高振锐 叶栩松
广西壮族自治区遥感中心 广西南宁 530023
摘要：西林县弄工屯于2017年5月出现一处滑坡隐患，广西遥感中心首先使用无人机快速获取了隐患点信息，并对隐患体进行了实地调查，最终在隐患体上建立了一套基于北斗技术的滑坡监测预警系统，首次实现了对该滑坡的全时全天候远程监控。
关键词：弄工屯；滑坡；无人机；北斗；滑坡监测预警系统
根据广西国土资源厅地质环境处初步统计， 2016年，广西有滑坡地质灾害（隐患）点3314处，是全国滑坡地质灾害较为严重的省（区）之一，其规模虽小，却给当地居民带来巨大经济损失，甚至危害居民生命安全。目前许多监控站基层人员不足，具备专业知识的人员不多，且存在设备陈旧落后、监测方法原始、仪器精度低、作业条件差、劳动强度大等问题，难以有效地对滑坡隐患点进行实时监测和跟踪。由于多种原因，滑坡体坡脚地带的民居、学校不愿搬迁，或无场地搬迁，随时可能发生的危险给地方政府部门带来了很大的压力。更高效精确的滑坡体实时预警预报就成了防灾减灾，保障人民生命财产安全的必须手段。基于BDS/GNSS（北斗系统/全球导航卫星系统）的滑坡监测和预警技术，充分结合北斗卫星技术和卫星/无人机遥感技术优势，能有效保障滑坡隐患地区人民生命和财产安全。
1 隐患体概况
1.1地理位置
弄工滑坡隐患体中心点地理坐标为：东经105°10′39.86″，北纬24°22′29.13″，行政区划属百色市西林县西平乡弄工村弄工屯，距离西林县城约24km，仅有一条乡镇级土路可以到达。
1.2遥感及野外地质特征
我们首先将GF-2号0.8m分辨率卫星影像与DEM（数字高程模型）结合，构建出三维数字模型。从模型可以看出，研究区位于一汇水盆地内，三面环山，仅南东方向缺口，缺口处为弄工屯，对面矮山即为弄工滑坡隐患体。
据现场调查，隐患体位于构造～侵蚀中、低山地貌区，主滑方向132°，滑体坡面较缓，坡度区间为15°～19°，总体坡度为18.5°。主滑体周界平面呈不规则多边形，横宽43m，西侧顺坡长约37m，东侧顺坡长约56m（图1）。后缘裂缝最高处海拔862m，前缘裂缝最低处海拔832m，相对高差30m。在主滑体的前、中、后部均人工挖槽深1.2-1.4m，未见滑动面。根据调查，推测滑坡规模约7000m3，属小型推移式土质滑坡。滑体物质主要为残积黏性土及含角砾粉质黏土，滑动面可能为土层内软弱面。下伏基岩为泥质粉砂岩，新鲜面灰色，风化面土黄色，单层厚5-30cm，层面产状218°∠71°。
图1 弄工滑坡隐患体遥感影像
根据统计，滑体上大大小小分布有超过15条裂缝，几乎全集中在滑体中后部。裂缝形态较平直或略有弧形弯曲，延伸方向则不固定，宽度及深度差异巨大。其中最大的一条裂缝可直接在航拍影像上观察到，其位于滑体最后缘，NWW288°方向延伸，主体平均宽度46cm，深68cm，伴随有数条小裂缝平行排列或交插排列；其余的裂缝多数长1-7m，宽3-10cm，深10-40cm，常常数条小裂缝首尾断续连接（尚未贯通）组成一条大裂缝。
当地村民在主滑体上种植沙糖桔，在滑体后方山坡上种松木，在遥感影像上表现为不同的色块，在野外则可以很直观的区分。
滑体后方山体较陡，坡度为区间20°～28°，总体坡度为23°。斜坡上种植杉树，与主滑体上的植被明显不同。在后方山体人工挖槽深1.4m，未见滑动面。
滑体前缘被人工切坡，切坡长25m，中间高约4.5m，两端高2m，在切坡处没有观察到滑动面。
2隐患体现状及成因分析
2.1隐患体现状及潜在危害
据了解，当地村民在2017年5月发现山坡上出现裂缝，降雨时能听见滑体下方有水流声。村民将情况上报给西林县国土局后，县国土局在坡脚立了地质灾害警示牌，并指定了一名巡视员，每逢大雨时上山巡视并汇报。截止到2017年12月，该隐患体尚未得到有效治理。
我们在2017年8月及11月对坡脚警示牌处分别进行了拍摄，经对比发现，坡脚部位有一定的滑塌。目前隐患体后缘裂缝明显，处于蠕动阶段，尚未造成人员伤亡，但一旦遭遇持续强降雨天气，隐患体可能会发生滑动，直接威胁居住在坡脚的6户25人，威胁民房2栋（砖混结构），威胁财产75万元。滑体移动后，后方山坡临空，极有可能发生次生滑坡。
2.2 滑坡成因分析
根据现场调查和综合分析，滑坡形成的主要成因如下：
照片1 北斗监测站外观
（一）2017年5月-7月西林地区普降大雨，大量的雨水短时形成地表径流，渗入到松散土层孔隙中，使松散土体饱和，抗剪强度急剧下降。
（二）滑体为第四系残积黏性土及含角砾粉质黏土，土层厚度>4.5m ，结构松散，透水性较好，在强降雨情况下为饱和状态，土体力学性质下降。
（三）滑体后方山坡较陡，地表径流容易快速向下方汇聚；滑体自身坡度较缓，地表水极易入渗，软化土体。
（四）滑体上蛇、鼠、蚁穴较多，对稳定性有一定影响。
3预防措施
3.1 原有预防措施及存在的问题
弄工隐患体滑坡可能性较大，潜在危害严重，应当进行长期的监测。但受限于资金等原因，只能采取巡视员在雨季上山巡视的方法。我们于2017年5至12月对包括弄工隐患在内的7县46处滑坡隐患进行了调查，发现原有预防措施存在以下问题：
（一）个别地方出现了下大雨不上山甚至拿了钱不巡视的现象；
（二）地环股要打电话一一通知巡视员上山，再接收反馈的消息，浪费时间及人力；
（三）不能实现24小时值守，无法及时预警。
综合以上情况，我们决定在弄工滑坡隐患上部署一套基于北斗技术的滑坡监测设备来监测预警。
3.2 基于北斗技术的滑坡监测预警系统
弄工滑坡监测网点采用“6+1”分布模式，即6个北斗监测站和1个北斗基准站。针对弄工滑坡隐患体特点，在滑体上布设了5个监测站，在滑体后方山坡上布设了1个监测站。布设位置如图1所示，监测站如照片1所示。北斗基准站要求地基坚实稳定、视野开阔，故布设在受威胁村民家的楼顶。
本网点安装的监测系统，通过创新性的精密定位算法和微弱信号接收技术，突破了实时高精度GNSS数据处理技术，使实时GNSS数据处理结果能达到毫米级的精度，从而同时满足了滑坡监测预警对定位结果实时性和高精度的要求。
系统能查看每一个监测站点的工作状态，直观的观察到形变曲线，能对滑坡形变监测数据进行初步分析与简单评价，并能将实测值和预设值进行对比，及时进行多渠道预警信息的发布，实现远程监控和无人值守。
4 结语
与传统巡视制度相比，基于北斗技术的滑坡监测预警系统具有以下优点：
（一）地表形变监测精度达到毫米级，角度变化监测精度达到±0.5°，满足了滑坡监测高精度的要求；
（二）实现了24小时远程监控和无人值守；
（三）研制的BDS/GNSS多系统SOC芯片，可使成本比现有产品降低到1/5～1/10，有利于推广应用；
（四）能及时能过短信、微信等多渠道发布预警信息；
在弄工滑坡隐患体上安装的系统2017年12月才安装完毕，目前仍处于边运行边调试阶段。后续如能对多个隐患体进行监测并得到较长一段时间的数据，结合宏观变形特征、影响滑坡的各种因子，运用数据挖掘法，可建立滑坡预测模型并发现中长期预报标准。
作者简介：高振锐（1991-），男，2014年毕业于桂林电子科技大学，电子信息工程专业，现从事遥感地质、北斗数字地质应用研究工作。地质矿产助理工程师。工作单位：广西壮族自治区遥感中心
论文作者:高振锐,叶栩松
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：滑坡论文; 隐患论文; 北斗论文; 裂缝论文; 遥感论文; 监测站论文; 坡度论文; 《防护工程》2018年第15期论文;