一种城市地质安全风险智慧监测预警系统技术方案

本发明专利技术公开一种城市地质安全风险智慧监测预警系统，包括城市地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统、地面沉降与地面监测系统、岩溶塌陷监测系统、浅层气灾害监测系统、区域地下水监测系统与安全风险评价系统；本发明专利技术不但监测地面高程、地层物性、土层形变、地层应力、地下水水位(水头)水温、水化学成分等要素，还将空

【技术实现步骤摘要】
一种城市地质安全风险智慧监测预警系统


[0001]本专利技术涉及城市地质监测技术，具体涉及一种城市地质安全风险智慧监测预警系统。

技术介绍

[0002]随着国民经济的高速发展，一些城市的建筑达到了前所未有的建筑高度、密度和大容积率，也造成了地面交通拥堵、环境恶化、土地资源紧张等一系列城市问题，随着一系列城市问题的出现，近年来，城市地质安全事故频发，严重威胁城市安全和可持续发展以及人民群众的生命财产安全。
[0003]加强地质安全事故的监测，进行城市地质事故监测与预警体系建设的规划，在监测基础上，实现对城市地质安全的治理与对地质环境的保护，不仅是防灾减灾的需要，而且也是国家经济社会可持续发展、保护生态环境和进行生态环境建设的最基本的保障，是一项重要的基础性和公益性的国家地质工作，因此建立城市地质监督预警体系十分重要，然而目前没有相对成熟的一体化集成智慧监督预警体系，城市地质安全风险预警以单一风险预警为主，风险预测存在落后性，尚未考虑城市中多风险出现时的中和集成预警以及风险处理。在仅考虑单风险的处理的情况下，“以人为本”、专业服务功能与公众服务功能并重等基本理念未被良好落实，无法全方面监测城市的地质安全情况。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种城市地质安全风险智慧监测预警系统，本专利技术围绕城市存在的地面沉降、基坑失稳、地面塌陷、岩溶塌陷、浅层气灾害等地质安全风险，提出空
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地一体化集成城市地下智慧感知技术方法，改善目前仅对单一地质灾害进行预警以及评价的现状，以实现综合一体化预警。
[0005]技术方案：本专利技术的一种城市地质安全风险智慧监测预警系统，包括地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统F1、地面沉降与地面塌陷监测系统F2、岩溶塌陷监测系统F3、浅层气灾害监测系统F4以及区域地下水监测系统F5五个子系统；
[0006]首先，地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统F1采集中心城区主干道路的地下空洞指标X1，地面沉降与地面塌陷监测系统F2探测城市区域性地面高程X2、地面沉降速率X3和深地下水位埋深X4；岩溶塌陷监测系统F3监测城市隐伏岩溶地区的岩溶影响力范围X5、上覆盖层厚度X6和上覆盖层结构X7；浅层气灾害监测系统F4采集城市浅层区的气压和气体数据X8；区域地下水监测系统F5监测城市区域地下水富水性数据X9、浅地下水位埋深X10和地下水位年变化X11；
[0007]然后，基于上述11个指标采用专家
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层次分析法判别城市地质安全风险严重程度：利用专家
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层次分析法列出上述所有数据X1～X11之间的因子判别矩阵，以及五个子系统内各自的判别因子的判别矩阵，接着进行权值判别，随后利用经验以及规范中的易发判断值确定权值分级表；
[0008]最后，基于上述11个监测指标形成多场多参量空
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地一体化城市安全风险感知系统，定时掌握地质体和重要地质风险要素的状态和变化特征，基于监测数据，对不同安全风险的易发等级进行判别，根据判别结构进行预警，基于“数据监测
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风险评估
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分析排查
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分级预警
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的地质安全防控标准体系，当11个指标监测中出现3个及以上中易发性情况或出现任何高易发状况，则进行预警，在处理地质安全风险时根据权值判别分析表所得出的权值大小，进行处理优先级的判别，即权重越大越优先处理。
[0009]进一步地，所述地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统F1中设有分布式光纤声波传感DAS、绿色气枪震源、地质雷达、智慧路灯分布式地球物理探测模块和被动源面波；
[0010]所述分布式光纤声波传感器DA监测地下震动与声音的产生，提取该监测位置不同时刻的干涉信号并调解，以实现对地下地质结构的结构动态监测；所述绿色气枪震源通过将枪体的高压空气瞬间释放产生机械振动而激发地震波，以实现地质结构探测的绿色化；所述地质雷达通过发射的脉冲电磁波讯号与其反射信号判断探测目标位置与距离；通过智慧路灯分布式地球物理探测模块路灯工作的同时对实现地球物理探测数据的收集；所述被动源面波在一段时间内连续接收地震或者随机噪声信号进行探测研究。
[0011]进一步地，所述地面沉降与地面塌陷监测系统F2中设有干涉雷达InSAR、GPS、光纤传感器、位移传感器和水位水温传感器；
[0012]所述岩溶塌陷监测系统F3中设有GPS、光纤传感器、位移传感器和水位水温传感器；
[0013]所述浅层气灾害监测系统F4中压力传感器、光纤传感器和气体传感器；
[0014]所述区域地下水监测系统F5中设有地下水综合传感器；
[0015]其中，所述干涉雷达InSAR对观测位置的两幅复数值影像数据进行相干处理，以获取平原区高程信息的技术；所述GPS提供监测位置的地理位置；所述位移传感器监测浅层地下土层的形变；所述水位水温传感器监测地下水位与水温；所述压力传感器监测浅层气赋存区的气压及其变化；所述光纤传感器监测浅层气赋存区的气体浓度；所述地下水综合传感器监测地下水水位、水温、水质的动态变化。
[0016]有益效果：本专利技术基于InSAR、地球物理综合探测、三维激光扫描、分布式光纤、智能传感等技术的地下智慧感知系统构建方法，通过监测地面高程、地层物性、土层形变、地层应力、地下水水位(水头)水温、水化学成分等要素的空
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地一体化集成城市地下智慧感知技术方法，掌握重要地质安全风险要素的状态和变化规律，并对城市地质安全风险防控进行预警，突出以人为本，全面、协调、可持续的发展和人口、资源、环境协调发展的一系列政策。紧密结合经济社会发展规划的总体目标和要求，充分认识城市地质事故监测预警体系建设的重要性和紧迫性。且从实际出发，尊重自然规律和经济规律，正确处理长远与当前、整体与局部的关系，依靠科技进步，运用新思路、新理论、新技术、新方法，实现对地质灾害的有效监控和预报预警，为我国地质灾害防治、地质环境保护和资源环境的可持续利用提供有力支撑。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体系统结构示意图；
[0018]图2为本专利技术一实施例中专家
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层次分析法示意图；
[0019]图3为本专利技术一实施例的城市3D模拟展示图；
[0020]其中：1、对地高光谱探测；2、InSAR地表形变监测；3、绿色气枪震源；4、基岩标分层标监测；5、智慧路灯分布式地球物理探测技术；6、岩溶区上覆盖层应力、应变、地下水监测；7、岩溶区；8、用于监测潜水层的综合地下水传感器；9、高精度GPS；10、用于承压含水层的综合地下水传感器；11、分布式光纤声波传感器；12、浅层地表；13、潜水层、14、软土层；15、承压含水层；16、基岩层。
具体实施方式
[0021]下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市地质安全风险智慧监测预警系统，其特征在于：包括地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统F1、地面沉降与地面塌陷监测系统F2、岩溶塌陷监测系统F3、浅层气灾害监测系统F4以及区域地下水监测系统F5五个子系统；首先，地下地质结构动态变化潜在安全风险监测系统F1采集中心城区主干道路的地下空洞指标X1，地面沉降与地面塌陷监测系统F2探测城市区域性地面高程X2、地面沉降速率X3和深地下水位埋深X4；岩溶塌陷监测系统F3监测城市隐伏岩溶地区的岩溶影响力范围X5、上覆盖层厚度X6和上覆盖层结构X7；浅层气灾害监测系统F4采集城市浅层区的气压和气体数据X8；区域地下水监测系统F5监测城市区域地下水富水性数据X9、浅地下水位埋深X10和地下水位年变化X11；然后，基于上述11个指标采用专家
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层次分析法判别城市地质安全风险严重程度：利用专家
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层次分析法列出上述所有数据X1～X11之间的因子判别矩阵，以及五个子系统内各自的判别因子的判别矩阵，接着进行权值判别，随后利用经验以及规范中的易发判断值确定权值分级表；最后，基于上述11个监测指标形成多场多参量空
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地一体化城市安全风险感知系统，定时掌握地质体和重要地质风险要素的状态和变化特征，基于监测数据，对不同安全风险的易发等级进行判别，根据判别结构进行预警，基于“数据监测
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风险评估
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的地质安全防控标准体系，当11个指标监测中出现3个及以上中易发性情况或出现任何高...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢怀学，于博帆，葛伟亚，华健，马青山，雷廷，王睿，
申请(专利权)人：中国地质调查局南京地质调查中心华东地质科技创新中心，
类型：发明
国别省市：