水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用

摘要：隨著全球氣候變化和人類活動(dòng)的不斷影響，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)成為全球性的環(huán)境問題。地質(zhì)災(zāi)害給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重威脅，因此，研究地質(zhì)災(zāi)害治理技術(shù)，提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測、監(jiān)測和應(yīng)對(duì)能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和緊迫性。探討了水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用價(jià)值，以及遙感信息監(jiān)測技術(shù)、北斗定位監(jiān)測技術(shù)和GNSS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的重要作用。通過綜合分析不同技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警、應(yīng)急救援和災(zāi)后評(píng)估等方面的應(yīng)用，揭示其在提高地質(zhì)災(zāi)害防治水平和減少災(zāi)害損失方面的潛在優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)；應(yīng)用效果

地質(zhì)災(zāi)害是一種嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，對(duì)人類的生命安全、財(cái)產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)都構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。隨著科技的不斷進(jìn)步，諸如水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)、遙感信息監(jiān)測技術(shù)、北斗定位監(jiān)測技術(shù)和GNSS技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害治理領(lǐng)域。然而，如何更有效地利用這些技術(shù)手段，提高地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測準(zhǔn)確性、監(jiān)測及時(shí)性和應(yīng)對(duì)效率，仍然是當(dāng)前亟須解決的問題。通過對(duì)地質(zhì)災(zāi)害治理技術(shù)的深入研究，本研究旨在為提高地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和應(yīng)對(duì)能力，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，保障社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)；同時(shí)，也將為相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、政府部門和決策者提供重要參考，推動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害治理技術(shù)的不斷創(chuàng)新和完善［1］。

1地質(zhì)災(zāi)害概述

地質(zhì)災(zāi)害是一種由地質(zhì)因素引起的突發(fā)性、災(zāi)害性事件，對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)造成威脅或破壞的現(xiàn)象。它們通常由地球內(nèi)部的地質(zhì)構(gòu)造、地貌特征、巖性特點(diǎn)、地層結(jié)構(gòu)、地下水情況等因素引起。這些因素的相互作用與地質(zhì)條件、人類活動(dòng)以及自然環(huán)境密切相關(guān)，決定了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展。

自然性地質(zhì)災(zāi)害主要包括地震、火山活動(dòng)、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面液化、山體崩塌等。這些災(zāi)害往往由地球內(nèi)部的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地表的地貌變化、地層的變動(dòng)以及自然氣候等因素引發(fā)，具有較強(qiáng)的自然性和突發(fā)性。

人為性地質(zhì)災(zāi)害則是由人類的活動(dòng)直接或間接引起的，包括礦山塌陷、礦山爆破、采石場坍塌、堆填場塌陷、水利工程災(zāi)害、采砂作業(yè)災(zāi)害、地下采礦等。這些災(zāi)害往往是由于人類的開采、建設(shè)、堆放等活動(dòng)導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化，從而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生給人類社會(huì)造成了嚴(yán)重的損失和影響，因此加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、監(jiān)測和應(yīng)對(duì)具有重要意義。通過科學(xué)的地質(zhì)調(diào)查、建立監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)、災(zāi)害防治等措施，可以有效減少地質(zhì)災(zāi)害帶來的損失，保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定。

2水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用

2.1遙感信息監(jiān)測技術(shù)

遙感信息監(jiān)測技術(shù)需要借助無人機(jī)、飛機(jī)和遙感衛(wèi)星等手段，實(shí)現(xiàn)水文氣象、土地利用、植被覆蓋以及地形地貌等地表信息的獲取。地表信息在熱紅外圖像以及數(shù)字高程模型和遙感圖像技術(shù)的加持下呈現(xiàn)出來，為城市規(guī)劃、資源調(diào)查以及環(huán)境監(jiān)測和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測提供數(shù)據(jù)信息支持。在治理地質(zhì)災(zāi)害工作中，遙感信息監(jiān)測技術(shù)主要用于地表特征提取、變形監(jiān)測、影像解譯、監(jiān)測指標(biāo)提取以及數(shù)據(jù)分析與建模等。

地表特征提取即借助遙感技術(shù)完成對(duì)地表輻射和地表反射信息的捕捉，將土地利用以及植被覆蓋和地形地貌等地表特征提取出來。對(duì)這些地表信息特征進(jìn)行分析，有助于了解地形起伏以及地質(zhì)構(gòu)造，明確地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的分布，以便精準(zhǔn)預(yù)測和監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害。變形監(jiān)測即地表變形信息主要包括地表垂直位移和地表水平位移，遙感技術(shù)將變形信息獲取后，對(duì)比時(shí)間序列遙感影像，然后加以分析，能夠有效監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害隱患區(qū)域變形情況，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展趨勢和跡象予以及時(shí)掌控。影像解譯可以解釋所獲取的遙感影像，然后對(duì)影像中地質(zhì)災(zāi)害跡象精準(zhǔn)識(shí)別，如坍塌跡象以及滑坡體和地表裂縫等。在計(jì)算機(jī)輔助解譯、人工解譯的幫助下，有效提取遙感影像中的地質(zhì)災(zāi)害信息，進(jìn)而精準(zhǔn)評(píng)估和監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害。監(jiān)測指標(biāo)提取即借助遙感技術(shù)完成地形高程以及植被指數(shù)和地表溫度等一系列地表指標(biāo)的獲取，進(jìn)而預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率以及可能造成的影響程度?？梢娺@些指標(biāo)可以有效地對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)予以預(yù)測和評(píng)估。數(shù)據(jù)分析與建模，即獲取遙感地表數(shù)據(jù)信息后分析具體信息和數(shù)據(jù)并構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測模型和監(jiān)測模型。然后借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法精準(zhǔn)識(shí)別和分類遙感影像，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率、影響程度等予以科學(xué)預(yù)測，以便選取有效手段防治地質(zhì)災(zāi)害［2］。

2.2北斗定位監(jiān)測技術(shù)

北斗定位監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的獲取以及目標(biāo)信息的精準(zhǔn)定位，該技術(shù)的研發(fā)依托于中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)由我國自主研發(fā)建設(shè)，其涵蓋了大量的用戶設(shè)備和地面控制站以及衛(wèi)星，以此可以將定位導(dǎo)航以及定時(shí)服務(wù)提供給全球用戶，服務(wù)內(nèi)容可靠性高、精準(zhǔn)度高。目前北斗定位監(jiān)測技術(shù)被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害治理工作中，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)將信號(hào)發(fā)射之后被接收器所接收，隨之接收器可以將目標(biāo)位置的經(jīng)緯度相關(guān)信息精準(zhǔn)地計(jì)算出來，進(jìn)而準(zhǔn)確定位目標(biāo)位置。北斗定位監(jiān)測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用價(jià)值包括排查和監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害隱患、應(yīng)急救援與災(zāi)后評(píng)估、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

（1） 在排查和監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害隱患方面，北斗定位監(jiān)測技術(shù)可以對(duì)地理位置信息予以精準(zhǔn)獲取，借助這些信息可以有效排查和監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害隱患。我國部分山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生率較高，借助北斗定位監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和定位地質(zhì)災(zāi)害隱患，具體隱患包括泥石流以及山體崩塌和山體滑坡。相關(guān)部門對(duì)隱患點(diǎn)精準(zhǔn)位置信息獲取之后，可以制定搭建防護(hù)設(shè)施以及加固山體等針對(duì)性的防治方案，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生起到有效預(yù)防作用［3］。

（2） 在應(yīng)急救援與災(zāi)后評(píng)估方面，北斗定位監(jiān)測技術(shù)的定位服務(wù)能力體現(xiàn)出快速和靈活的特點(diǎn)。當(dāng)某地區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，借助被動(dòng)定位監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)κ転?zāi)地區(qū)予以精準(zhǔn)定位，快速確定受災(zāi)人員所處位置，以此可以提高救援行動(dòng)的精準(zhǔn)性和及時(shí)性，有助于財(cái)產(chǎn)損失和人員傷害的減少。此外，相關(guān)部門評(píng)估和統(tǒng)計(jì)災(zāi)區(qū)受災(zāi)情況時(shí)，也可以借助北斗定位監(jiān)測技術(shù)獲取詳細(xì)數(shù)據(jù)，便于災(zāi)后重建方案的制定。

（3） 在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)方面，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的搭建工作可以借助北斗定位監(jiān)測系統(tǒng)完成，進(jìn)而實(shí)時(shí)有效監(jiān)測和預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害。如北斗定位監(jiān)測技術(shù)可以在山洪暴雨來臨時(shí)，對(duì)洪水流速和水位予以實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)監(jiān)測結(jié)果顯示相關(guān)指標(biāo)已經(jīng)超出安全值，則系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出預(yù)警信息，相關(guān)部門、群眾接收到預(yù)警提醒后，可以及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施保護(hù)自身及財(cái)產(chǎn)安全。

（4） 在地質(zhì)災(zāi)害防治管理平臺(tái)搭建方面，將北斗定位監(jiān)測技術(shù)引入平臺(tái)搭建及防治管理工作中，可以有效監(jiān)控并管理地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控受災(zāi)區(qū)實(shí)際情況。地質(zhì)災(zāi)害防治管理平臺(tái)能夠?qū)Χ嘣磾?shù)據(jù)予以有效整合，如遙感影像數(shù)據(jù)和北斗定位監(jiān)測數(shù)據(jù)等，分析整合數(shù)據(jù)后，相關(guān)部門依據(jù)分析結(jié)果制定災(zāi)情防控方案。地質(zhì)災(zāi)害防治管理平臺(tái)既可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的實(shí)時(shí)挖掘，也可以實(shí)現(xiàn)災(zāi)后應(yīng)急救援以及災(zāi)后重建指導(dǎo)，促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害防治水平和防治效率大幅度提升。

2.3GNSS技術(shù)

GNSS（Global Navigation Satellite System）技術(shù)是一種全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)，旨在提供全球范圍內(nèi)的定位、導(dǎo)航和定時(shí)服務(wù)。GNSS系統(tǒng)中較為常見的子系統(tǒng)包括中國的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)、歐盟的Galileo、俄羅斯的GLONASS（Global naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema）、美國的GPS（Global Positioning System）。GNSS技術(shù)的工作原理是通過一系列衛(wèi)星在地球軌道上廣播精確時(shí)間和位置信息的信號(hào)，接收器接收并解算這些信號(hào)，從而確定接收器的位置、速度和時(shí)間。GNSS系統(tǒng)的工作原理基于三角測量原理，利用接收器與多顆衛(wèi)星之間的距離和位置關(guān)系來確定接收器的位置。在地質(zhì)災(zāi)害治理中，GNSS技術(shù)應(yīng)用價(jià)值體現(xiàn)在地震監(jiān)測與預(yù)警、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、滑坡監(jiān)測與預(yù)警、地震災(zāi)害應(yīng)急救援、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)等方面［4］。

（1） 在地震監(jiān)測與預(yù)警方面，GNSS技術(shù)可以精準(zhǔn)監(jiān)測地殼運(yùn)動(dòng)情況，從而提供地震監(jiān)測與預(yù)警服務(wù)。例如日本的地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)就廣泛使用GNSS技術(shù)，通過監(jiān)測地殼的運(yùn)動(dòng)情況，提前發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生的跡象，并向民眾發(fā)布地震預(yù)警信息，以減少地震造成的損失。

（2） 在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，GNSS技術(shù)可以用于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，幫助政府和相關(guān)部門了解地質(zhì)災(zāi)害的潛在風(fēng)險(xiǎn)和可能影響范圍。例如利用GNSS技術(shù)獲取的地表形變數(shù)據(jù)，可以對(duì)滑坡、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，為災(zāi)害防治工作提供科學(xué)依據(jù)。

（3） 在滑坡監(jiān)測與預(yù)警方面，GNSS技術(shù)可以用于滑坡監(jiān)測與預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡體位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。例如在挪威的滑坡監(jiān)測項(xiàng)目中，使用GNSS技術(shù)對(duì)滑坡體的位移進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)滑坡體位移異常，即可及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，引導(dǎo)周邊居民撤離，避免人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

（4） 在地震災(zāi)害應(yīng)急救援方面，GNSS技術(shù)還可以用于地震災(zāi)害的應(yīng)急救援工作。例如在地震災(zāi)害發(fā)生后，通過GNSS技術(shù)獲取受災(zāi)地區(qū)的精準(zhǔn)定位信息，可以幫助救援人員準(zhǔn)確找到受災(zāi)人員和災(zāi)害點(diǎn)，快速展開救援工作，最大限度地減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失［5］。

3結(jié)論

通過對(duì)水工環(huán)地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)、遙感信息監(jiān)測技術(shù)、北斗定位監(jiān)測技術(shù)和GNSS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行綜合分析，可以得出以下結(jié)論：這些先進(jìn)技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害治理中發(fā)揮著重要作用，能夠提高地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測準(zhǔn)確性、監(jiān)測及時(shí)性和應(yīng)對(duì)效率。技術(shù)的不斷創(chuàng)新和應(yīng)用推廣有助于地質(zhì)災(zāi)害治理工作的全面提升，但同時(shí)也面臨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)共享和人才培養(yǎng)等方面的挑戰(zhàn)。加強(qiáng)跨學(xué)科合作、推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化和完善相關(guān)政策法規(guī)，是提高地質(zhì)災(zāi)害治理水平和減少災(zāi)害損失的重要途徑。本研究對(duì)于深入理解和應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)地質(zhì)災(zāi)害治理工作具有一定的理論和實(shí)踐意義。

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作者簡介：張健，男，山東青島人，工程師，項(xiàng)目經(jīng)理，本科，學(xué)士，研究方向：地質(zhì)災(zāi)害、水工環(huán)地質(zhì)。