無人機攝影測量技術在危巖勘查中的應用

吳廣超

(河北省地質環境監測院，河北 石家莊 050000)

0 引 言

最近幾年無人機技術被頻繁應用于地質災害勘查工作中，采用無人機攝影測量技術可以有效處置高陡山體上對于危巖地質參數進行采集的問題，快速提高對危巖勘查測量的效率以及實際測量的精度，同時降低人力、物力、時間的投入。

1 無人機攝影測量技術

1.1 無人機參數

該文探討的是四旋翼測繪級無人機，按照千尋基站定位提供的信息，航測當前的定位精度要高出1 cm，其配備了厘米級導航以及定位系統，具備支持RTK以及PPK成像的系統，自身的精度能夠實現厘米級，在戶外作業操作可以更加便捷的同時還能夠快速成圖，在進行戶外作業能有效提升工作效率。案例所處地區崩塌地質災害相對突出，涉及范圍廣泛，所處地形較為復雜，其中有較大的高差，因此測量人員面對的測量任務相對繁重，對測量有著較高的進度要求，因此采用四旋翼測繪級無人機作為航拍，是較適宜進行危巖勘查工作的一種測繪工具。

1.2 工作流程

1.2.1 周圍環境確定

按照當前收集獲得的白石下危巖點的地質資料，完成實地的踏勘，并且對危巖體和附近周圍植被實際的覆蓋情況進行觀察，確認是不是與航測作業保持一致。

1.2.2 航拍作業

因為危巖當前的山體面積并不大，危巖和附近環境之間有著較大的高差，因此選擇的是一種四旋翼智能無人機按照當前航線去完成對危巖數據的采集。無人機需要按照當前已經規劃完成的航線去完成低空攝影，從多個多角度去完成對覆蓋圍巖的拍攝。這種方式使獲得的數據更加多樣，從而保證了測量的精準性，見圖1。

圖1 白石下危巖點位置及航線規劃圖Fig.1 Locations and planning routes of dangerous rock points in Baishixia

2 測量結果

2.1 危巖點正射影像圖

依照無人機目前航測獲得的數據對其展開相關的處置之后得出結果，將危巖體以及威脅對象當成研究的主體，最終得出能夠展現出附近環境以及受到威脅對象所處在的位置并且比例尺需要在1∶2 500的1種垂直的正射影像圖，可以非常完整的展現出危巖和受威脅對象之間的聯系，見圖2。為了展現出危巖點當時的臨空狀態以及和母巖之間的分離狀態，操作該無人機針對危巖點斷裂拍攝進行測量能夠獲得全新的2張斷裂正射影像圖，見圖2。

圖2 白石下危巖點正射影像圖Fig.2 Orthophoto map of dangerous rock points in Baishixia

2.2 危巖點的DSM

根據無人機航測數據處置的成果，得出白石下危巖點以及附近DSM，使用DSM獲得的數值能夠非常直接的觀測獲得，危巖點當前所處在位置的高程大概是處在550～700 m，東南部某村莊所處在的地勢處在400～450 m。能夠得出在山頂至山體東南的某村莊之間存在的高差有著較大的變化，危巖點其針對村莊會形成較為嚴重的威脅。按照當前DSM提取相對的等高線數據，其形成的等高線差能夠達到5 m。按照等高線當前分布的疏密情況能夠獲得，危巖點當前的坡度相對較陡，高差之間存在較大的變化，陡坡是導致危巖出現地質災害的主要因素。

2.3 危巖點的三維模型

獲取的航測的數據相對比較完整，其實處于相對高差330 m位置進行獲得的航拍影像，最終生成的1種三維模型其自身的質量相對比較高，并不具備比較顯著的空洞，基于當前三維模型里能夠非常直觀的看出危巖點以及威脅對象所處在的空間位置關系，當前三維模型整體的長度是1 500 m，其自身的寬度可以達到1 460 m。

2.4 危巖點初始崩滑方向剖面圖

使用有關軟件去完成危巖體崩滑方向的剖面圖，基于剖面圖能夠看出危巖和威脅對象之間存在的空間關系，能夠展現出危巖和受威脅對象之間的相對高度和水平距離以及地形坡度產生的轉變。基于當前剖面圖上獲得危巖點和當前附近村莊之間的水平距離大概是在200 m，其存在的最大高差為110 m，危巖體當前所處在山體的坡度大概是30°。基于這部分參數能夠得出，危巖體假如出現了滑坡崩塌，則會對下方村莊造成威脅，并且其產生的破壞力相對較大。

3 無人機對危巖勘查優勢與局限性

(1)針對當前已經看出的危巖勘查相對更為精細，并且測量的數據也相對精準，能夠為之后預防和治理提供所需要的依據。針對高陡危巖，過去選擇的勘查手段主要是使用高清相機完成拍攝，危巖自身的產狀和尺寸等相關的數據一般都是通過肉眼估算。而無人機能夠使用數據采集的方式設置三維模型，最終獲得危巖邊界和結構面產狀以及危巖體尺寸和體積等精準的數據。

(2)針對潛存的危巖排查更為精準，能夠使得災害預防有效性得到提升。在過去針對危巖進行調查的時候，因為不能夠直接觀察獲得潛存的危巖體，而主要是把山高坡陡，植被發育所處在的點當成是經常會出現問題的村屯點。而在最近幾年新出現的巖崩地質災害一般都是在這些村屯點出現。通過合理的運用無人機技術，能較快排查出可能存在問題的村屯，尋找到潛存的危巖點，得出有關參數，將危巖體威脅范圍進行劃分，按照危巖當前的特征參數，執行有效的預防和治理對策，使得危巖災害治理的成效得到提升。

(3)有效降低外業在工作上的工作量，使安全保障得到提升。與過去要求攀爬靠近危巖體測量的方式相比，無人機技術的采用使當前外業的操作十分地簡單，其可以獲得的參數數據多種多樣，能夠減少高陡邊坡以及災害頻發區有關調查人員出現傷亡的可能，同時能夠有效的完成對危巖勘查工作條件的改善，使得人員安全得到保證。

(4)靈活性相對比較強，自動化程度相對比較高，當前的可視化監測具備一定的安全性和可靠性。需要使用四旋翼智能無人機去完成對危巖的勘查，起降十分的便捷，并不需要機場或者是安裝發射裝置，在應用上靈活機動。使用飛控系統可按照預定的航線自動飛行，當出現電量不足的問題時可直接返航。

未來無人機針對危巖進行勘查應用過程中，針對山體高程差相對較大的危巖點，能夠整體的去考慮選擇適宜的測量技術模式。針對部分植被覆蓋或者是其余附屬雜物相對較多的位置，在不能夠對其測量精度給予保證的同時，還要求采取人工補測的方式進行，相信通過不斷的升級和改造無人機技術，其在當前危巖勘查過程中的應用能夠獲得顯著的成效，并展現出自身最大的應用價值。

4 結 語

危巖勘查一直都是對地質災害調查工作產生影響的難點。在實際應用過程中，需要在對無人機技術優勢充分發揮的基礎上，完成科技的創新，不斷攻克技術難題，進一步推進地質災害勘查工作朝著信息化和現代化的方向發展。