滑坡预警技术在滑坡地质灾害防治,以及滑坡灾害应急抢险预防二次滑坡造成人员伤
亡中具有重要的作用。相关学者在滑坡预警方面取得了许多重大突破和重要的研究成果,
对防止滑坡灾害造成人员伤亡、推进滑坡预警技术的发展作出了卓有成效的贡献
[1]
。一般
情况下,对于滑坡监测和预警工作来说,想要准确地进行滑坡的预警和预报工作,必须回
答好哪里会滑(where)、滑动多大规模(how)、什么时候会滑(when)这 3 个关键问
题。
在回答以上 3 个问题之前,首先将预警和预报这两个概念进行区分。预警是指事先觉
察可能发生某种情况的感觉,预报是指事先报告、预先告知情况。因此,对于实际滑坡的
预警预报来说,滑坡的预警是在灾害或灾难以及其他需要提防的危险发生之前,根据以往
总结的规律或观测得到的可能性前兆,向相关部门发出紧急信号,报告危险情况。更多的
是定性、提示,按照一定的规则可以实现自动化。滑坡的预报则是根据一定的数据、分
析、经验等,判断可能发生滑坡的时间等,是定量、预测,需要专家进行分析、计算及研
判。其中,哪里可能会滑(where)、可能滑动多大规模(how)这两个问题的回答,更
多是针对滑坡预警工作;什么时候会滑(when),更多的是针对滑坡预报工作。
本文将分别从滑坡预警方法和滑坡预报方法这两个方面进行研究,旨在更好地实现滑
坡的自动预警,以及准确的滑坡预报。
随着监测技术的发展,利用现代遥感技术进行滑坡监测和预警预报分析,是破解滑坡
灾害这一谜题的重要路径
[2-3]
。地基合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)技术
在滑坡监测和预警分析中起到了越来越重要的作用
[4-7]
,合成孔径边坡雷达是基于合成孔径
雷达成像和差分干涉原理,通过电磁波的相位变化获取目标区域整体的变形信息,可以全
天时、全天候、全覆盖地进行大面积、短周期、长时间序列的监测。国外学者首先尝试了
采用地基 SAR 技术对边坡进行监测并在预警预报方法上开展了研究工作,取得了较为前
沿的成果
[8-14]
,但是由于地基 SAR 技术在国内应用时间不久,范围有限,以及本身的一些
局限性,在利用地基 SAR 进行滑坡的监测和预警分析方面仍有待深入挖掘
[15-16]
。由于地基
SAR 监测数据的高振荡性和累计误差等原因,地基 SAR 监测数据的可读性、易读性和规
律性并不十分理想,准确识别出临滑前的趋势性等特征,是提高地基 SAR 这一“技防”手段
应用效率的必要条件。针对上述问题,通过近些年对地基 SAR 滑坡数据的分析和研究,
本文提出了一种基于变形速率和不可接受临滑面积两项可量化指标的滑坡预警方法,以及
稳定度快速收敛的滑坡预报方法,为实现滑坡的自动预警和准确预报提供了可能。
1. 双指标预警方法
滑坡灾害的发生会经历从边坡变形的产生到最终失稳破坏的过程,其累计位移-时间
曲线一般都会经历初始变形阶段、等速变形阶段和加速变形阶段,即经典的边坡变形演化
三阶段
[17]
,如图 1 所示。在这三个阶段里,变形和时间曲线的斜率是在不断变化的,尤其
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