將地質災害監(jiān)測與三維可視化及地理信息系統(tǒng)相結合，建立了基于網絡三維地理信息系統(tǒng)的地質災害遠程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了基礎地理信息數(shù)據、災害數(shù)據、監(jiān)測數(shù)據的綜合呈現(xiàn)。通過中國移動MAS平臺實現(xiàn)災害信息的自動查看和報警，為地質災害指揮決策提供科學支持。

我國是世界上地質災害頻發(fā)的地區(qū)之一。地質災害的監(jiān)測預警和防治管理的核心是基于遙感技術RS（Remote Sensing）、地理信息系統(tǒng)GIS（Geography Information System）和全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）及地質災害監(jiān)測技術，實現(xiàn)分布于不同部門和網絡節(jié)點的多源空間數(shù)據、時態(tài)數(shù)據、屬性數(shù)據的高效管理、共享、綜合分析和利用，為地質災害防治工作服務，為各級政府部門、災害監(jiān)測預警和防治管理部門及其決策人員、科學研究和社會公眾服務。

達州市位于四川省東北部，大巴山南麓。達州市地勢東北高（大巴山區(qū)），西南低（盆地丘陵區(qū)）。山地占幅員面積的70.70%、丘陵占28.10%、平地占1.20%。達州市河流主要屬長江支流的嘉陵江水系。達州市地質災害高易發(fā)區(qū)主要集中分布在東北部大巴山中山峽谷地帶、西南部低山深丘地帶、東南部華鎣山以及人類工程活動的集中區(qū)域。截止2008年底，經調查統(tǒng)計全市范圍內共計1 781處地質災害隱患點，其中滑坡1 555處，崩塌147處、不穩(wěn)定斜坡49處、塌陷29處，其他災害7處。根據地質災害危害程度的大小，以全市7個縣（市、區(qū)）歷年防災預案和已開展的地質災害調查與區(qū)劃成果確定的重大地質災害危險（隱患）點為基礎，結合市國土資源局歷年調查了解的重大地質災害點危害情況和2008年汛期檢查情況，確定9個主要地質災害危害點納入市級地質災害防災預案，并就其發(fā)展變化趁勢進行預測分析。

InfoEarth iTelluro是一款高效、穩(wěn)定的網絡三維地理信息系統(tǒng)平臺，為地質災害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺技術。“達州市地質災害遠程監(jiān)控系統(tǒng)工程”基于iTelluro技術和短信服務器（MAS）技術，結合專業(yè)監(jiān)測、群測群防、視頻監(jiān)測等技術，實現(xiàn)了面向達州地質災害預警的三維GIS平臺。達州地質災害預警子系統(tǒng)，實現(xiàn)了達州地質災害預警系統(tǒng)、MAS 短信系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)的無縫集成，取得了良好效果。

1 InfoEarth iTelluro體系結構

InfoEarth iTelluro由中國地質大學（武漢）研制開發(fā)，是面向地學領域的一款網絡三維地理信息可視化平臺，它采用面向Internet的分布式計算技術和三維可視化技術，支持跨區(qū)域、跨網絡的復雜大型網絡三維應用系統(tǒng)集成，為地質災害防治管理、決策和信息發(fā)布提供了統(tǒng)一的解決方案和平臺技術。

InfoEarth iTelluro基于主流技術平臺.NET開發(fā)，產品開放性好、架構靈活、三維功能和GIS功能強大、支持TB級海量、多源（包括DEM、DOM、DLG、三維模型數(shù)據和其他專題數(shù)據）數(shù)據一體化管理和快速三維實時漫游功能，支持三維空間查詢、分析和運算，可與常規(guī)GIS軟件集成，提供全球范圍基礎影像資料，可方便快速構建三維空間信息服務系統(tǒng)，亦可快速在二維GIS系統(tǒng)完成向三維的擴展。

InfoEarth iTelluro的三維客戶端GlobeEngine采用全組件化開發(fā)，通過應用工業(yè)標準的組件化技術，使得GlobeEngine可以嵌入任意客戶端，與其他業(yè)務系統(tǒng)無縫集成；甚至可以實現(xiàn)嵌入瀏覽器，作為Web應用程序的一部分。

2 系統(tǒng)設計

2.1開發(fā)環(huán)境

本系統(tǒng)基于iTelluro三維GIS平臺，以Microsoft.Net 2.0為開發(fā)平臺，選用C#語言，Web服務器采用IIS，在線數(shù)據通信部分在.Net平臺使用C/S模式開發(fā)；系統(tǒng)的后臺數(shù)據庫選用Microsoft SQL Server 2005 Express，監(jiān)測數(shù)據存儲在PostgreSQL數(shù)據庫中。

2.2 系統(tǒng)體系結構

整個系統(tǒng)包括客戶端、服務器端和數(shù)據庫3個部分，系統(tǒng)體系結構圖如圖1所示。

客戶端是整個系統(tǒng)功能實現(xiàn)的關鍵部分，它將服務器端通過http協(xié)議返回的空間數(shù)據（遙感影像和DEM、行政區(qū)劃、災害數(shù)據、基礎地理等）展示給用戶。

服務器端基于Web服務，由.net和ASP.net開發(fā)，通過http協(xié)議向客戶端提供功能和數(shù)據，通過iTelluro Server向系統(tǒng)服務器端提供空間數(shù)據服務、分析及查詢服務。

系統(tǒng)數(shù)據庫選用SQL Server 2005 Express。三維空間數(shù)據采用iTelluro自有的三維數(shù)據引擎保存。iTelluro基于改進的橢球四叉樹空間索引DHEQT（Distributed Hash Table based Ellipsoidal Quadtrees）技術，可以實現(xiàn)10 TB數(shù)據的高效存取和索引（已在三峽庫區(qū)地質災害預警指揮系統(tǒng)中成功應用），為海量空間數(shù)據及大尺寸圖像在網絡上快速瀏覽提供保障。監(jiān)測數(shù)據和其他通過文件形式保存的數(shù)據不做改變，通過適配器模式，應用相應的調用接口進行數(shù)據讀寫。

2.3 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)包括三維地理信息、災害數(shù)據管理、信息瀏覽查詢、短信報警及用戶身份權限認證五大功能模塊，如圖2所示。

（1） 三維地理信息模塊。包括基本的GIS功能：對各類影像數(shù)據、矢量數(shù)據及標注圖層進行管理，地圖的放大縮小、漫游，距離量測、面積量測和體積量測，POI信息點查詢定位，飛行和定位路線的錄制，坡度、坡向信息以及地形坡面分析。

系統(tǒng)集成了基礎地理、基礎地質、災害易發(fā)性分區(qū)、防治規(guī)劃等數(shù)據，以上數(shù)據分別來自WMS、ArcIMS等數(shù)據源，可為地質災害防治管理、決策提供基礎數(shù)據，圖3為加載了災害易發(fā)性分區(qū)圖的系統(tǒng)運行界面。

（2）災害數(shù)據管理模塊。主要針對達州市1 781處地質災害隱患點及9處重點防御監(jiān)測點，建立其屬性信息數(shù)據表并與地理信息相關聯(lián)，實現(xiàn)在三維視圖中的查詢、編輯。其中，災害點管理包括空間信息管理、屬性信息管理、群測群防信息管理和“地質災害主要危險點防御預案表”的錄入、查詢以及備份。監(jiān)測點管理內容包括監(jiān)測點空間信息、屬性信息和監(jiān)測設備信息（每個監(jiān)測點安裝有一臺雨量計、一臺裂縫位移測量儀和兩部視頻監(jiān)控紅外攝像機）等。

（3）信息瀏覽查詢模塊。用戶可以在三維視圖上通過點選相應的災害點或監(jiān)測點進行信息查詢，也可以通過關鍵字查詢定位地標信息以及災害信息。同時，可以查看監(jiān)測儀器的實時和歷史數(shù)據。雨量計監(jiān)測數(shù)據分別以日降雨量和小時降雨量為單位統(tǒng)計為柱狀圖；裂縫位移測量儀監(jiān)測數(shù)據統(tǒng)計顯示為曲線圖；監(jiān)控視頻查看窗口能夠顯示監(jiān)測點的實時圖像，這樣即使是在中心機房也能全面系統(tǒng)地了解各個災害點和監(jiān)控點的詳細情況。

（4） 短信報警模塊。通過移動MAS服務器，系統(tǒng)使用者可以以手動方式發(fā)送目標短信內容至目標聯(lián)系人，同時，短信自動報警模塊會將實時監(jiān)測預警數(shù)據通過短信方式及時有效地發(fā)送到預先設置的職能部門領導及辦事人員的手機終端上，以提高報警的精確度和及時性。

（5） 用戶身份權限認證模塊。包括權限認證和用戶管理兩個部分。用戶需要登錄才可以使用該系統(tǒng)，各個功能模塊也需要登錄后才可用。已登錄用戶可以添加、刪除、編輯和設置其屬性信息。

2.4 監(jiān)測數(shù)據與三維地理信息系統(tǒng)集成

裂縫位移測量儀和雨量計在前端采集到的數(shù)據通過GSM網絡發(fā)回到監(jiān)測中心服務器，監(jiān)測中心服務器采用PostgreSQL數(shù)據庫存儲全部監(jiān)測數(shù)據。當系統(tǒng)客戶端要查看監(jiān)測信息時，則向系統(tǒng)服務器端請求統(tǒng)計圖表頁面，服務器端使用Npgsql庫遠程連接訪問監(jiān)測數(shù)據庫，并查詢相應監(jiān)測信息進行統(tǒng)計和顯示。這樣為多來源監(jiān)測數(shù)據的新增、更新、刪除提供了便捷的方法和接口。

監(jiān)控視頻圖像通過專用光纖傳輸至視頻中心服務器，三維地理信息系統(tǒng)客戶端通過向服務器端請求，調用視頻設備控件，則可查看到實時監(jiān)控圖像。

2.5 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于網絡三維地理信息系統(tǒng)和MAS的達州地質災害遠程監(jiān)控系統(tǒng)對達州市1:10 000航拍影像圖、達州市地質災害易發(fā)分區(qū)圖、達州市地質災害防治分區(qū)圖進行分析與處理，實現(xiàn)了該地區(qū)的三維可視化。在此基礎上建立災害點監(jiān)測點屬性數(shù)據庫，可以對所有地質災害隱患點進行屬性信息查詢和編輯，同時結合監(jiān)測儀器和監(jiān)控設備實現(xiàn)監(jiān)測點的遠程實時監(jiān)控預警。圖 3是系統(tǒng)運行的主界面，圖 4為監(jiān)測點實時雨量、位移監(jiān)測數(shù)據及監(jiān)控視頻的查看界面。

3 MAS功能和短信預警

短信報警根據用戶預先設定的不同級別（按照地質災害危險程度分為橙色、紅色、$、綠色、藍色5個等級）的報警閾值，系統(tǒng)提供Windows服務對監(jiān)測數(shù)據庫進行實時查詢和分析，一旦監(jiān)測數(shù)據通過報警模型計算，達到對應的報警閾值，即通過中國移動MAS服務器發(fā)送實時危險情況到相關負責人的手機終端，實現(xiàn)遠程監(jiān)測預警。短信自動報警運行流程圖如圖5所示。

如圖5所示，短信自動報警運行流程可以劃分6個步驟：①用戶分等級、分設備設置報警閾值及相關責任聯(lián)系人；②創(chuàng)建Timer對象，從配置文件讀取報警運行時間間隔并創(chuàng)建報警器控件（需要報警的設備、報警級別、報警閾值、報警聯(lián)系人）；③獲取監(jiān)測數(shù)據庫中的最新數(shù)據，并判斷前次報警后是否還有新數(shù)據，如果有新數(shù)據則進入下一流程；否則結束此次報警進入下一次報警邏輯；④進行報警計算，計算模型包括雨量和位移，如果計算結果超過報警閾值則進入下一流程；否則進入下一報警邏輯； ⑤通過MAS短信服務器把報警短信發(fā)送至相關責任人，寫發(fā)送記錄到數(shù)據庫；⑥進入下一次報警邏輯階段，當時間間隔到達用戶設定的報警邏輯時間間隔，則進入流程③）。

達州市地質災害遠程監(jiān)控預警三維地理信息系統(tǒng)，是基于基礎地理信息、地質災害數(shù)據庫、監(jiān)測設備信息、監(jiān)測數(shù)據庫等數(shù)據庫及短信平臺，并結合三維地理信息技術和地質災害專業(yè)監(jiān)測技術實現(xiàn)的地質災害監(jiān)控預警系統(tǒng)。

系統(tǒng)運行于Internet互聯(lián)網絡環(huán)境下，系統(tǒng)的建立和使用提高了達州市區(qū)域地質災害防治、監(jiān)測、預警技術水平，在2009年夏季的汛期防治工作中起到了重要作用。本系統(tǒng)對我國地質災害防治信息化建設具有一定的示范價值和現(xiàn)實意義。