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机器视觉技术在地质灾害监测预警中的

应用

摘要：随着机器和物联网技术的快速发展，过去使用的贴片、刷漆、埋桩等

方式逐渐被取代，发展为由大量的传感器构成的检测网络。常用的监测技术包括

地表变形监测、环境因素监测、内部变形监测、巡视监测以及自动化监测技术。

各种方法和技术都有其局限性，相对于地质灾害的普通监测来说，自动化的监测

具有更大优势，可自动化采集监测数据，不受时间、天气影响；可对野外监测点

实现远距离监测和遥控，节约人员成本，为难以达到的地区提供便利；可实现监

测数据的实时信息处理，异常及时反馈；可结合预警算法，实现超过预警值时自

动报警。目前，在选择监测点、检测方式、预警成效上还有待加强，智能化、实

时化的灾害预警急需加快开发和应用。

关键词：机器视觉技术；地质灾害监测预警；应用

前言

加强地质灾害监测，进行全国地质灾害监测与预警体系建设的规划和实施，

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的基本保障，是一项

重要的基础性和公益性的国家地质工作。地质灾害主要包括崩塌、滑坡、泥石流、

地面塌陷和地裂缝等，它们是比较公认的原地壳表层地质结构剧烈变化而产生的，

且通常被认为是突发性的。地质灾害分布范围广，隐蔽性强，每年都造成众多人

员伤亡和严重经济损失。地质灾害的发生时间、地点和规模等的不确定性，又在

很大程度上增加了人们抵御灾害的难度。因此，地质灾害已经成为制约社会经济

发展和人民安居的重要因素。为了在更大范围内实现防灾减灾，以达到避免或减

少地质灾害的目的，本文将机器视觉技术应用于地质灾害监测预警中。

1地质灾害监测预警的现状和发展趋势

1.1地质灾害监测预警的现状

我国逐步形成了具有特色的地质灾害防灾减灾体系模式。随着物联网及各种

现代化技术的快速发展，地质灾害监测预警装备也从原来的贴片、刷漆、埋桩等

方式发展成海量的传感器构成的监测网络。同时，我国正在逐步构建由高精度遥

感+InSAR“普查”、机载航拍的“详查”和地面调查核实的“核查”共同组成的

天基—空基—陆基一体化的“三查”体系。监测方法主要有简易观测法、设站观

测法、仪表观测法和远程监测法等。各种方法和技术都有其局限性，如监测参数

单一且无法有效捕获灾害发生过程，监测装置结构庞大等。另外，受监测手段和

精度的限制，尚有大量地质灾害隐患没有被发现；已发现的灾害点，受经费限制，

大多数没有进行地下情况勘查，很难准确把握其性质、规模和发展变化。需要引

起关注的是，众多研发企业构建了不同参数的传感器和不同类型监测预警技术方

案，使用单位很难甄别合适、有效的方案，转化应用进度相对缓慢。相对于地质

灾害监测，智能化、实时化灾害预警急需加快开发及应用进程。

1.2地质灾害监测预警的趋势

地质灾害监测预警的发展趋势主要表现在以下几方面：①监测技术从单一技

术向天、空、地多基立体化技术发展；②监测传感器向智能化、数字化方向发展；

③监测手段从注重位移监测向因果并重发展；④在数据采集和分析方面，向数据

实时获取和数据处理的智能化、模型化、网络化和云计算方面发展；⑤集地质灾

害信息管理、危险评估、专业监测、预报预警、应急响应和指挥于一体，实现地

质灾害防治管理的科学化、信息化、标准化和可视化。

2机器视觉技术的应用

机器视觉是人工智能快速发展的一个分支。机器视觉就是用机器代替人眼来

进行测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品（如图像摄取装置，分为

CMOS和CCD两种摄像头）将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理

系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布、亮度和颜色等信息，转变成数

字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算，以抽取目标的特征，进而根据判

别结果来控制现场的设备动作。机器视觉系统最基本的特点是提高生产的灵活性

和自动化程度。其应用范围涵盖工业、农业、医药、军事、航天、气象、天文、

公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。鉴于地质灾害监测预警工程测

不了、测不准和测不起的痛点，上海同禾工程科技有限公司基于机器视觉技术和

5G传输技术，实现了所见即所得的超高精度实时测量，在国内开创性地利用同感

云+华为云技术开发出“基于机器视觉的工程安全监测解决方案”，获得2020华

为开发者大赛机器视觉赛道银奖。当前，该方案已被广泛应用于边坡、泥石流、

桥梁、隧道、河堤、大坝、轨道、尾矿库和采空区等的安全监测中。

3基于机器视觉技术的地质灾害监测预警系