地质灾害监测方法技术现状与发展趋势

汪友结 郑伟强 刘颖

深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心 广东 深圳 518000

【摘要】现阶段，监测理论及专业方法技术均在不断发展，并且常规技术也日趋成熟。其中的设备精度、性能也在日益提高专业水平，并且研究开发出来一些高精度的现代化遥测设施。以后还会基于各种现代科技，进一步研究开发出实用、经济、有效的全新监测技术，以大幅提升监测地质灾害的准确性、精度度、及时性，并尽可能地降低地质灾害带来的损失。基于此，本文从地质灾害角度，探讨了监测的有关方法技术现状、新技术方法和发展趋势，仅供参考。

【关键词】现状及发展趋势；监测技术方法；地质灾害

对地质灾害的科学防治，必须依赖有效的监测工作^[1]。特别是中国地域幅员辽阔，还具有十分复杂的地理地质结构构造，而且国民活动体系也并不均匀等。所以，在全国境内地质灾害也呈现出诸多种表现形式，且整体地域性也相当显著，并且涌现出日益多样化的监测专业技术和方法。所以，研究监测地质灾害有关方法技术现状及未来发展趋势，并以此来全方位地对地质灾害展开针对性防治便显得很有意义^[2]。

一、地质灾害当前的监测方法技术现状

1、常规方法技术日益成熟，设备逐步提升精度、设备水平

现阶段，众多监测地质灾害位移的技术方法，都能够展开毫米级监测。基于高精度位移专业监测方法，能够达到0.1mm的精度水平。

2、日益多样化、立体化

基于对诸多种有效技术方法的全面综合，并结合比较分析校核，经由空中、地面一直至灾害体深部，形成立体化监测网。所以，综合判别力更强，可以更好地评价地质灾害，进一步强化预测能力。

二、新的方法技术

1、BOTDR概况分析

现阶段，BOTDR是属于近些年来世界范围发展成熟的尖端技术之一^[3]。刚开始主要投入使用在航天行业，稍后西方国家则陆续投入使用到通讯、电力、工程等和，并用来检测监控应变情况。在工程行业，一般用来监测、诊断大坝、桥梁、隧道等大规模工程的安全性，并积累了大量的成功经验。所以，日本便开始在监测边坡变形中，推广应用BOTDR技术。而我国则较晚才将BOTDR技术投入使用到工程领域。现阶段，一般都用来监测桥梁、隧道等的变形情况，并得到了一定的成果。而针对地质灾害，也逐步开始用BOTDR来监测滑坡等。

相较于地质灾害领域的常规监测技术，BOTDR技术呈现出很多优势特点，如复用分布多路模式、强实时性、距离长、高精度、耐久性等。基于合理化的布设，能够很便捷地监测目标体各个部位。因为其存在很理想的技术应用前景，现已逐步发展成为众多发达国家竞相研发研究的课题^[4]。

2、原理分析

从光源发出激光脉冲，并且顺着光纤传播，再在光纤内形成散射光，并返回后向散射光，通过探测器加以检测。在某点光纤因受力而应变甚或断开，就会降低该点后向散射光的整体强度。据对比光源脉冲和后向散射光强度，便能够判断出光纤通断和位置。

在光纤中，通过布里渊自然散射光系列下的频移变化量和所受光纤轴向应变的一种线性关系，来获得轴向光纤应变。基于OTDR定位、布里渊分光专业技术，便能得到某点光纤的应变情况。

3、监测地质灾害过程分析

通过BOTDR技术，一般用来检测人工构筑体发生的应变。其中的人工构筑体主要具有近规则尺寸的线性外形等，而一般都是钢筋混凝土结构材料，所处环境十分单一，在选取、铺设光纤的方式等上，很易集中控制^[5]。考虑到滑坡体往往地形条件复杂多变、组成物也多样化、环境因素众多、变形处不规则等，所以，对投入使用BOTDR技术来监测滑坡上还要求注意做好以下工作：

（1）光纤选型：现阶段，在应变检测中，常用的光纤型号众多，如裸纤、紧套等类型光纤。其中各种光纤均存在各自的优缺点，所以，需要谨慎选取光纤，来达到监测应变、便捷施工、有效抵抗外来因素的目标。（2）科学铺设：作为一种传感器，光纤虽然存在很高的精度，但是却量程小，因为地质灾害变形极不规律，且存在很大变形量。如果沿用以往铺设方式，便很容易损毁。所以，需要改进优化铺设方式，以有效加大量程、科学监测变形、延长光纤寿命。（3）监测频度：在具体的监测中，如果用的是流动施测法，就应明确恰当的监测周期。因为光纤具有一定程度的疲劳效应，所以要求按灾害体变形的基本特征、阶段、光纤劳效应周期等，统一确定好监测的周期，以做好监测工作、缩减监测成本。（4）使用成果数据：按照BOTDR监测所得的成果，来科学分析灾害的基本变行特点、发展趋势，属于发挥BOTDR技术应有作用的关键之所在。

4、应用实例分析

现阶段，因为各种地质灾害频发，所以国家对地质灾害的灾前预防、灾后应急、修复重建更加重视。而BOTDR技术作为一种重要有效的技术手段，结合了InSAR、光纤应变、激光扫描等诸多种技术，可以有效地支持对灾区的预警、应急、重建等。通过结合BOTDR等先进技术，深圳全面展开地质灾害监测，一共消除各类地质灾害隐患92处，使1300余人免受威胁，避免潜在经济损失约1.7亿元，全市2020年未发生地质灾害，无人员伤亡和财产损失。

三、地质灾害监测方法技术未来发展趋势

1、实时监测体系

考虑到地质灾害兼具缓变性、突发性特点，所以，要求实时监控可能会呈现地质灾害的区域。这样便要求综合雷达、电脑、卫星遥感、电子自动化等方面的专业技术。

2、数字可视化技术

借助电脑成像灯数字、人工智能、图象空间分析等专业技术，来可视化全天候监测管理整个观测区，能够更充分地预报预警准确的地质灾害，进而直观地辅助人们深入认识地质灾害情况。

3、综合多学科、多技术

在监测地质灾害中，对新技术方法的应用可促进监测技术的进一步发展。当前，在地质灾害中，已经有体现遥感、电脑应用、雷达成像、3S、自动化等诸多种技术。通过发展综合多技术、多学科，可充分互补地质灾害各项监测技术的优势。在当前的国际上现已发展起来诸多种监测新技术。譬如，现代化的BOTDR技术便在监测、诊断领域，以其强大的优势特点备受关注，并且在地质灾害监测中获得广泛应用。

4、创建监测数据库

在电脑、网络等专业技术飞快发展的环境下，国内现已在着手创建国家、省级的一系列地质灾害信息数据库，并逐步在提升网络信息服务专业水平。现阶段，虽然深圳等区域监测地质灾害的结构网络及数据库业已基本发展成熟，但是还是要求继续完善全国境内的网络化数据库。

四、结语

综上所述，在监测地质灾害中，现已有机集成诸多类专业学科及技术。所以，针对地质灾害，需要从当前的监测方法技术整体现状出发，全面把握的地质形成发展规律，积极研究开发新型技术，并充分把握未来发展趋势，以不断优化监测技术方法，充分发挥监测技术应有的作用来确保监测效果，进而践行科学发展观的要求。

参考文献

[1]李超,袁长征,王大涛.重庆山区公路地质灾害智能监测系统的研究与实现[J].城市勘测,2020(02):204-208.

[2]张洪林.遥感技术在地质灾害监测中的应用研究[J].农村经济与科技,2020,31(02):9-10.

[3]谭行,蒋健,陈炜,谢成.分布式GNSS地质灾害实时监测系统设计[J].测绘地理信息,2020,45(06):118-123.

[4]崔明军.浅谈无人机低空摄影测量技术在我国地质灾害监测中的运用[J].世界有色金属,2018(15):194-195.

[5]王洪辉,李鄢,庹先国,孟令宇,YANGJiaxin.地质灾害物联网监测系统研制及贵州实践[J].中国测试,2017,43(09):94-99.