韧性城市 | 中南建院自主可控地质灾害风险管控平台入选湖北省首批数字经济典型应用场景
城镇地质灾害风险评价
城市信息模型（CIM）基础平台是管理和表达城市立体空间、建筑物和基础设施等三维数字模型，支撑城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，是智慧城市的基础性和关键性信息基础设施。城市全生命周期管理（City Lifecycle Management）是智慧城市的高级阶段，是传统城市管理理念迈向数字化管理的标志。采用CLM的理念进行地质灾害防治和决策对我国实现地质灾害和地质环境的科学管理具有十分重要的意义。
在8月11日，湖北省首届数字经济应用场景发布会在武汉隆重举行。发布会聚焦数字经济应用场景建设需求、典型技术、解决方案和案例，湖北省首批杰出的数字经济应用场景展示一一呈现。中南建筑设计院独具创新魅力的“基于实景三维信息模型的地质灾害风险评价平台”荣登湖北省数字经济应用场景典型案例之林，并作为十大典型场景在会上由专屏展示。这一荣誉不仅是对中南建筑设计院对智慧城市持续探索的认可，更是湖北省数字经济蓬勃发展的生动见证。
湖北省首届数字经济应用场景发布现场
“基于实景三维信息模型的地质灾害风险评价平台”展示
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前 言
我国地域广阔，地质条件复杂多变，地质灾害频繁且分布广泛。这些地质灾害给人类社会和经济造成了巨大的威胁和损失，迫切需要进行地质灾害风险评价，为决策者提供关键的信息和数据支持，帮助他们合理规划和管理土地资源，避免在高风险区域进行建设，保障人民生命财产的安全。此外，地质灾害风险评价还能够为应急管理提供重要参考。通过及时准确地评估地质灾害的风险程度，可以制定相应的预警机制和应急预案，做好防灾减灾工作。
为了能够更加高效、及时地进行地质灾害风险评价及防灾减灾规划，中南建筑设计院股份有限公司工程数字技术中心结合《“十四五”国家综合防灾减灾规划》推出“地质灾害监测预警决策平台”，平台旨在整合先进的技术手段和科学方法，基于国产GIS软件进行二次开发，借助遥感、地理信息系统等技术手段，构建一个科学、高效、实用、具有完全自主知识产权的地质灾害监测预警决策平台。通过多源数据的采集与整合，平台可以及时准确地获取地质灾害相关的各项指标信息，并实现对地质灾害风险进行动态评估和预测。
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项目概况
万州区是三峡工程移 民任务最重的区，燕山乡隶属于重庆市万州区，地处万州区西南部，距万州区40公里，通过燕山互通公路与燕山高速口相连，交通较为便利，总面积56.4平方公里。依据《重庆市万州区燕山乡总体规划(2015-2030)》及现场实地调查，结合地质风险源及地质灾害的分布特征，确定了燕山乡移 民城镇地质安全评价工作区（以下简称“燕山乡工作区”）的范围，其中规划区面积0.54平方公里，工作区面积1.40平方公里。
燕山乡工作区范围
现场踏勘照片
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地质灾害监测预警决策平台介绍
根据应急系统生命周期模型，每一次的突发地质灾害事件都会在“预防一预警一应急一恢复”的大流程下进行螺旋式处理，实现事前规划预防、事中积极应对、事后恢复完善的闭环式的灾害应急处理，为日后的类似事件提供参考。
应急系统生命周期模型
基于此应急系统生命周期模型，地质灾害监测预警决策平台采用“4+1”结构，即四个功能模块+一个数据模块：首先对重庆市万州区移 民城镇的灾害点、三维地质模型等基础数据进行数据统计及可视化展示，通过基础数据进行空间分析得到风险预警数据，并进行相应的风险管理与响应。
地质灾害监测预警决策平台基本结构
基础数据模块
基础数据模块包含两部分，分别是基础图层和工具箱。
3.1.1基础图层
由于地质体的非均匀性，特性表现的难以预见性和环境条件的可改变性，使得地质灾害问题具有很强的不确定性，在决策上对信息高度依赖。目前，传统的确定性模型很难解决此类问题，给地质灾害的防治决策带来很大的实际困难。因此，本平台综合采用三维可视化技术、GIS技术以及遥感技术，融合三维地质信息模型、三维倾斜摄影、承灾体、灾害体、钻孔及野外调查点等六大类数据，建立研究区地上地下一体化的实景三维信息模型，为预测预警提供了精确信息。
基础图层展示图
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3.1.2工具箱
工具箱汇集了模糊查询点位、测量、天气模拟、高程分析、视点分析以及日照分析等六大功能，有助于用户轻松进行多样化分析，优化决策流程。
工具箱展示图
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空间分析模块
空间分析模块是该平台的核心功能之一，共包含坡度分析、坡向分析、山体阴影、曲率分析、地形起伏度、栅格计算器、地形转栅格和分区统计8个分析功能，将空间分析功能从传统的客户端迁移至平台端，实现了轻量化的目标。用户无需安装繁琐的客户端软件，只需通过浏览器即可随时随地访问和使用这些功能。其次，平台端的空间分析模块还实现了数据的互通与共享。用户可以方便地上传和管理各类地质灾害空间数据，包括地形图、遥感影像等，实现数据的集中管理和快速检索，为决策提供更加全面和准确的支持。
空间分析模块功能展示（以坡度分析为例）
预测预报模块
预测预报模块是平台的核心，集风险评价与内涝仿真于一体。其中风险评价功能基于斜坡单元通过机器学习算法与层次分析法的耦合，结合地质灾害发生频率密度-规模分布曲线和区域承灾体的属性和分布位置情况，得到地质灾害风险评价分区结果，旨在为当地提供高效精准的地质灾害风险评价，为决策者提供科学依据，实现灾害防范与资源合理配置，保障区域安全发展。
风险评价模块功能示意图
内涝仿真功能通过构建燕山洪涝模型并开展内涝积水模拟分析，得到50a一遇长历时(48h)暴雨情景下研究区积水深度随时间变化的仿真结果。可精细化应对极端降雨，减轻灾害影响，助推城市健康发展。
内涝仿真模块功能示意图
应急指挥模块
应急指挥模块是该平台中一个关键的功能模块，旨在根据地质灾害的预警结果，进行应急指挥路线的规划和执行，通过实时监测和分析，指导不同阶段的救援和疏散工作，提高应急响应效率。该模块根据对地质灾害风险预警数据的分析和评估，规划最佳的应急指挥路线，提高救援和疏散工作的效率和准确性。同时，基于实时的数据监测和分析，指导救援人员在不同阶段采取相应的措施，最大限度地减少灾害带来的损失和伤害。并且通过信息共享和协同机制的支持，促进各部门、单位和人员之间的协作，形成合力，提高应急响应的整体效能。
应急指挥模块功能示意图
数据监测模块
数据监测模块是进行灾害预警的必要前提，该模块主要负责实时获取监测数据，采用全自动深部位移监测+卫星影像+物联网的监测手段，首先在监测点布设专业的位移传感器和监测设备，可以实时监测地下岩层和地表的位移情况，并通过物联网技术将实时的监测结果反馈到平台端，为预警系统提供及时的数据支持。物联网技术的应用不仅提高了监测的效率和精度，还减少了人工干预的需求，提高了预警系统的可靠性和稳定性。通过实时监测和分析地质灾害相关数据，我们可以及时预警并响应潜在的地质灾害风险，为决策者提供全面、准确的信息，帮助他们做出科学合理的决策，最大程度地减少地质灾害带来的损失。
数据监测模块功能示意图
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结语
地质灾害监测预警决策平台是一个综合性、智能化的工具。通过采用先进的技术和理念，平台能够实现基础数据的统计和可视化展示，并且建立了地上地下一体化三维信息模型。基于建立的三维信息模型，采用人工智能机器学习相关算法，搭建多维信息融合的地质灾害风险评价体系来进行空间分析和风险预警，支持风险管理与响应。它不仅提高了地质灾害防治的效率和准确性，还为决策者提供了科学、准确的信息，推动我国地质灾害和地质环境的科学管理。在未来，我们将不断完善和优化这个平台，引入更多先进技术和算法，提高地质灾害监测预警的准确性和及时性。相信该平台的应用将在未来发挥更大的作用，保障人民生命财产安全，促进城市可持续发展。
研发团队：
张慎、唐扬、张宇、张玉洁、张诗慧、贾雨霏、望晓尉、许文洁、邵珊珊、罗江林
