地质灾害隐患监测及风险评价关键技术研究

一、立项（选题）依据和研究意义

长期以来，地质灾害对我国自然地理、社会经济及人民群众生命财产安全造成巨大损失，地质灾害及其引发的次生灾害对社会可持续发展和国民经济建设构成了严重威胁。我国对地质灾害调查与区划工作就已取得阶段性成果，基本摸清我国地质灾害现状，在区域调查中排查出众多地质灾害及隐患点，并且建立了全国地质灾害信息系统，极大的保障了国民生命财产安全。当前，我国的地质灾害隐患监测与风险评价工作存在着精度不高、监测力度不强等问题，地质灾害调查监测精度及区划成果已无法满足新形势下地质灾害防治应急管理工作的要求，监测与风险评价工作常常需要工作人员现场勘查或室内高强度的综合判断与分析，极为耗时耗力，某些工作存在较大的安全风险。

多源遥感、北斗、5G、大数据等技术的发展带来了对地观测技术的革新，利用卫星遥感技术应对地质灾害也已成为了研究热点。通过对地质灾害类型的要素提取、分析与隐患综合判别，建立地质灾害大数据，开展地表形变及地灾动态演化规律研究，构建地灾易发性风险评价及预警体系，搭建地质灾害可视化监管系统，形成卫星遥感服务地质灾害治理工作机制。可为灾前调查、灾中动态监测和灾后修复提供可视化技术，大大节省自然资源信息提取与监测的人力成本，为防灾减灾和救灾工作提供重要参考，为地质灾害防治部门提供科学防治依据，全面提升自然资源精细化管理的能力，符合国家安全发展战略，理论与实际意义显著。

二、国内外研究现状、水平及发展趋势

上世纪60年代以前，学者们重点研究分析地质灾害隐患的孕灾因素、形成的机理、发育过程和规律。目前，对于各类地质灾害的预测预警、防控治理和地质灾害发生风险评估成为研究热点，并不断取得成效，应用到防灾减灾实际工作及研究中。二十世纪末，欧美以及日本等国的学者们最先将GIS技术遥感技术联合应用在地质灾害调查中。计算机技术和3S技术为地质灾害领域带来强劲发展，国内学者基于我国北斗卫星导航系统和高分遥感技术进行地质灾害预警的理论和方法研究，提出了基于空-天-地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警，应用“三查”体系对地质灾害进行早期识别和预警，多源遥感融合技术、高精度的三维可视化技术在地质灾害监测中逐渐开展。

随着现代信息技术的不断发展，地质灾害监测呈现多样化趋势，利用不同来源图像融合的传统融合框架及单一的风险评价方法已难以满足应用需求，传统技术方法在自然资源监测与评价过程中无法适用大规模、快速处理要求。人工智能、大数据、云计算在自然资源领域的应用刚刚起步，亟待解决的问题众多，如自动提取的角度、分类精度等问题，自然资源不同领域、不同区域等数据与业务逻辑的差异较大。因此，针对地质灾害发生的特点，利用多源遥感、地理信息等技术开展地灾全过程监测监管及风险评价成为发展需要及研究趋势。

三、拟解决的关键科技问题或主要技术指标

1）基于深度学习的典型地质灾害类型识别。以河南省典型地质灾害地为研究区，利用雷达遥感技术，结合GIS空间分析建立地质灾害识别规则，形成地质灾害影像解译最优识别方法。

2）基于长时空序列的地质灾害动态监测。反演分析不同地质灾害类型地表形变速率，揭示典型的地质灾害变形特征，为灾区中长期生态恢复跟踪监测、生态恢复措施的制定和及时调整提供决策支持。

3）基于多元技术耦合的地质灾害易发性评价及风险评估。针对河南省地质灾害特征，建立地质灾害易发性评价指标体系，开展地质灾害危险性和易发性评价，对地质灾害风险精准分区分级。

4）基于三维建模的地质灾害信息可视化。进行地质灾害隐患点三维建模和虚拟仿真环境的搭建，开发地质灾害三维可视化系统，对灾害隐患点进行空间可视化展示和全过程动态监管。

四、项目实施内容、期限及各阶段工作

本研究以多源遥感、地理信息、5G、大数据等科学理论为指导，研究并分析影响地质灾害发生的各类影响因素，广泛收集不同来源的相关数据，对多源数据进行预处理，开展地灾隐患识别技术研究，分析不同地灾类型的空间分布规律。基于多期多时相数据建立地质灾害长时间序列动态监测体系，实现地质灾害修复过程的动态监测。建立适用于研究区地质灾害易发性评价的指标体系，在此基础上对研究区地质灾害空间分布特征进行分析，并构建定量评价模型进行研究区地质灾害易发性评价。开展三维建模关键技术研究，结合智慧勘查技术，对地质灾害的动态演化、修复进程进行可视化监管。

项目实施周期为1年。工作计划如下：

2023年1月-2月：地质灾害历史资料收集整理，相关文献及关键技术研究，编制设计书；

2023年3月-4月：典型地质灾害区域现场调查、勘查与光谱采集，高精度遥感数据的预处理；

2023年5月-6月：地质灾害影像样本库建立，智能化识别关键技术研究与算法实现，典型地质灾害类型的遥感信息提取；

2023年7月-8月：地质灾害动态监测关键技术研究，地质灾害风险评价指标体系构建，地质灾害风险评价方法研究；

2023年9月-10月：地质灾害三维可视化、智慧勘查关键技术研究，地质灾害信息化监管系统开发；

2023年11月-12月：编制研究报告和相关附件、进行成果验收、公开发表本研究成果。

五、预期成果

项目主要形成如下成果：

1）地质灾害智能化解译样本库、数据库1套；

2）地质灾害风险评价指标体系、评估模型1套；

3）地质灾害动态监测专题产品1套；

4）地质灾害可视化监管信息系统1套；

5）成果报告1套；

6）申请/获得专利2-3项；

7）拟公开发表本研究成果论文2篇；

8）培养工程技术人员4-6名。