地質災害隱患監測及風險評價關鍵技術研究

一、立項（選題）依據和研究意義

長期以來，地質災害對我國自然地理、社會經濟及人民羣眾生命財產安全造成巨大損失，地質災害及其引發的次生災害對社會可持續發展和國民經濟建設構成了嚴重威脅。我國對地質災害調查與區劃工作就已取得階段性成果，基本摸清我國地質災害現狀，在區域調查中排查出眾多地質災害及隱患點，並且建立了全國地質災害信息系統，極大的保障了國民生命財產安全。當前，我國的地質災害隱患監測與風險評價工作存在着精度不高、監測力度不強等問題，地質災害調查監測精度及區劃成果已無法滿足新形勢下地質災害防治應急管理工作的要求，監測與風險評價工作常常需要工作人員現場勘查或室內高強度的綜合判斷與分析，極為耗時耗力，某些工作存在較大的安全風險。

多源遙感、北斗、5G、大數據等技術的發展帶來了對地觀測技術的革新，利用衞星遙感技術應對地質災害也已成為了研究熱點。通過對地質災害類型的要素提取、分析與隱患綜合判別，建立地質災害大數據，開展地表形變及地災動態演化規律研究，構建地災易發性風險評價及預警體系，搭建地質災害可視化監管系統，形成衞星遙感服務地質災害治理工作機制。可為災前調查、災中動態監測和災後修復提供可視化技術，大大節省自然資源信息提取與監測的人力成本，為防災減災和救災工作提供重要參考，為地質災害防治部門提供科學防治依據，全面提升自然資源精細化管理的能力，符合國家安全發展戰略，理論與實際意義顯著。

二、國內外研究現狀、水平及發展趨勢

上世紀60年代以前，學者們重點研究分析地質災害隱患的孕災因素、形成的機理、發育過程和規律。目前，對於各類地質災害的預測預警、防控治理和地質災害發生風險評估成為研究熱點，並不斷取得成效，應用到防災減災實際工作及研究中。二十世紀末，歐美以及日本等國的學者們最先將GIS技術遙感技術聯合應用在地質災害調查中。計算機技術和3S技術為地質災害領域帶來強勁發展，國內學者基於我國北斗衞星導航系統和高分遙感技術進行地質災害預警的理論和方法研究，提出了基於空-天-地一體化的重大地質災害隱患早期識別與監測預警，應用“三查”體系對地質災害進行早期識別和預警，多源遙感融合技術、高精度的三維可視化技術在地質災害監測中逐漸開展。

隨着現代信息技術的不斷髮展，地質災害監測呈現多樣化趨勢，利用不同來源圖像融合的傳統融合框架及單一的風險評價方法已難以滿足應用需求，傳統技術方法在自然資源監測與評價過程中無法適用大規模、快速處理要求。人工智能、大數據、雲計算在自然資源領域的應用剛剛起步，亟待解決的問題眾多，如自動提取的角度、分類精度等問題，自然資源不同領域、不同區域等數據與業務邏輯的差異較大。因此，針對地質災害發生的特點，利用多源遙感、地理信息等技術開展地災全過程監測監管及風險評價成為發展需要及研究趨勢。

三、擬解決的關鍵科技問題或主要技術指標

1）基於深度學習的典型地質災害類型識別。以河南省典型地質災害地為研究區，利用雷達遙感技術，結合GIS空間分析建立地質災害識別規則，形成地質災害影像解譯最優識別方法。

2）基於長時空序列的地質災害動態監測。反演分析不同地質災害類型地表形變速率，揭示典型的地質災害變形特徵，為災區中長期生態恢復跟蹤監測、生態恢復措施的制定和及時調整提供決策支持。

3）基於多元技術耦合的地質災害易發性評價及風險評估。針對河南省地質災害特徵，建立地質災害易發性評價指標體系，開展地質災害危險性和易發性評價，對地質災害風險精準分區分級。

4）基於三維建模的地質災害信息可視化。進行地質災害隱患點三維建模和虛擬仿真環境的搭建，開發地質災害三維可視化系統，對災害隱患點進行空間可視化展示和全過程動態監管。

四、項目實施內容、期限及各階段工作

本研究以多源遙感、地理信息、5G、大數據等科學理論為指導，研究並分析影響地質災害發生的各類影響因素，廣泛收集不同來源的相關數據，對多源數據進行預處理，開展地災隱患識別技術研究，分析不同地災類型的空間分佈規律。基於多期多時相數據建立地質災害長時間序列動態監測體系，實現地質災害修復過程的動態監測。建立適用於研究區地質災害易發性評價的指標體系，在此基礎上對研究區地質災害空間分佈特徵進行分析，並構建定量評價模型進行研究區地質災害易發性評價。開展三維建模關鍵技術研究，結合智慧勘查技術，對地質災害的動態演化、修復進程進行可視化監管。

項目實施週期為1年。工作計劃如下：

2023年1月-2月：地質災害歷史資料收集整理，相關文獻及關鍵技術研究，編制設計書；

2023年3月-4月：典型地質災害區域現場調查、勘查與光譜採集，高精度遙感數據的預處理；

2023年5月-6月：地質災害影像樣本庫建立，智能化識別關鍵技術研究與算法實現，典型地質災害類型的遙感信息提取；

2023年7月-8月：地質災害動態監測關鍵技術研究，地質災害風險評價指標體系構建，地質災害風險評價方法研究；

2023年9月-10月：地質災害三維可視化、智慧勘查關鍵技術研究，地質災害信息化監管系統開發；

2023年11月-12月：編制研究報告和相關附件、進行成果驗收、公開發表本研究成果。

五、預期成果

項目主要形成如下成果：

1）地質災害智能化解譯樣本庫、數據庫1套；

2）地質災害風險評價指標體系、評估模型1套；

3）地質災害動態監測專題產品1套；

4）地質災害可視化監管信息系統1套；

5）成果報告1套；

6）申請/獲得專利2-3項；

7）擬公開發表本研究成果論文2篇；

8）培養工程技術人員4-6名。