关注丨北斗“监”灾,让生命跑赢时间

2020-10-20 09:55:48 秘书处 6

今年以来,我国南方连降大雨,多地发生山体滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害。面对突如其来的地质灾害,一场紧急自救的行动在各地上演。

2月17日,湖南省长沙市望城区成功预警一处坡体滑动地灾隐患,避免人民群众生命财产损失;6月10日,贵州省黔东南州天柱县竹林镇成功避让一起滑坡灾害,提前转移24人;7月6日,湖南省常德市石门县潘坪村雷家山发生大型山体滑坡地质灾害,滑坡量达300万立方米,直接毁坏一座小型电站,冲毁省道一公里,冲毁并掩埋民房五栋。由于提前预警,转移安置群众6户20人,实现了“零伤亡”;7月10日,贵州省黔东南州丹寨县扬武镇发生山体滑坡,直接冲毁倒塌3栋房屋,由于提前预警,未造成人员伤亡。

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▲7月10日,贵州省黔东南州丹寨县扬武镇发生山体滑坡,中海达地灾监测设备及时预警,未造成人员伤亡


以上各地在地质灾害自救中能做到成功避让,都离不开北斗地质灾害监测设备。作为我国自主研发的全球卫星导航系统,北斗通过实时导航、快速定位、精确授时、短报文通信等功能,能够监测地质灾害隐患,及时预警,有效保护人民群众生命财产安全

随着今年6月23日我国完成北斗全球卫星导航系统星座部署,性能得到全面升级的北斗将会在地质灾害防治中再立新功,继续发挥重要作用,用精准服务守护一方平安。

引入北斗,地灾监测水平再上新台阶

作为世界上地质灾害最严重的国家之一,我国地质灾害点多面广,又多分散在偏远山区,治理难度大,防治任务重。这是因为我国对地质灾害隐患点都进行治理,财力不允许,完全依靠专业队伍进行监测,也不现实。因此,为做好地质灾害防治工作,我国在上世纪六七十年代提出了群测群防方法,即发动广大群众共同监测与预防。

由于很多地质灾害发生在夜间,仅凭人力来监测预警不仅难度极大,且十分危险。于是,2000年以后,我国开始引进高精度GPS、固定式钻孔倾斜仪、光纤监测技术等一批高新监测技术方法。至此,我国地质灾害防治开始两条腿走路:一条主打人防,另一条主打技防。

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▲重庆市奉节县在农房周边安装中海达地灾监测设备


为进一步提升我国地质灾害技防的准确性、覆盖面,我国在2008年实施了“基于北斗一号卫星系统地质灾害领域监测示范工程”。该工程旨在传统的地质灾害监测手段的基础上,利用北斗一号卫星系统作为信息传输系统,选择有代表性的典型滑坡、崩塌、地面沉降区和地震带作为示范区,建立我国滑坡、崩塌、地面沉降、地应力实时监测系统,提高对重点地区地质灾害的监测效率和预警能力。

经过两年多的建设,我国完成了东部地面沉降监测、三峡库区滑坡崩塌监测、典型区域滑坡监测、地震活动带地应力监测等四大类13个监测示范区的建设。示范区建成后的系统试运行结果表明,利用北斗卫星进行数据传输,是地质灾害监测数据传输手段中一种行之有效的方法,特别是在通讯条件差、地质环境复杂的情况下,或在某些应急情况下,北斗卫星通信可能是唯一有效的传输手段。此次示范工程,为在全国地质灾害监测中推广运用北斗奠定了工程和技术基础。

随着我国北斗的不断发展,其定位精度越来越高,应用范围越来越大。在此背景下,我国结合地质灾害监测业务需求,将北斗二代卫星高精度定位技术应用于地质灾害形变监测,并于2014年完成示范建设。试运行结果证明,北斗可以实现地质灾害自动化全天候形变监测,这是我国地质灾害防治的一次技术进步

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▲施工人员安装中海达地灾监测设备


此后,北斗在地质灾害防治领域的应用逐渐推广。湖南、湖北、广西、云南、贵州、四川、甘肃、陕西、黑龙江、重庆、浙江等多地都针对地质灾害多发区域,部署了基于北斗系统监测设备,全天候监测滑坡、泥石流、沉降、裂缝等地质灾害。

北斗之所以能发挥监测预警作用,是因为其拥有“千里慧眼”。精确定位是北斗的“看家本领”,定位精度达到厘米级甚至毫米级水平。在事前预警监测方面,北斗对山体、水库、河流的形变、位移等进行24小时实时监测,可以通过变形值智能评估其安全状况,并对可能的滑坡、沉降、裂缝等险情进行预警;而在灾害处置与救援过程中,特别是通信线路中断的情况下,北斗能够助力开展搜救工作,精准定位遇险地点,并通过北斗手持式卫星通信系统实时呼叫,向指挥中心发回灾情信息。

同时,北斗基于有源定位和短报文功能,不仅能回答“我在哪儿”,还能告诉搜救方“你在哪儿”,不仅保障了人民群众生命安全,而且有助于各地实现灾害预警速报、救灾指挥调度、快速应急通信等,极大提高了灾害应急救援反应速度和决策能力。

在北斗的助力下,我国地质灾害防治打有准备之仗,最大程度上保障了人民群众生命财产安全。

企业助推北斗落地应用

从2008年我国开始尝试用北斗造福地质灾害防治至今,北斗用十二年的时间从试点做到了广泛应用,这一结果与地质灾害监测设备企业的推动是分不开的。

地质灾害防治事关人民群众生命财产安全,意义十分重大。因此,我国历来高度重视地质灾害防治。每年从中央到地方都投入了大量的人力物力财力用于地质灾害防治,以致于这块市场成为企业竞相争夺的“香饽饽”。

于是,围绕地质灾害防治的需求,国内企业结合自身的优势,开始布局地质灾害防治市场。这其中,深耕北斗卫星导航产业的企业不仅研发包括北斗在内的全星座卫星接收机,通过解算接收的卫星信号,来识别灾害点滑坡体表面的毫米级、厘米级变形及位移,而且还研发了地质灾害监测预警云平台,以提供监测数据采集、数据浏览分析、监测预警发布等服务。

在各大企业的助推下,我国地质灾害防治有了监测预警利器,由此实现了地质灾害监测点数据信息实时采集、传输、管理、分析、预报、决策、发布等,从而提高了政府部门对地质灾害的治理和管理水平,有效地保障人民群众的生命财产安全,最大限度地减少经济损失。更为重要的是,伴随地质灾害监测设备的推广应用,以及北斗自身的不断完善,性能得到提升的北斗开始取代美国GPS,在地质灾害防治领域得到应用,并逐渐在全国遍地开花。

在抢占地质灾害防治领域这块蛋糕中,空间信息行业企业或许是最先行动的一批企业,这是因为它们一直专注于高精度GNSS产品的研发和生产,有能力开发出适用于地质灾害监测的全星座卫星接收机。以广州中海达卫星导航技术股份有限公司(下称中海达)推出的北斗接收机VNet8为例。中海达北斗接收机VNet8自2011年开始研发,2012年年初正式推向市场,是当时市场上第一款真正支持北斗高精度的参考站专用接收机,推动了北斗在地质灾害监测领域的应用。

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▲重庆市壤渡场北安装中海达地灾监测设备监测山体滑坡


与同类产品相比,中海达北斗接收机VNet8拥有四大优势:设备自带太阳能板和GPRS无线数据传输系统,可适应复杂的地形地貌,选点方便;设备工作几乎不受自然环境的影响,可以进行24小时全天候的观测;通过GNSS观测点的三维坐标可以同时测定;设备具有体积小,耗电少,操作简便的特点。之后,基于北斗接收机VNet8,中海达升级了地质灾害监测系统,该系统基于地理信息系统、GNSS,以及地质灾害监测技术,以一定范围(区域)的滑坡、泥石流及崩塌等地质灾变体为监测对象,对其在时空域的变形破坏信息和灾变诱发因素信息实施动态监测,收集相关地质环境变化信息,对未来可能发生灾害的地段(点)做出预测,从而为地质灾害防治提供决策依据。中海达地质灾害监测系统先后在三峡黄土坡滑坡监测、刘家峡洮河滑坡监测、三峡重庆库区滑坡监测、广元市地质灾害监测等项目得到应用,得到了用户的广泛认可。

国家的重视,企业的推动,北斗在我国地质灾害防治领域的应用落地生根,切实为人民群众的生命财产安全保驾护航。据数据统计,自2015年以后,每到地质灾害频发季节,北斗每年都能成功预警地质灾害隐患,且成功预警的次数在逐年增加。

后北斗时代,地灾监测更智能

随着今年6月23日北斗最后一颗组网卫星发射升空,我国建成了覆盖全球的卫星导航系统,北斗掀开了从建设到应用的新篇章,这也意味着后北斗时代将从此开启。

在后北斗时代,北斗不仅将导航服务扩展到全球,短报文通信等特色服务进一步强大,而且定位精度也有望赶超美国GPS。其中,在短报文通信上,信息发送能力从一次发120个汉字提升到一次发1200个汉字,这样一来,人们遇到突发的地质灾害情况时无须惜字如金,足以将事情一次性说清楚,还可发送图片等信息;在定位精度上,配置了新一代原子钟的北斗,在全球范围内民用定位精度在10米以内,亚太地区精度在5米以内,在增强系统加持下精度可达1米,优于美国GPS全球定位均在10米以内的精度水平。

在性能得到全面提升的驱动下,北斗在地质灾害防治领域应用的广度和深度会越来越大。在应用广度上,北斗除了服务于滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害,还将会服务于抗震救灾、抗洪救灾、森林防火等防灾减灾救灾中。在应用深度上,北斗将通过与天基物联网技术、5G、微机电技术等技术融合,推出普适化强、性价比高、简便易行的自动监测技术设备,在实现数据采集、传输、分析和预警发布等全过程智能化管理的同时,做到地质灾害监测预警的全面覆盖。

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▲湖南省在今年推广普适化监测设备,提高地方防灾能力


为跟上后北斗时代,无论是科研院所,还是地质灾害监测设备企业也都在紧跟步伐,研发并推出普适化监测设备。其中,中海达在今年先后推出了普适化裂缝计、普适化倾角加速度计、普适化GNSS接收机、普适化土壤含水率、普适化泥位计等普适化监测设备。在今年湖南省怀化市的地质灾害监测项目中,中海达普适化多维监测仪展开了应用,目前设备运行稳定、状态良好,获取了较好的监测数据。

当前,除了北斗,InSAR、LiDAR、高分辨率光学遥感技术等现代对地观测手段也为地质灾害早期识别和监测预警提供了非常重要的手段。在诸多科技手段的加持下,地质灾害“隐患点在哪里?”“什么时候可能发生?”两大核心问题尚未得到妥善地解决,因此我国地质灾害防治工作依旧任重而道远。可以预见,在未来地质灾害防治中,北斗将发挥更重要的作用,为地质灾害防治筑牢“安全墙”。


作者/编辑 何溪