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四川茂县新磨村滑坡前后对比图(图片来自@微茂县) 从卫星技术、大数据、人工智能到无人机,现阶段中国需要加强的,是从监测的精
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滑坡预警还能做些啥?

2017/7/4

四川茂县新磨村滑坡前后对比图(图片来自@微茂县)

从卫星技术、大数据、人工智能到无人机,现阶段中国需要加强的,是从监测的精度、可实施性和技术上更往前走一步,把这些研究成果放在相应的技术流程和规范当中,从原来大量靠人工来调查的工作中把人解放出来,依靠新的遥感技术来实现滑坡灾害预警。

■ 张韵

边坡雷达让二次灾害的损失降到最低

据新华社6月27日报道,当日11时04分,四川茂县叠溪镇新磨村山体垮塌现场滑坡体再次出现垮塌。此前,救灾指挥部已全面加强监测预警工作,危险区域作业人员已全部撤离。而“滑坡现场极有可能发生二次滑坡”的预警是由四川省安监局于26日11时10分左右发布的,安监局要求所有救援人员和媒体记者紧急撤离现场。

此次,安监救援队伍的边坡雷达设备功不可没。

这个反应迅速、提醒在场救援人员尽快撤离的仪器是一种微型的探测设备,仪器的专业名称为“S-SAR边坡合成孔径雷达”。在茂县山体高位垮塌救援现场,雷达设备监测出垮塌位置发生位移和变形。

同济大学测绘与地理信息学院教授、国家测绘地理信息局重点实验室副主任刘春说,这项技术是近几年刚刚发展起来的,原理是通过雷达波干涉,远距离测量山体表面的细小位移和变形。最远监测距离可达5公里,理想状态下的极限监测范围可达5×2.5公里,可全部覆盖本次滑坡体,监测精度达到0.1毫米,是国内目前最先进的同类检测设备,无论天晴下雨,都可以实现对整个滑坡现场全天候、大范围的实时监测,因而天气不会影响它的工作效果。

刘春表示,让科研人员做的研究成果更多地转化为一种很简洁明了的东西,让老百姓也能接受,这是在山体滑坡防治方面真正应该做的事情。

“完全依靠科研人员是做不到的,一定要通过群测群防来实现。”他认为,大家只有充分认识到群测群防的重要性,才能够使技术往正常的轨道上走,这样灾害事故的损失才能尽可能地减少,老百姓才能从技术发展中更多地受益。

“滑坡预警的各项技术都在往前迈进,国家很重视,新的技术也在不断得到应用,但是任何一个技术都不能百分之百地解决问题,它会有漏洞。”

刘春说,“就像医学技术已经很发达了,但是人类该生病还是会生病。”

6月24日凌晨5时45分,四川省阿坝藏族羌族自治州茂县叠溪镇新磨村新村组富贵山山体突发高位垮塌。垮塌方量巨大,约800万立方米,最大落差1600米,岷江支流松坪沟河道堵塞2公里。截至6月27日,四川省阿坝州委外宣办消息,在茂县“6·24”叠溪山体垮塌事件中,共有35人确认安全,累计发现遇难者遗体10具,仍有73人失联。此外,已有300余名受灾群众被紧急转移安置。

专家通过现场踏勘初步分析认为,这是一起“降雨诱发的高位远程崩滑碎屑流灾害”。简单地说,是山顶岩体突然崩塌,向山下滚落过程中带动斜坡碎屑一起运动而造成的。

给滑坡打上标签需要一个严谨而不简单的流程

从技术角度来讲,真正认定一个地方是滑坡需要经过一个非常严谨的工作流程。专业人员首先需要利用目前最新且发展迅速的卫星遥感技术对整个大块区域去做易发的识别。

卫星的分辨率不能像人眼看得那么仔细,所以一旦技术人员在卫星上发现某个地方最近地表活动频繁,就会将其列为风险地区。

此外,他们还要到当地采用无人机实地勘察,看看是否出现裂缝,综合调查之后才敢断定是不是有滑坡的风险。

据介绍,中国山体滑坡预警、预报技术处于世界领先水平。近年来,在遥感、地质、岩土力学等几个学科整合交叉的基础上,这方面的研究取得了飞速发展。其中,做得最出色的要数成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室以及中国科学院成都山地所。

20世纪末,中科院成都山地所的科学家承担了318国道上较为著名的滑坡——嘎玛沟滑坡防治工程的勘察设计。

他们在公路上方设计了排水沟,在公路下方打了几排抗滑桩及挡墙。经过治理,这里基本没有再发生滑动及变形,证明防治效果较好。

在欧洲,覆盖了意大利北部边界、法国东南部等地的阿尔卑斯山区也有较大的滑坡治理的需求。

刘春介绍,欧洲人做的是精细化管理,而如果谈及整个观测的网络,目前中国做得比欧洲好。原因是中国投入得多,参与的人多,成果也多,“所以,这几年许多关于滑坡地质灾害的国际会议都在中国开”。

今年4月17日至18日,中欧滑坡地质灾害遥感观测与定量分析国际学术论坛就在同济大学召开。刘春认为,现阶段中国需要加强的,是从监测的精度、可实施性和技术上更往前走一步,把这些研究成果放在相应的技术流程和规范当中,从原来大量靠人工来调查的工作中把人解放出来,依靠新的遥感技术来实现。

信息技术、卫星技术、大数据、人工智能等新技术的发展在目前整个地质灾害研究工作当中已被广泛地使用。

刘春解释说,卫星只是获得数据的途径,随之而来的,就是卫星数据的处理和识别。传统上,识别是通过人工看图,而人工智能的发展将使图像的判读更高效、快捷和自动化。此外,滑坡的发生不是单一的原因,因此,技术上还存在一些多传感器数据的集成,大数据的综合分析就是如此。

刘春自己在用小型无人机更快速获得数据之后,马上用系统进行自动分析,不靠人工判读,等分析结果出来之后再去用人工确认,这样做,效率就提高了很多倍。

他说,这次茂县发生的灾害,第一时间到场的就是小型无人机,这个已经是成熟的技术了。此外还有通信技术的应用,通过这些技术,前方监测的数据可以通过中继卫星快速传到上海或者北京。例如,上海站收到了理县回传的数据后,科研人员就能直接处理和分析,这对于灾害的预警、诊断和决策大有益处。

WebGIS地理信息系统是一个可管理数据的软件系统,在滑坡灾害应用领域,将地理信息系统和地理信息科学融合在一起,用这样一个系统来管理和分析获取的数据。这个技术在国际上已经是通行的,而且是高效、系统的方法。

在国内,现在所有滑坡都建立了GIS系统。由于GIS 技术的空间分析、制图功能和可视化的特点,该技术在滑坡灾害区划研究方面正得到快速发展,以 GIS软件为技术平台的滑坡灾害危险性、易损性和风险评价的系统研究则逐步成为这一领域研究的发展方向。

解读

什么是高位远程崩滑碎屑流?

高位:冲击动能大、速度快。滑坡最大落差约1600米。

远程:破坏性强,平面滑动距离2.5千米至3千米。

崩滑碎屑流:冲击面积大,滑坡体大概有1800万立方米,下落后会形成碎屑,其对地面冲击也并非整体,而是形成了很多岩石块组成的碎屑流。

滑坡起因

滑坡主要是由地震、降雨和工程建设这三方面的原因引起的。由于2008年汶川地震对山体造成震裂松动,加之这几年强降雨、强暴雨等恶劣天气增多,这一地区更容易诱发地质灾害。此外,大坝、公路、隧道等基础设施的修建,也都在不同程度上会对坝体内部产生一些影响,使得近几年滑坡发生的频率有所提高。

滑坡预警

同济大学测绘与地理信息学院教授、国家测绘地理信息局重点实验室副主任刘春介绍说:“由科技部立项的国家973计划项目‘西部山区大型滑坡致灾因子识别、前兆信息获取与预警方法研究’,要求科研人员对山体滑坡进行前兆性探测,而不是在灾难发生后再进行评价。”刘春强调,科研人员在预警到滑坡之后,会马上要求进行工程地质加固,避免滑坡事件的发生,“而正因为如此,滑坡没有发生,媒体也就很少关注这些工作。例如,在四川省丹巴县县城,有几个滑坡现在就一直在做加固。”

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