华测专题访谈

地质灾害监测系列

本期访谈对象：牛瑞卿 中国地质大学（武汉）地球空间信息研究所所长

在我国，崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的易发区面积达到712万平方千米，呈现风险隐患分布广，动态变化性强，地域分异性强的特点，是一大防治难题。而中国地质大学（武汉）地球空间信息研究所所长牛瑞卿教授是长年直面这项挑战的学者之一。以三峡库区地灾防治为起点，他见证了中国地质灾害防治模式的不断成熟，并从未停止在这一领域的思考与实践。

曾经：现实需要推动探索

大坝揽波涛，高峡出平湖。2003年，倾全国之力的三峡工程正式开始修建，同时也推开了我国地质灾害监测预警探索的大门。

彼时，原就是崩塌、滑坡等地质灾害多发区的三峡因建坝蓄水导致的水库水位变动迎来新的岸库失稳风险。在海内外关注下，时任总理朱镕基指示批款40亿元，成立了中国三峡库区地质灾害防治工作领导小组，并汇集一批专家及团队，形成了日后被视作领域内“黄埔军校”的研究队伍。同年，《国土资源部和中国气象局联合开展地质灾害气象预报预警工作协议》正式签订，一场不断推进的攻坚之旅自此开始。

由地表观测到传感与遥感的结合，再到物联网技术发展与地灾预警系统的算法开发，在国内，众多地质灾害防治技术的涌现与推广实际都以三峡为起点。如今，在这片奇险之地建立的地灾监测与预警体系更已成为全球地灾防治程度较高的成功案例。

就宏观层面而言，目前，我国已逐步形成具有特色的地质灾害防灾减灾体系模式：全国建立起县、乡、村、组四级群测群防体系，并不断促进监测技术装备集成化、智能化，提风险预警能力，初步构建了“人防+技防”的地质灾害监测预警新格局。作为从三峡库区这座地质灾害防治“黄埔军校”中走出的学者，牛瑞卿将中国地质灾害防治的发展速度看在眼里。在其心中，中国在该领域的相关实力现在已能够跻身全球第一阵营。这样的后来居上，一方面受我国地质灾害多发的紧迫现实推动，另一方面也无疑是多年来主动作为的可贵成果。

当下：人防技防有机结合

如要进一步谈论现如今的地质灾害防灾减灾体系，从“人防”到“人防+技防”的理念转变是绕不开的话题。

所谓“人防”，指近年来我国逐渐推广并实现全覆盖的群测群防体系，也即以人民群众和相关管理人员为主体，通过多种手段捕捉、监测灾害，并通过县、乡、村递进的管理格局落实防灾救灾的防治体系。而“技防”则是指通过多种高技术手段侦查识别崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝等地质灾害，并根据已有数据建立成熟的模型预测地灾风险，最终高精度地解决地灾隐患在何处及何时发生的问题。

在牛瑞卿看来，理解“人防+技防”的关键点在于“结合”而非“取代”。他表示，“两者之间可以形成互补的监测网络，但群测群防仍然是目前我国地质灾害监测体系中最重要的组成部分。”

据介绍，地质灾害易发区人民群众往往会自发通过埋桩、埋钉、贴片等多种简易方法对房前屋后及村庄周边的地质灾害展开观测。这些看起来略显质朴，却颇为有效的手段构成了早期的“群测群防”。此后，为了规范相关做法，形成群测群防工作的科学管理体系，推动管理责任到位，《地质灾害群测群防技术规范》编制形成，提高了人民群众防灾手段的科技层次与标准化。

截至采访进行时期，我国约有30多万名群测群防员，已基本实现全覆盖，为减少人员伤亡和财产损失、增强公众防灾意识和能力发挥了重要作用。

作为《规范》的主编者，牛瑞卿指出，如今的群测群防的体制管理“非常严密，且重视细节”。他举了若干例子：以“责任到家”为例，农村几乎每家每户都有防灾工作明白卡和避险明白卡，并需要签字表示知晓；以撤退工作为例，撤退路线已被全部规划好，每个灾害点都有同样大小、格式、内容与颜色的字体牌示，标出负责人与其联系电话，基层会进行应急演练，通过喇叭等多种手段引导群众避灾……如此种种规范设计，使以县为主体，由下至上的预警直通体系非常健全，追责明确，各级机构内应急的专家团队也能够在短期内迅速抵达灾害现场。

事实上，这些优势点出了“人防+技防”的另一种图景：并非单纯是人力手段与科技手段的结合，也可以是群测群防模式本身与科技手段的结合。“群测群防员可以携带小型、便携与智能的监测设备对野外特定风险区进行应急监测。”牛瑞卿提到，“这样就能弥补专业监测设备体积比较大，需要持续供电，成本较高，便捷性不足的问题。”

未来：技术服务双管齐下

谈及目前地质灾害监测领域的问题与发展前景，牛瑞卿的论述，从技术与服务两方面展开。

在技术方面，虽然目前已有的监测设备已能够综合运用微机电系统、光电/压电、北斗定位、窄带物联网等智能传感与传输技术，实现位移、倾角、土压力、雨量、含水率等多传感器多要素的信息获取，但牛瑞卿认为还远远不够。

以其研究方向为例，由于地表滑坡往往是灾害体内部量变积累到一定程度而质变的结果表现，牛瑞卿试图以计算机技术仿真灾害体内部的三维空间，由量变推测质变趋势，实现更精准的地灾监测与预警。这需要能够观测灾害体内部应力场和渗流场等内部变化，而目前的传感器鲜少能满足这些需求。同时，对复杂地表的观测，如南方一些植被覆盖的风险区，仍存在诸多问题与困难，理论拓展远远超过了已有的观测手段。

“现在传感器与遥感器种类还需要更加丰富，技术也需要更加先进。另外，监测硬件的成本虽然一直在降低，但仍旧太高，这也阻碍了防治工作的发展。”他说。

在物联网技术上，牛瑞卿认为传输观测数据的通讯技术未能协同发展，使用低速网限制了信息传输量和视频监测技术的应用，同时阻碍了野外数据观测。此外，虽然国内已提出空天地一体化的“三查”体系：首先借助于高分辨率的光学影像和InSAR识别历史上曾经发生过明显变形破坏和正在变形的区域，实现对重大地质灾害隐患区域性、扫面性的普查；随后，借助于机载LiDAR和无人机航拍，对地质灾害高风险区、隐患集中分布区或重大地质灾害隐患点的地形地貌、地表变形破坏迹象乃至岩体结构等进行详细调查，实现对重大地质灾害隐患的详查；最后，通过地面调查复核以及地表和斜坡内部的观测，甄别并确认或排除普查和详查结果，实现对重大地质灾害隐患的核查。但是多种观测手段的集成与融合仍在初步阶段，空天地一体化的同步问题仍是一个难题。从地灾监测到预警再到防治，需将从海量数据中推演完善的模型、算法与观念应用于实践，这需要多学科融合探讨解决方案，是一个长期过程，还需要科研人员的多年艰辛探索。反过来说，这也成为了企业与实验室密切合作的基础。

于此同时，牛瑞卿也提到了地质灾害防治工作中的企业服务面向。他表示，领域内的企业应考虑从单纯的软硬件供应商，逐步发展为能够在周期内提供整套服务的厂家——可以持续关注监测仪器的运行状态，甚至不断更新最新的数据、模型算法。“新型的合作模式应该是政府购买三到五年的服务，而企业工作人员不仅出售设备，同时承载服务体系、承担社会责任。”牛瑞卿说，“这样的模式一旦推广起来，速度会非常快，也可能会改变技术人员的构成以及高校科研院所的合作模式。”

本次访谈于2021年9月6日在武汉进行