有效進(jìn)行災(zāi)害預(yù)測(cè)和應(yīng)急預(yù)警是地質(zhì)災(zāi)害防治工作的重點(diǎn)內(nèi)容，準(zhǔn)確可靠的預(yù)測(cè)和預(yù)警可以避免人員傷亡，是最有效的減災(zāi)手段。InSAR是利用雷達(dá)傳感器采集雷達(dá)與地面間的信息，提取地表三維信息數(shù)據(jù)，可以有效監(jiān)測(cè)地表變形情況;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是通過(guò)傳感器與網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的采集、識(shí)別、定位和監(jiān)測(cè)。因此本文將InSAR與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，協(xié)同應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和應(yīng)急預(yù)警中，提高監(jiān)測(cè)和預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治工作起到一定促進(jìn)作用。

1?動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害信息

1.1?構(gòu)建InSAR/物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)

針對(duì)大面積、大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)要求，使用InSAR和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害全方位、立體化的綜合監(jiān)測(cè)。構(gòu)建InSAR/物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，可以對(duì)災(zāi)害體進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和信息采集，通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表變形情況和可能誘發(fā)因素，并將采集的信息數(shù)據(jù)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳送至協(xié)調(diào)單元，并建立網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和匯總，因此不僅能夠接收傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息，而且能夠進(jìn)行融合處理，再通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸發(fā)送至監(jiān)測(cè)中心[2]。

1.2?遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸

使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸，能夠提高傳輸速度和數(shù)據(jù)量，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的需要。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸可以支持服務(wù)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)等功能，不僅提供常規(guī)的管理服務(wù)，還可以跟蹤某一單元，增加安全性[3]。由于網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已覆蓋我國(guó)大部分區(qū)域，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，與傳統(tǒng)模式相比，傳輸覆蓋范圍較廣，可以建立不同網(wǎng)絡(luò)連接，解決異構(gòu)組網(wǎng)的問(wèn)題，此外還可以實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)在線功能，可持續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.3?多維監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成

InSAR/物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同傳輸網(wǎng)絡(luò)是一種多維異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成，需要建立編碼體系，如表1所示。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可通過(guò)編碼進(jìn)行檢索，對(duì)災(zāi)害點(diǎn)和監(jiān)測(cè)設(shè)備建立多維數(shù)據(jù)集成，方便預(yù)警模型的計(jì)算與分析。

2?設(shè)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)警模型

本文主要以土層壓力、巖土表面位移、土壤含水率和降雨量為輸入變量，山體穩(wěn)定性為中間變量，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率為輸出變量，設(shè)計(jì)應(yīng)急預(yù)警模型。采用獲取模糊規(guī)則庫(kù)的方式，可建立48條模糊規(guī)則，對(duì)模糊庫(kù)參數(shù)取值范圍進(jìn)行設(shè)定，使用高斯隸屬函數(shù)描述模糊集，可以反映語(yǔ)言變量與數(shù)值的關(guān)系。本文建立的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率曲線見(jiàn)圖1。

將發(fā)生概率的模糊值去模糊處理，轉(zhuǎn)化為確定概率值。計(jì)算公式可表示為：

以InSAR和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和建立應(yīng)急預(yù)警模型，通過(guò)發(fā)布預(yù)警信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)工程的監(jiān)控管理。

3?實(shí)驗(yàn)與分析

為檢驗(yàn)本文設(shè)計(jì)方法的有效性，通過(guò)InSAR和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和采集數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)急預(yù)警模型進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)概率如圖2所示。

通過(guò)圖2可知，本文的預(yù)測(cè)概率與實(shí)際概率較為接近，因此具有一定的準(zhǔn)確性，可以進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警，滿(mǎn)足實(shí)際地質(zhì)安全工作的需要。

4?結(jié)束語(yǔ)

本文基于InSAR/物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同應(yīng)用，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與應(yīng)急預(yù)警技術(shù)進(jìn)行了研究，雖然取得一定成果，但研究還存在可以拓展的空間。后續(xù)可根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的類(lèi)型，如滑坡、泥石流、地震和塌陷等分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警研究，以提高研究方法的適用性。

參考文獻(xiàn)

[1]?劉衛(wèi)校，王輝，郭瑞鋒.區(qū)塊鏈物聯(lián)網(wǎng)在地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)中的建設(shè)研究[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2020（09）：68-69+72.

[2]?劉立，李長(zhǎng)安，高俊華，等.基于北斗與InSAR的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)關(guān)鍵問(wèn)題探討[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2019，38（06）：141-149.

[3]?張路，廖明生，董杰，等.基于時(shí)間序列InSAR分析的西部山區(qū)滑坡災(zāi)害隱患早期識(shí)別——以四川丹巴為例[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2018，43（12）：2039-2049.