無人機傾斜攝影測量在某滑坡地質調查與監測中的應用

滕超 王雷 崔原

摘 要：近幾年，由于無人機傾斜攝影測量具有分辨率高、工作周期短等優點，越來越廣泛地應用到地質災害調查與監測中。傳統地質災害調查存在工作效率低、只能對局部進行調查，缺少宏觀性的缺點。通過將無人機傾斜攝影測量技術應用在撫順西露天礦南幫巨型滑坡地質調查與監測中，即可以獲得影像、DEM等多種測量數據，又可以通對多期影像對比分析判定滑坡整體變形趨勢，比對同名標識點的監測位移相對值分析滑坡不同區域變形的差異性。結果表明，將無人機攝影測量技術運用到在滑坡地質災害調查與監測中，具有很好的可行性。

關鍵詞：無人機傾斜攝影測量;地質災害;滑坡;調查;分析

中圖分類號：P642.22? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

一、前言

近幾年，隨著無人機攝影測量技術的發展，越來越廣泛地應用到地籍測繪、地質災害調查與監測、地質探礦、工程建設等眾多領域。無人機技術傾斜攝影測量技術既可以獲得遙感影像，又可以及時獲得三維數據，并且可以輸出DSM、DOM、DTM、DLG等多種格式成果[1]。

無人機傾斜攝影技術就是依托無人機飛行平臺，將空中飛行子系統、地面子系統和數據處理子系統結合起來的綜合測量系統，具有GPS定位功能，帶有POS數據，可以很好地處理獲得的影像重疊度，精確計算影像間的相對位置，提高計算準確度。與傳統航空正射攝影測量相比，具有靈活機動、受天氣影響小、分辨率高、工作周期短、工作效率高等優點[2]。

二、無人機傾斜攝影測量在地質災害調查與監測中的應用

（一）傳統地質災害調查與監測

傳統地質災害調查主要以遙感影響圖為基礎、以采用手持GPG、RTK、地質錘、羅盤、放大鏡、測距儀等儀器設備為主的野外實際調查方式進行，一般采用穿越法和追索法相結合的方式進行[3]。傳統地質災害調查存在著遙感影像即時性差，調查工作精度低、重局部輕整體、效率低等缺點，不能對滑坡的整體地表變形情況有宏觀把握，只能對局部區域進行地質調查。尤其是滑坡區域，具有地形條件復雜、坡度較陡，存在危巖體等各種不安全因素，不利于調查工作的順利進行[4]。

傳統地質災害監測都是沿著地質災害的主變形區布設監測剖面，監測地質災害的變形情況。受經濟和地形條件影響，監測點的數量有限，不能很好地反映出地質災害不同區域變形的差異性。

（二）無人機傾斜攝影測量在地質災害調查與監測中的應用

由于無人機傾斜攝影測量和能夠快速高效地獲取地質災害的宏觀整體上的遙感影像和多種格式數據 [5-6]，尤其是大型以上的滑坡地質災害調查與監測中，可以快速高效地獲得滑坡的范圍和準確位置、影響范圍、地表變形特征、受威脅對象的初步估計等，對災害的規模和防治方案提供有利的數據支撐。

三、應用實例

（一）撫順西露天礦南幫滑坡地質災害概況

西露天礦南幫滑坡南北向寬約1200～1500m，東西向縱長約3100m;高約400～500m，滑坡體投影面積3.37km2。滑坡主要滑面有兩層，滑面最大深度為195.2～251.6m，估算整個滑體體積約4.52億m3，按規模體積劃分為巨型滑坡。威脅企業共有11家，威脅人數約1311人（主要指常住人員及工作人員），按險情等級劃分為特大型滑坡。

（二）無人機傾斜攝影測量在撫順西露天礦南幫滑坡地質調查與監測中的應用

2013～2018年，在撫順西露天礦南幫滑坡地質調查中，每年的春季、秋季都會進行2次無人機傾斜攝影測量，積累了比例尺較大的、滿足滑坡監測調查需要的、較為豐富的測量數據。為了更好地與傳統地質調查相結合，掌握滑坡的地表變形特征和變形規律，通過多期影像進行對比分析，宏觀判定滑坡的整體變形特征，采取建立同名標識點的方法，進行同名標識點的矢量位移分析，為綜合分析滑坡的變形特征提供數據支撐。

1、多期無人機傾斜攝影測量影像圖對比分析

通過對多期無人機傾斜攝影測量得到的影像圖進行對比分析，可以對滑坡的整體地表變形情況有宏觀把握，也能清晰直觀地顯示出變形區域，與傳統地質調查相結合，互相驗證。

通過對2015年、2016年春季的無人機傾斜攝影測量得到的影像圖進行對比分析，得到南幫滑坡主滑區下部坑底（藍色區域）回填壓腳量出現明顯的增長，坑底的地形地貌發生變化;南幫滑坡的東邊界接近坑底（橙色區域）2015年地表變形較大，出現明顯的陡坎和地表裂縫，結合傳統地質調查結果，確定該區域地表變形較嚴重的原因主要有兩個，即該區域內對局部圍巖體清理活動和該區域正對坑底的開采活動。開采活動是主導因素，誘發該區域2015年水平位移增大，從而引發地表變形較大。

2、同名標識點水平矢量總位移綜合分析

通過同名標識點水平總位移等值線圖（2013年-2018年）的分析，得出西露天礦南幫滑坡水平總位移>80m的區域主要分布在W400測線～E1000測線之間。結合工程地質分區，可以得出主變形區在前緣受F3-1和F5斷層控制作用明顯，后緣主要受地層分界線影響。

3、同名標識點垂直矢量總位移綜合分析

通過滑坡垂直總位移等值線圖（2013年-2018年）的分析，得出西露天礦南幫滑坡垂直總位移沉降值>40m的區域主要分布在W400測線～E1600測線之間滑坡的上部。在E800測線～E1600測線之間，F2斷層是垂直位移沉降與抬升的分界線。F2斷層以北，垂直變形以抬升鼓脹為主，以南以沉降為主。

四、結論與建議

（一）結論

本次將無人機傾斜攝影測量技術應用到撫順西露天礦南幫滑坡地質調查與監測中，通過多期影像的對比分析，判定滑坡的整體變形特征;通過建立同名標識點，進行監測點相對位移對比分析，分析滑坡的變形特征，為研究滑坡變形趨勢和滑坡體不同區域差異性分區提供數據支撐， 驗證了將無人機傾斜攝影測量技術在大型以上滑坡地質調查域監測中的成功應用，解決了傳統滑坡地質調查中缺少宏觀整體性、傳統滑坡地質災害監測中難以進行變形差異分區的難題。

（二）建議

在現在行業普遍使用的《滑坡崩塌泥石流調查規范（1：50000）》（DD2008-02）中，加入無人機傾斜攝影測量技術。應結合傳統滑坡地質調查，創新地研究出一些基于無人機傾斜攝影測量的地質調查新方法。

參考文獻：

[1] 吳振宇，馬彥山.無人機遙感技術在地質災害調查中的應用[J].寧夏工程技術，2012，11（2）：134-136.

[2] 高姣姣.高精度無人機遙感地質災害調查應用研究[D][碩士學位論文].北京：北京交通大學，2010.

[3] 王國洲.無人機航攝系統在貴州省地質災害應急中的應用[J].地理信息空間，2010，8（5）：4-6.

[4] 吳海新.測繪無人機在地質災害調查中的應用[J].礦山工程與建設，2007，1：93-94.

[5] 馮仕超.無人機航拍測繪技術對地質災害的勘查分析[J].管理及其他，2019，11：249-251.

[6] 翟代廷.無人機遙感技術在地質災害監測中的應用[J].世界有色金屬，2018，9：279-281.