“隱患在哪里？”和“什么時候可能發生？”兩大難題一直困擾著我國自然資源部門和地質災害從業者。如今，在地質災害從業者的努力下，尤其是成都理工大學副校長、地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室常務副主任許強利用光學衛星遙感、InSAR、機載LiDAR、無人機攝影測量、航空物探、SLAM、多波束等技術，構建的“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系讓人們看到了難題破解的曙光。

所謂“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系，是指星載平臺光學遙感+InSAR識別地表變形、航空平臺機載LiDAR+無人機攝影測量精細識別滑坡隱患、地面平臺專業監測+調查核實獲取精準可靠變形信息、航空物探探測地質內部結構+多波束探測水下地形+SLAM測繪室內形態，通過多技術的協同監測與綜合利用，實現地上+地下，室內+室外，水上+水下全要素、全空間地質災害隱患識別、實時監測與風險評估，最大限度地保證人民群眾的生命財產安全。

“現在哪門技術好用，我就引入它。因為技術手段越豐富，地質災害隱患識別和預警條件就越充分，這樣得到的結果就越精準、真實。這就好比醫生看病，通過多種技術手段獲取多方面指標才能準確判斷出病癥，查明病因，對癥下藥。”許強如是說。

從人防到技防“三查”體系

受青藏高原隆升、全球氣候變化等因素影響，我國是世界上滑坡、崩塌、泥石流等地質災害最為嚴重、受威脅人口最多的國家之一。嚴峻的防災減災形勢，孕育了一批又一批像許強一樣將全部精力投入到地質災害防治事業中的科技工作者。

許強在與地質災害打交道的早期，受限于裝備技術水平，運用專業監測手段識別災害隱患和專業監測預警（即技防）無從談起，只能采用人防。“人防是指通過人的現場調查走訪發現隱患并由當地百姓自主觀測和自我防范災害。”許強指出，人防經歷了兩個階段：

第一階段

地質調查人員在全國范圍內開展“拉網式、地毯式”地質災害隱患全面調查、排查，共查出全國地質災害隱患點約30萬處，基本摸清了災害隱患家底。

第二階段

群測群防，即當地群眾自我觀測（察）自我防范，在每個隱患點安排監測人員（一般為當地百姓）成天密切關注其動態變化情況，一旦有“風吹草動”，如地面開裂、隆起，樹木歪倒等成災前兆特征，隨即啟動防災預案，撤離受威脅的百姓。隨著技術的進步與成熟，以GNSS、裂縫計、雨量計等為代表的專業監測手段被引入到地質災害防治中，與人防一起編織了一張地質災害安全“防護網”。然而，投入大的專業監測手段無法覆蓋全國所有的地質災害隱患點，“我們只能選擇重大隱患點開展專業監測。”而讓許強更擔憂的是，近年來我國發生的重大地質災害有80%左右都不在已發現的30萬處隱患點范圍內。“究竟怎樣才能更全面地識別出潛在的地質災害隱患點？”這個問題不停地涌現在許強的腦海中，讓他夜不能寐。

彼時，時任自然資源部部長陸昊提出，防范地質災害的核心需求是要搞清楚“隱患點在哪里”“什么時候可能發生”，這與許強所思所想不謀而合。為了回答部長的問題，許強在經過深入研究后，提出了“天-空-地”一體化的“三查”體系，即首先通過光學衛星遙感和InSAR進行大范圍的地質災害隱患“普查”，隨后利用機載LiDAR和無人機攝影測量對地質災害高風險區和重大地質災害隱患點進行“詳查”，最后通過地面調查復核，實現重大地質災害隱患點“核查”與甄別。“三查”體系提出后不久，便迎來了一個絕佳的“練手”機會。2018年10月10日和11月3日，西藏自治區江達縣白格村的金沙江右岸先后發生兩次大規模高位滑坡，堵塞金沙江形成堰塞湖，是一處典型的大型高位滑坡隱患。為查明隱患，許強帶領團隊首先利用衛星進行滑前形變回溯分析，然后利用無人機攝影測量生成DSM、DOM等成果分析滑后特征，為地面專業監測儀器布設提供靶點，最后利用GNSS、地表裂縫計等地面專業監測儀器實時監測預警，先后三次提前30分鐘精準預警，保證了堰塞體泄流槽現場施工人員的及時撤離，確保了相關人員的安全。

在實戰中得到檢驗的“三查”體系成為了地質災害中技防的分水嶺：將專業監測階段進化到隱患識別+專業監測階段。盡管技防作用越來越突顯，但許強并沒有一味地推崇技防，而是反復強調地質災害防治一定是技防與人防有機結合才能實現“1+1＞2”的效果。“畢竟通過技術手段發現災害隱患點后，還需要人去調查復核。”他指出，當前人防和技防的關系正處在第二階段，即“遙感先行、地質調查跟上”階段，該階段中技防作用是提升地質調查工作的精細化和準確度。此前的階段被許強稱為“地質調查為主，遙感為輔”，該階段中技防作用是解決人到不了的作業難題。“下一階段兩者關系可能演變為‘遙感為主，地質調查復核’。”許強說，“無論哪個階段，技防和人防的關系始終是有機結合，缺一不可。”

構建全時空實景三維地災防治體系

利用“三查”體系，使我國對正在變形區（正在發生變形并具有明顯變形跡象的區域或部位）和歷史變形破壞區（歷史上發生過失穩破壞但當前并未變形）的隱患識別能力得到了巨大提升。“針對正在變形區，可以采用高分辨率光學遙感與InSAR技術相結合的方式進行識別；針對歷史變形破壞區，可以采用能有效去除植被的機載LiDAR，輔以光學衛星遙感進行識別。”許強解釋道。

但是，他話鋒一轉說道：“‘三查’體系對潛在不穩定斜坡的隱患識別無能為力。”許強口中的潛在不穩定斜坡是指歷史上未曾發生過變形破壞，當前也無明顯變形跡象，但其穩定性相對較差，在降雨等影響下很容易出現突發性失穩破壞的斜坡。那么，潛在不穩定斜坡的隱患識別難題該如何破解？許強的答案是推行“三部曲”精細化運作方法：

第一步

使用激光雷達開展精細化測繪，繪制1:1000，甚至更高分辨率的地形圖，找到最有可能失穩的斜坡部位。

第二步

使用多普勒雷達開展精細化氣象預警，通過將天氣預報的時間精度做到分鐘和小時級、空間精度做到公里級，精準掌握降雨時空變化過程和動態，縮小受威脅區域范圍，實現精準預判、及時撤離，最大限度減少撤離人員數量但又能避免人員傷亡。

第三步

發展航空物探技術快速查明斜坡體內部結構和含水狀況，定量分析評價不同區域、不同部位斜坡在不同降雨條件下的穩定性狀況，以此圈定相對危險區和危險部位，利用科技手段真正實現風險雙控。

在攻關潛在不穩定斜坡的隱患識別難題的同時，許強還在攻關突發性滑坡監測預警的難題。“因為這類滑坡突發性強，且在降雨誘發前，沒有任何征兆，監測預警難度極大。”為攻破這一難題，許強一方面帶領團隊研發了一種自適應調整采樣頻率的監測機制與配套的儀器裝備，相關儀器設備會根據所監測指標的變化快慢，自動調整采樣頻率，這樣不僅可滿足現場供電和傳輸要求，又可全面獲取加速變形尤其是臨滑階段的完整信息，有助于提前精準預警突發性滑坡。另一方面引入滑坡災害牛頓力遠程監測預警系統監測滑坡形成過程中的受力變化情況；引入地震臺網和微震捕捉山體滑坡前的前兆信號，分析滑坡內滑動面發展演化過程及其前兆特征；同時，安裝GNSS、裂縫計、孔壓計、雨量計等監測預警設備用于監測覆蓋層較厚或穩定性相對較差的坡體部位。“通過這些手段，我們可以對滑坡形成演化過程中相關物理量及外界因素進行全方位監測，大大提高滑坡預警的準確率。”許強說。

在攻關潛在不穩定斜坡的隱患識別和突發性滑坡監測預警兩大難題的過程中，許強還基于當下實景三維中國建設的趨勢，先后將SLAM、多波束、通信光纖等新技術引入到“三查”體系中。其中，SLAM技術用于建構筑物室內三維模型的快速測繪與構建，實現地質災害承災體的量化風險評估；利用多波束技術探測水下地形地貌，為水域及周邊地質災害防治提供數據支撐。通過不斷吸納新技術，“三查”體系逐漸拓展到了“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系。新體系通過依托光學衛星遙感、InSAR、機載LiDAR、無人機攝影測量、航空物探、SLAM、多波束等技術，實現地上地下、水上水下、室內室外有機結合和協同發力，這有助于我國最大限度地實現滑坡災害的隱患識別、實時監測和科學預警。“未來我還會繼續完善這套體系，讓它在地質災害防治中發揮更大作用。”許強說。

在多災種預警中發揮新體系作用

據許強介紹，“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系目前在四川、貴州、甘肅、云南、陜西、西藏等省份得到了成功應用，取得了良好成效。其中，貴州省利用InSAR、機載LiDAR，對全省高位隱蔽性災害進行專業排查，發現新的地質災害隱患點近2000處，其中高位隱蔽性隱患點近900處；四川省利用InSAR與光學遙感相結合，對6萬平方千米的地質災害高風險區進行隱患識別，新發現形變區840處；云南省利用光學遙感和InSAR相結合的手段，識別出50余處地質災害隱患。

借助多技術協同的優勢，許強認為“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系還能在地震預報、礦山邊坡監測等領域大有作為。

他指出，在地震預報領域，可先利用InSAR和機載LiDAR對全國地震重點監視防御區和地震重點危險區內的活動斷裂進行精準定位，然后利用地面的專業監測設備、通信光纖、地震臺網等手段進行實時監測預警。“這樣一來，地表會發生明顯破裂的地震在未來三五十年將可能實現提前預報。”許強說。在礦山邊坡監測領域，首先利用光學衛星遙感和InSAR結合監測礦山地表形變，找準正在發生地表形變的區域，為地面專業監測儀器的布設提供靶點，然后利用GNSS、地表裂縫計、地基SAR等地面專業監測儀器對靶點進行實時監測預警，以確保礦山邊坡安全。目前，“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系已應用于貴州、新疆等省份的礦山邊坡監測。

許強強調，“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系要想在多災種監測預警中發揮最大作用離不開一套統一的管理機制。“目前，各部門數據不能充分地共享，多災種預警推進還存在一定困難。”因此，他希望應急管理部可以牽頭建立一個機構進行統一協調和管理。

同時，他還認為，以測繪地理信息企業為代表的產品水平也決定著這套體系的效應。因此，他希望測繪地理信息企業要把科技創新放在首位，研發出性能優異、質量穩定的地質災害監測預警裝備。

許強相信，在多方合力下，“天-空-地-內”全時空實景三維地質災害防治體系可以更好地造福我國多災種監測預警，讓人民群眾的生命財產安全得到最大限度的保障。

審核編輯 黃宇