地质灾害信息技术(黄润秋)

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1、第二讲 第 1 张,地质灾害信息技术,黄 润 秋,成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家专业实验室,第二讲 第 2 张,内 容,信息技术的发展 地质工程信息管理技术概述 基于一般管理信息系统的信息管理技术 GHGIS系统的开发与应用 岩土可视化与计算机仿真技术 监测信息反馈与信息化施工 地质灾害风险评估与风险管理 地质工程信息管理系统集成 结语,第二讲 第 3 张,信息技术的发展,水力 纺织 铁,蒸汽机 铁路 钢,电 化学 内燃机,石油 电子 航空,数字技术 网络 软件 新媒体,创新浪潮,第一次浪潮,第二次浪潮,第三次浪潮,第四次浪潮,第五次浪潮,1785,1845,1900,1950,

2、1990,2020,60年,50年,50年,40年,30年,信息技术是当今世界发展最快、影响力最大、渗透力最强的一门高新技术，发展势头十分活跃。它以空前的影响力和渗透力改变着社会的产业结构、经济结构、劳动方式、生活方式，甚至社会的组织管理体制。,第二讲 第 4 张,信息技术的发展,这种改变导致经济全球化， 在全球产值排序前100名中，跨国企业的个数超过了国家的个数。 这种改变导致第三次军事革命，联合作战和信息作战成为重要作战样式，数字化部队和数字化战场诞生。 这种改变导致生产力的增长和社会的进步正在采用隐形的方式，更多地依赖于信息和文化，而不是物质和能量，即所谓的四两拨千斤的“无重量经济”。

3、它以空前的影响力和渗透力改变着科学方法和技术发展的轨迹。它与数学，材料科学，生命科学，天文和地球科学，工程技术科学的交叉融合将衍生出充满活力的前沿科学和技术来。,第二讲 第 5 张,信息技术的发展,信息技术促进了人类对客观世界和人类自身研究朝向宏观的更宏观、微观的更微观的发展方向。,103 106 109 1012 1015 千 百万 十亿 万亿 千万亿 千（K） 兆（M） 吉（G） 太（T） 拍（P）,lgX,10-6 10-9 10-12 10-15 10-18 微(u) 纳(n) 皮(p) 飞(f) 阿(a),lgX,第二讲 第 6 张,信息技术的发展,容 量 (字节),运算速度 (次/

4、秒),传输速率 (比特/秒),频 率 (赫兹),1T,1M/S,1G,1M,1P,1G/S,1MB/S,1T/S,1P/S,1GB/S,1MHz,1GHz,1TB/S,1PB/S,1THz,1PHz,科学和技术的金字塔向着更高更宽的方向发展,电视 无线电 航空工程 光学工程 引擎 蒸汽机 电磁学 光学 热力学 力学,人类太空站 太空实验室 地质勘探 气象卫星 潮汐 彗星 哥白尼星系,超导 雷射光 霓虹灯 真空管 半导体 X光 固态物理 量子力学 原子模型,核融合 反应堆 同位素技术 核裂变 E=m.c2 放射性 原子核模型,导航 精确定时 脉冲星 宇宙辐射 太阳,大爆炸 黑洞 背景辐射 类星体

5、,核医学 U子化学 SU3对称性 奇异性 质子 中子半径,稳定态 (奇特物质？) 对称性 量子色动力学,夸克,粒子,原子核,原子,传统物理,行星,恒星,银河系,10-17米,10-16米,10-14米,10-10米,1米,1011米,1017米,1025米,1990年,1930年,1900年,第二讲 第 8 张,信息技术的发展,什么是信息技术？ 电子信息技术=感知+传输+处理+智能+安全 信息技术一体(Integration, system on chip, Second integration, Re-engineering)成为信息时代的重要特征.,信息感知,信息传输,信息处理,信息支持,

6、信息安全,反馈,第二讲 第 9 张,信息技术的发展,信息感知技术 信息系统通过各类物理的，化学的传感器感知目标并转换为电信号。传感器是信息获取过程的第一环节。 信息感知技术向太空发展的速度明显加快。 信息传输技术 通过提高带宽解决传输距离问题，在光通信、卫星通信、移动通信、宽带IP技术、接入网技术和蓝牙技术等方面呈现出繁荣态势。 软件技术 所谓软件，是相对于计算机系统的硬件而言的。它是一组可以使计算机系统进行有效工作的指令的集合。,第二讲 第 10 张,信息技术的发展,信息安全技术 是指保证已一种正常获取信息传递、处理和利用信息，阻挠、破坏敌方正常获取的传递、处理和利用信息的一系列技术的总称。

7、它包括： 各类密码芯片和智能个人安全卡 数字签名和数字水印技术 防火墙和防火墙接入技术 网络安全监控和网络安全管理 网络的灾难恢复及应急反应技术,第二讲 第 11 张,信息技术的发展,通信时代 目前全球光纤铺设量以每年4750万芯公里递增。如果以24芯光缆每公里7万元人民币成本计（含中继），传50万话路，可使用25年（1300万分钟），则通话成本费为： 7万元/50万*1300万分钟*1公里0.01分/千公里*分钟,第二讲 第 12 张,内 容,信息技术的发展 地质工程信息管理技术概述 基于一般管理信息系统（MIS）的信息管理技术 GHGIS系统的开发与应用 岩土可视化与计算机仿真技术 监测信

8、息反馈与信息化施工 地质灾害风险评估与风险管理 地质工程信息管理系统集成 结语,第二讲 第 13 张,地质工程信息管理技术概述,地质/岩土工程是把岩体和土体作为建设环境、建筑材料和建筑物组成部分，进而研究其合理利用、整治、改造的综合性应用学科，也是一门理论与实践性都很强的新兴学科。 它是由地质/岩土工程勘察、设计、施工、治理、监测、环保评定等组成的一个完整技术体系。 人类历史虽然已进入21世纪，但地质/岩土工程作为一门学科才只有二三十年的历史，然而其发展却十分迅速。现代地质/岩土工程的业务范围很广，主要有基础工程、地基处理工程、土石方工程、地下工程（隧道、洞室）、土结构物、地质病害处理、环境地

9、质工程、地震地质等等，凡是与岩土、地质有关的建设工程都是其服务对象。也可以说，只要有建筑就离不开地质/岩土工程。,第二讲 第 14 张,地质工程信息管理技术概述,随着城市地质/岩土工程、水利水电、道路桥梁、地质灾害防治等工程活动的开展与深入，已积累了大量的工程岩土资料。这些资料一方面能积累工程经验，对后续工程的设计施工提供指导和借鉴，以提高工作效率。特别是在城市规划、城市高层建筑、大型水利水电工程这些工程活动中，往往需要大量的地质/岩土工程资料，为建设者进行风险分析、做出宏观决策提供依据，进而指导施工。 人工档案管理对于越来越多的资料将无能为力，且无法完全体现出工程资料的价值。因此，这些工程数

10、据和资料，作为地质/岩土工程的一种资源，迫切需要加以开发、利用。,第二讲 第 15 张,地质工程信息管理技术概述,基于上述的两个原因，非常需要摒弃手工、经验、定性、落后的传统研究方法，以系统论、信息论及控制论等现代科学方法为指导，利用高新信息管理技术和现代计算机数字化技术，建立地质/岩土工程信息管理系统。 通过建立地质/岩土工程信息管理系统，可以实现对庞杂的地质/岩土工程资料进行综合动态管理，提高数据可视化程度，极大地提高工程效率，进一步利用人工智能专家系统，建立知识推理模型，实现工程智能化决策，从而充分体现出工程信息的价值。,第二讲 第 16 张,地质工程信息管理技术概述,同时，在地质/岩土

11、工程实现的全过程中，由于 天然岩土体的复杂多变性 地质/岩土工程理论的不完备性 实施地质/岩土工程各阶段的实际独立性（如勘察单位不一定是设计单位，设计单位不一定有施工资质以及市场竞争力等） 这就注定了地质/岩土工程本身就是一门全息性学科，是一门在认识岩土体性质的前提下实现对岩土体利用、治理和环境保护为目标的全息性学科。,第二讲 第 17 张,地质工程信息管理技术概述,在地质/岩土工程中，对天然岩土体结构和性质的认识依靠建设场地有限点的勘察结果往往是不够的，还必须弄清地基岩土体的形成和发展过程，通过对地基岩土物理力学性质的分析，对岩土体的利用性和对工程的限制性以及可能在附加作用下的突变性做出论断

12、，即从建设场地区域的全息性认识； 最后在实施过程中还应根据实际揭露的岩土变化情况进行反分析判定，实现对岩土体的全息性认识，为优化设计和信息化施工服务。,第二讲 第 18 张,地质工程信息管理技术概述,地质/岩土工程设计在地质/岩土工程的全过程中处于核心地位，因为地质/岩土工程不仅是一种在多学科理论计算分析基础上的概念型设计，而且是在多实践经验基础上的全息性动态设计。 地质/岩土工程施工是实现对岩土体利用和治理的关键，是在领会设计意图基础上的创造性技术劳动，绝不是简单的照图施工。可以说，在各种建筑施工中，地质/岩土工程的设计与施工关系最为密切，这不仅因为地质/岩土工程多为地下隐蔽工程，施工难度大

13、、质量要求高，更重要的是岩土体的复杂多变性和环境保护要求的严格性，常常要求地质/岩土工程施工在领会设计意图的基础上，能根据场地地层、土质、地下水特点进行施工工艺的改进或创新，以满足设计的要求，保证工程安全顺利实施。,第二讲 第 19 张,地质工程信息管理技术概述,随着科学技术的发展，信息化施工技术已应用到地质/岩土工程施工的全过程，成为一种必不可少的手段，它可及时发现问题和险情，提供充足的时间以采取预防措施。特别是在大城市闹市区施工，临街高层建筑紧临马路，道路下埋着地下供水网络、煤气管道、通讯电缆等，其允许变形和下沉数值很小，高层深基坑位移将直接危及这些地下设施，稍有不慎造成的损失不可估量。

14、综上所述，在地质/岩土工程短短几十年的发展中，信息管理、信息利用的理念以及信息技术的应用已经渗入到地质/岩土工程的方方面面，同时，也渴望有新的信息管理技术被引入到地质/岩土工程中来。,第二讲 第 20 张,地质工程信息管理技术概述,地质/岩土工程相关信息技术包括： 基于一般管理信息系统的信息管理技术 GHG1IS系统的开发与应用 岩土可视化与计算机仿真技术 监测信息反馈与信息化施工 地质灾害风险评估与风险管理,第二讲 第 21 张,内 容,信息技术的发展 地质工程信息管理技术概述 基于一般管理信息系统(MIS)的信息管理技术 GHGIS系统的开发与应用 岩土可视化与计算机仿真技术 监测信息反馈

15、与信息化施工 地质灾害风险评估与风险管理 地质工程信息管理系统集成 结语,第二讲 第 22 张,基于MIS的信息管理技术,管理信息系统（Management Information Systems，MIS）的概念起源很早。早在20世纪30年代，柏德就写书强调了决策在组织管理中的作用。但直到20世纪80年代，管理信息系统的创始人，明尼苏达大学卡尔森管理学院著名教授高登戴维斯 （Gordon B. Davis）才给出管理信息系统一个较完整的定义：“它是一个利用计算机硬件和软件，手工作业，分析、计划、控制和决策模型，以及数据库的用户机器系统，它能提供信息，支持企业或组织的运行、管理和决策功能。” 这

16、个定义说明了管理信息系统的目标、功能和组织，而且反映了管理信息系统当时已达到的水平。管理信息系统在大型企事业单位已经发挥了重要作用。它被广泛地运用于企业的管理、规划和决策中。,第二讲 第 23 张,基于MIS的信息管理技术,自从管理信息系统产生的那一天起，人们就在着手将其应用到地质/岩土工程中来，以期能很好地管理地质/岩土工程勘察、设计、施工等，同时也基于数据库管理开发了许多针对具体的地质/岩土工程项目的管理信息系统。 美国、日本及欧洲一些发达国家已有许多成功的经验。 国内如北京、武汉、哈尔滨、广州、中山等城市研制了城市工程地质信息系统、城市地质/岩土工程信息系统。 水利水电工程开发了许多工程地质信息系统、监测信息系统等。 从总体来说，这些信息系统的核心是数据管理软件和应用软件，主要由数据库管理、信