無人機傾斜攝影技術在地質災害調查中的應用

王 康 李曉科

（陜西地礦九0 八環境地質有限公司，陜西 西安710600）

我國無人機技術已較為成熟，廣泛應用于測繪、航拍、藝術表演等多個領域，近年來在地質災害防治工作中也引入無人機技術，利用無人機的高機動、易操作、可視化的特點，將其用于地質災害應急調查中拍攝災害體的變形特征等，并形成影像資料，為后期對災害體的穩定性及處理方案提供研判依據，但受限于其低續航性，以及人為操作的局限性，并不能記錄到完整的、準確的變形體特征，因此，通過引入傾斜攝影技術，只需設置航線飛行一次，利用電腦軟件生成三維模型，可以為應急現場指揮者、決策者展示一個更加直觀、真實、立體、逼真的三維模型，為災害體的穩定性及處理方案提供更有力的研判依據。

1 傾斜攝影建模原理

無人機傾斜攝影是集航空技術、材料科學、導航定位技術、測繪技術、微電子技術、自動化控制技術、計算機圖像處理技術等于一體的新型攝影測量技術。同時從一個垂直、多個傾斜(左視、右視、前視、后視)視角不僅可以獲取地表地物頂部信息，還能獲取立面詳細的輪廓和紋理信息，改變了傳統下視影像只能從垂直角度拍攝的局限。其中，垂直攝影影像可采用傳統航空攝影技術處理，左視、右視、前視、后視四個傾斜攝影影像，視角一般在15°～45°之間，用于獲取地物側面紋理信息。無人機傾斜影像數據具有數據量大，畸變大，重疊度高的特點，傾斜攝影三維重建主要包括聯合空中三角測量，多視影像密集匹配，點云處理及TIN 網構建，紋理映射及多細節層次顯示等內容，無人機低空傾斜攝影數據處理流程見圖1。

圖1 無人機傾斜攝影三維建模流程圖

2 在莫家灣滑坡調查中的應用

莫家灣滑坡位于寶塔區棗園鎮,所處地貌單元即為經抬升、侵蝕切割形成的黃土梁峁區，在漫長的地質時期上，在流水的侵蝕及西川河的切割作用下，形成了“V”字型溝谷，其切割深度達到了150m 左右，兩側坡度陡峭，大于40°。在受到主溝（西川河）切割的同時，亦受到支溝侵蝕作用。在主溝的切割及地殼抬升作用下，形成了該處高陡的原始地貌形態，在后期支溝的侵蝕作用下，是的坡腳基巖裸露，并形成了陡坎，為滑坡的形成提供了必要的地貌條件。

外業采用大疆六旋翼無人機按設置好的航線，通過飛行控制系統實現定點等距曝光，自動采集影像及曝光時刻的POS 數據，本次航拍共拍攝2255 張影像，檢查影像，無漏拍現象，同時在拍攝場地設置了5 個控制點，利用RTK 技術測量了其三維坐標，用于三維模型數據矯正。整理數據，采用ContextCapture Center Engine 數據處理系統對獲取的影像進行三維重建，生成莫家灣滑坡三維模型見圖2。

生成三維模型后，可通過ContextCapture Viewer 等軟件細致查看災害體特征，包括滑坡周界、后緣陡坎、前緣鼓丘、甚至可以分辨出拉張裂縫，見圖3、圖4。

圖2 莫家灣滑坡三維模型

圖3 莫家灣滑坡后緣陡坎特征

圖4 莫家灣滑坡拉張裂縫特征

3 結論

無人機傾斜攝影技術因其機動性、易操作性、直觀性、可靠性等特點，將其用于地質災害應急調查中，生成三維模型，可為應急現場指揮者、決策者展示一個更加直觀、真實、立體、逼真的三維模型，為災害體的穩定性及處理方案提供更有力的研判依據。其外業操作簡單，但是在內業三維模型建立對電腦硬件配置要求較高，同時需要耗費較多的處理時間，在今后通過軟件優化，實現便攜式筆記本現場數據快速處理，更能滿足地質災害應急處置緊迫性需求。