先进遥感装备保驾滑坡救援

杨晓琳++马海涛++王彦平++乞耀龙++李湖生

2015年12月20日11时40分，广东省深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生渣土受纳场堆填体滑坡事故，中国安科院紧急召集专业人员并携带遥感装备赶赴救援现场，为分析事故原因、提高救援效率和保障救援人员安全提供了科学依据，为救援工作有序进行提供了可靠保障。

2015年12月20日11时40分，广东省深圳市光明新区凤凰社区恒泰裕工业园发生渣土受纳场堆填体滑坡事故，造成了重大人员伤亡和财产损失。此次滑坡覆盖面积约38万m2，造成33栋建筑物被掩埋或不同程度受损，截至2016年1月28日，已发现73名遇难者。事故发生后，为了尽快救出被埋群众，避免救援过程中发生二次事故，按照国家安全监管总局指示，中国安全生产科学研究院（以下简称“中国安科院”）紧急召集相关专业人员，由院长张兴凯领队，于12月21日抵达事故现场。（见图1）

救援难点

抵达现场后，中国安科院团队立即投入救援工作，在经过反复勘查滑坡现场以及和应急救援指挥部交流后，发现此次救援主要面临以下两个方面的困难：

其一，本次滑坡覆盖面积广，规模罕见。给救援人员在如此大范围区域准确的定位掩埋建筑物和搜救被困人员带来巨大挑战；此外，堆积体厚度深，平均厚度数米以上，有的甚至深达十几米，给掩埋建筑探测造成很大困难，这样的深度本身也会给救援人员带来危险。

其二，根据滑坡体内部勘查情况，虽然滑坡主轴能量已基本释放，残余边坡基本趋于稳定，但土质较为松散，残余边坡尚有几十米的高度差，且边帮受雨水冲刷严重，局部有积水和淤泥。此外，受纳场上部无截洪沟，右帮山体有地表径流直接灌入滑坡坑内，边缘有大量裂缝，最大宽度超过十几厘米。严重威胁残余边坡下方救援和施工人员的安全，必须重视二次滑坡灾害隐患。

针对上述难题，中国安科院救援团队制定了如下方案：首先，对滑坡现场进行全面测绘，计算滑坡及残余体面积和土方量，在此基础上，对掩埋建筑物进行深层探测，为精准施救提供科学依据，提高救援效率；其次，对残余边坡二次滑坡的隐患进行远程24 h实时监控，制定预警策略和机制，一旦发现危险情况及时报警，保障其上治理施工人员和下方救援人员的安全。

为此，中国安科院紧急调派三维激光扫描仪、探地雷达和边坡雷达3套先进的遥感设备前往现场，并将成员分成地形测绘、掩埋建筑探测、滑坡残余体边坡监测3个救援小组。在云南省安监局、云南省应急办公室、昆明铁路应急办公室和新铁物流的协调和帮助下，救援小组于22日凌晨将正在铁路货运途中前往云南昆明开展边坡监测任务的边坡雷达中途转运至深圳。

在此次救援过程中，这些先进的专业装备为分析事故原因、提高救援效率和保障救援人员安全提供了科学依据，为救援工作有序进行提供了可靠保障。

保障救援的利器——遥感设备

本次救援中所使用的遥感设备分别工作在电磁波谱的不同波段，利用不同波段电磁波和物质相互作用的不同特点，实现各自的遥感探测功能。

三维激光扫描仪

本次救援采用的三维激光扫描仪为一台先进的进口设备，工作在近红外频段，测程2 km，单点精度8 mm，每秒8 800点，360°视角，可以快速测量现场三维地形。

三维激光扫描仪属于光学遥感技术，利用激光测距的原理，通过高速激光扫描测量的方法，可以快速、大量地采集空间点位信息和反射率、纹理等信息，配合GPS空间定位系统，可以用于获取被测目标表面的高精度高分辨率数字地形模型。

探地雷达

本次救援采用的探地雷达是我国自主研制的最新型地质雷达，工作频率50 MHz，可以快速探测10～20 m厚松散土层下建筑物的位置。

探地雷达又称地质雷达，通过天线连续拖动的方式向地下发射高频电磁波，电磁波信号在物体内部传播时遇到存在电性差异（如介电常数差异）的介质界面时，发生反射、透射和折射。界面两侧介质的介电常数差异越大，反射的电磁波能量也越大，反射的电磁波被与发射天线同步移动的接收天线接收后，通过雷达主机精确记录反射回的电磁波的双程走时、振幅与相位等运动特征，获得地下介质的断面扫描雷达图像，通过对雷达图像进行处理和图像解译，达到识别地下目标物的目的。

边坡雷达

本次救援采用的边坡雷达（S-SAR）是中国安科院自主研发的高新技术产品，也是国家安全生产监督管理总局“四个一批”项目、北京市科技计划课题和国家“十二五”科技支撑计划的科研成果。能够对露天矿边坡、排土场边坡、尾矿库坝坡、水电库岸和坝体边坡、山体滑坡、大型建构筑物的变形、沉降等实施大范围连续监测。其工作频段为KU波段，形变测量精度0.1 mm，图像分辨率为0.3 m（距离向）×3 mrad（方位向）。

边坡雷达，是基于地基合成孔径雷达差分干涉测量技术的，边坡位移微波遥感监测预警系统。相比于传统的全站仪、GPS等监测手段，具有全天时、全天候、大范围区域、远距离、高精度、无人值守24 h实时监测的技术优势，可广泛用于重要工程安全保障、健康评估和应急抢险，对各种坍塌和滑坡灾害进行预警预报。

现场监测

中国安科院的救援团队，利用这些“秘密武器”在救援现场完成了哪些任务呢？

地形测绘和土方量计算

三维激光扫描仪抵达现场后，在现场救援指挥部协调下，中国安科院地形测绘小组选取通视制高点15处，对滑坡区域边缘和内部进行了三维数据采集，共采集3 777万点云数据。（见图2）

通过对上述数据分析和处理，建立了事故发生后全区域的三维地形模型；通过调取事故发生前最新的滑坡区域地形实测图纸和红坳采石场地形实测图纸，建立了事故发生前的三维地形模型。（见图3）

经过对比分析，测得滑坡覆盖面积约为38万m2，南北长700 m，北部宽600 m，南部宽180 m；滑坡残余体体积约为300万m3。

掩埋建筑探测

由于滑坡体规模大、速度快，地表原有建筑被冲毁掩埋，且掩埋较深，在被掩埋冲毁建筑地下位置不明的情况下，要想实现精准施救十分困难。使用探地雷达对建筑物可能存在的位置进行探测，为救援工作指明重点挖掘区域，提高搜救效率。（见图4）

根据现场实际情况进行分析，覆土层下方出现强反射能量的情况有两种，一种是地下介质含水量增大，另一种就是地下可能掩埋有建筑物。为确认雷达探测出的异常体是否为建筑物，指挥部协调考古专家携带洛阳铲配合测定。

在此次应急救援中使用探地雷达累计探测7片区域，共布置测线35条，发现异常点15处。在这些异常点中，实际开挖5处，有4处揭露建筑并在其中一处建筑中发现遇难者遗体。

滑坡残余体24 h实时监测

边坡雷达于22日运抵滑坡现场后，立即开始对滑坡残余体的实时监测工作。

监测期间，现场出现连续降雨，监测区域最大形变值明显增大，监测小组向指挥部提出建立警报系统的建议并得到采纳；同时和地质测量队全站仪监测数据保持互通，综合研判、综合设置三级预警响应，分别对应加密观测、报告指挥部和启动警报三种措施。（见图5、6）

监测期间，小组成员24 h连续值守，每10 min获取一组数据，每1 h研判一次情况，每6 h完成一份报告，报指挥部和监测预警组。边坡雷达共监测120 h，获取近600条14 GB数据，提交监测报告17份。

总结与思考

在事故救援的关键时刻，中国安科院借助边坡雷达等先进技术手段和装备，对滑坡现场进行了三维地形测绘和土方量的估算，分析了滑坡发生时的速度和方向，对掩埋建筑物进行了预估和探测，对滑坡残余体开展了连续120 h的实时监测。这些工作为灾情研判提供了技术支撑和科学依据，有效避免了救援过程中发生二次滑坡灾害，保障了救援人员安全，确保救援有序高效进行。

目前，随着我国经济建设和资源开采不断深入，塌陷、滑坡、崩塌、泥石流等自然灾害和城市渣土堆场、垃圾堆场等人工边坡生产安全事故风险增大，使得事故预防和应急救援面临着极为严峻的形势。同时，在此类事故的应急救援队伍和装备建设方面，基础相对薄弱，存在人员专业素质不高、救援装备和手段落后、救援安全保障支撑不足等问题。建议在“十三五”期间提升我国滑坡、坍塌等事故的监测预警和应急救援科技装备水平，加强人员培训和演练，更好地发挥科技人员和专家队伍在应急救援中的作用。

编辑 赵 原