無(wú)人機(jī)在強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查中的應(yīng)用研究*

王帥永　唐　川　何　敬　張衛(wèi)旭　方群生　程　霄

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))　成都　610059)

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無(wú)人機(jī)在強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查中的應(yīng)用研究*

王帥永唐川何敬張衛(wèi)旭方群生程霄

(地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué))成都610059)

為對(duì)強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行精細(xì)調(diào)查，基于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)能夠獲取高精度、高分辨率和高時(shí)效的遙感影像且具有靈活性強(qiáng)和不受復(fù)雜地形影響等特點(diǎn)。本文將無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用到強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查，探討了強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害無(wú)人機(jī)遙感精細(xì)調(diào)查流程及成果應(yīng)用。以老虎嘴滑坡所在區(qū)域的應(yīng)用為例，闡述了無(wú)人機(jī)遙感像片的獲取和DEM、DOM及三維真實(shí)空間場(chǎng)景的制作方法，重點(diǎn)介紹了利用三維真實(shí)場(chǎng)景對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行定性及定量分析及精確描述。實(shí)踐結(jié)果表明：(1)同常規(guī)的遙感調(diào)查方法相比，該方法不僅能夠獲取更高分辨率和更高精度的地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且還提高了其時(shí)效性及可靠性；(2)構(gòu)建的地質(zhì)災(zāi)害體三維真實(shí)空間場(chǎng)景突破了傳統(tǒng)的二維地質(zhì)災(zāi)害解譯技術(shù)，提高了地質(zhì)災(zāi)害解譯的精度及準(zhǔn)確度。本文較完整地闡述了無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查的流程及方法，可以較好地應(yīng)用于強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查。

汶川強(qiáng)震區(qū)無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查三維真實(shí)空間場(chǎng)景

0　引　言

我國(guó)西南地區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害最為發(fā)育和活躍的區(qū)域，同時(shí)也是地質(zhì)災(zāi)害危害最為嚴(yán)重的區(qū)域。2008年汶川(MS8.0)地震觸發(fā)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的地質(zhì)災(zāi)害，災(zāi)害對(duì)社會(huì)造成的影響及產(chǎn)生的間接損失更是無(wú)法估量。地質(zhì)災(zāi)害已經(jīng)嚴(yán)重地威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，阻礙了社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。近年來(lái)，汶川地震強(qiáng)震區(qū)滑坡、崩塌和泥石流災(zāi)害頻次又明顯增多、危害加大。為了更好地研究強(qiáng)震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害的空間分布特征及對(duì)其進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警，需對(duì)汶川震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行精細(xì)的調(diào)查。以往的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查往往需要調(diào)查人員親臨地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。在汶川強(qiáng)震區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量多、分布廣和地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，實(shí)地調(diào)查要面臨各種危險(xiǎn)，用時(shí)長(zhǎng)且成本和代價(jià)都很高，因此汶川強(qiáng)震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作一直面臨著很大的挑戰(zhàn)。為此利用新興技術(shù)方法加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、防治和預(yù)測(cè)預(yù)警，已刻不容緩。

無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)是以無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái)搭載傳感器設(shè)備獲取地面遙感信息的遙感測(cè)量方式。該系統(tǒng)具有能夠云下超低空飛行的能力，彌補(bǔ)了衛(wèi)星遙感和普通航空攝影測(cè)量因云層遮擋而無(wú)法獲取高質(zhì)量數(shù)字影像的不足，是傳統(tǒng)的遙感手段的重要補(bǔ)充(趙星濤等，2014)。無(wú)人機(jī)遙感能夠快速獲取地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查區(qū)的高分辨率、高精度、高時(shí)效遙感影像，特別是在小范圍、能見(jiàn)度低、調(diào)查人員難以到達(dá)的地區(qū)，充分地發(fā)揮了無(wú)人機(jī)遙感的機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和超低空飛行的能力(高姣姣，2010)。近年來(lái)，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地震災(zāi)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中得到很好的應(yīng)用，如周潔萍等(2008)于2008年開(kāi)展了汶川地震災(zāi)區(qū)無(wú)人機(jī)遙感影像獲取與可視化管理系統(tǒng)研究，曾濤等(2009)于2009年開(kāi)展了無(wú)人機(jī)低空遙感影像處理在汶川地震地質(zhì)災(zāi)害信息快速勘測(cè)中的應(yīng)用研究，臧克等(2010)于2010開(kāi)展了微型無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)在汶川地震中的應(yīng)用研究，梁京濤等(2013)于2013年將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)用于汶川震區(qū)典型高位泥石流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究。這些研究成果極大地推動(dòng)了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用研究。

基于上述分析，本文將無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于強(qiáng)震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查，以探討其方法及成果應(yīng)用。期望無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)能夠在今后的強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查中發(fā)揮一定的作用，為強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的精細(xì)調(diào)查提供一種可行的技術(shù)方法和實(shí)踐參考。

1　無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量

1.1無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)主要由3部分組成：空中部分、地面部分和數(shù)據(jù)處理部分(張強(qiáng)，2007)。空中部分包括無(wú)人機(jī)平臺(tái)、無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)及遙感傳感器系統(tǒng)，地面部分包括航線規(guī)劃系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)地面控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理部分包括數(shù)據(jù)預(yù)處理及相應(yīng)成果產(chǎn)品制作，其中最主要的部分為：地面部分(圖1)和空中部分(圖2)。

圖1　無(wú)人機(jī)地面部分Fig.1　Unmanned aerial vehicle ground part

圖2　無(wú)人機(jī)空中部分Fig.2　Unmanned aerial vehicle air part

無(wú)人機(jī)的飛行控制是由兩部分組成的：地面遙控和空中自主控制。飛機(jī)的起飛過(guò)程和回收過(guò)程是通過(guò)地面控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，經(jīng)地面航拍人員操控?zé)o人機(jī)至預(yù)設(shè)高度后可通過(guò)無(wú)人機(jī)內(nèi)置的自主控制系統(tǒng)進(jìn)行空中自主飛行及航拍數(shù)據(jù)的獲取，并可以對(duì)以上兩種控制模式進(jìn)行自由切換(常燕敏，2013)。

該系統(tǒng)搭載了高分辨率數(shù)碼相機(jī)，具有垂直攝影和傾斜攝影的功能，不僅能夠豎直拍攝獲取平面影像，而且還能獲取超低空多角度影像，滿足三維建模的需求(劉淑慧，2013)。

無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、超低空飛行的特點(diǎn)，可快速獲取多角度、高分辨率的遙感影像；是一個(gè)具有高智能化、作業(yè)能力強(qiáng)和低成本的航攝平臺(tái)。

1.2傾斜航空攝影測(cè)量技術(shù)

傾斜航空攝影測(cè)量技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪遙感領(lǐng)域新發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)。它突破了以往只能從垂直角度拍攝才能生成正射影像的局限，可同時(shí)從多個(gè)角度采集影像，能夠帶領(lǐng)影像解讀人員進(jìn)入一個(gè)符合人類視覺(jué)感受的真實(shí)世界(桂德竹等，2012；李鎮(zhèn)洲等，2012)。傳統(tǒng)的遙感影像數(shù)據(jù)主要來(lái)源于垂直或傾角很小的衛(wèi)星影像或航空影像，這些影像數(shù)據(jù)大部分只有地物的頂部信息，缺少地物的側(cè)面信息，不利于三維真實(shí)場(chǎng)景的建立，并且這些影像上地物熔體產(chǎn)生變形及遮擋壓蓋問(wèn)題，不利于后期的數(shù)據(jù)處理。然而，航空傾斜影像可以真實(shí)地反映出地物的側(cè)面詳細(xì)輪廓及紋理信息，為三維實(shí)體模型的構(gòu)建提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。利用傾斜航空攝影測(cè)量技術(shù)，可以快速地構(gòu)建出三維實(shí)體模型，簡(jiǎn)化了地物紋理采集和處理方法(桂德竹等，2012；李鎮(zhèn)洲等，2012；孫宏偉，2014)。

傾斜航空攝影測(cè)量技術(shù)相較于傳統(tǒng)的豎直航空攝影測(cè)量方式有其自身的幾大優(yōu)勢(shì)。主要有：(1)與正射影像相比，航空傾斜影像可讓影像解讀人員從多個(gè)角度觀看地物，更加真實(shí)地反映出地物的原本面貌，極大地彌補(bǔ)了正射影像應(yīng)用中的不足之處；(2)通過(guò)專業(yè)的無(wú)人機(jī)航測(cè)三維建模軟件，可以實(shí)現(xiàn)直接對(duì)于生成的三維實(shí)體的屬性信息進(jìn)行量測(cè)，包括高度、長(zhǎng)度、寬度、面積、坡度、坡向和位置等信息；(3)相比于三維GIS技術(shù)，其數(shù)據(jù)量更小，影像數(shù)據(jù)應(yīng)用更方便(桂德竹等，2012；李鎮(zhèn)洲等，2012；孫宏偉，2014)。

2　強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害無(wú)人機(jī)遙感精細(xì)調(diào)查流程

依據(jù)滑坡崩塌泥石流詳細(xì)調(diào)查規(guī)范(中國(guó)國(guó)土資源部，2014)及研究地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性及對(duì)其進(jìn)行危害性評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)要求，以單個(gè)地質(zhì)災(zāi)害體為單元，在充分收集調(diào)查區(qū)的自然地理背景、區(qū)域環(huán)境地質(zhì)條件等資料的基礎(chǔ)上，充分利用無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查工作。主要有：①區(qū)域地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體工程特性和斜坡結(jié)構(gòu)類型；②強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模和特征；③綜合分析強(qiáng)震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律與成災(zāi)規(guī)模；④建立強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

基于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查主要由航拍數(shù)據(jù)的獲取、航拍數(shù)據(jù)的處理和航拍數(shù)據(jù)處理成果分析3個(gè)階段組成。航拍數(shù)據(jù)的獲取主要包括資料收集、定點(diǎn)勘查、航線設(shè)計(jì)和無(wú)人機(jī)航拍。航拍數(shù)據(jù)處理主要包括結(jié)合控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成DEM(數(shù)字高程模型)、DOM(數(shù)字正射影像)和三維實(shí)體地質(zhì)災(zāi)害模型，并對(duì)DOM進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。航拍數(shù)據(jù)處理成果分析主要包括對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行解譯，獲取地質(zhì)災(zāi)害的空間屬性數(shù)據(jù)，以建立地質(zhì)災(zāi)害空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。綜上所述，基于無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查流程如圖3所示。

圖3　無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查流程圖Fig.3　The flowchart of the precise investigation of geological hazard in stong earthquake zone based on unmanned aerial vehicle low-altitude photographic system

3　強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害無(wú)人機(jī)遙感精細(xì)調(diào)查應(yīng)用

現(xiàn)以老虎嘴滑坡(位于都汶公路的映秀至汶川段)至都汶高速銀杏鄉(xiāng)入口約5km2區(qū)域?yàn)槔?，進(jìn)行闡述無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查中的應(yīng)用研究。

3.1數(shù)據(jù)獲取

2015年4月，對(duì)老虎嘴滑坡所在區(qū)域開(kāi)展了無(wú)人機(jī)航拍工作。所采用無(wú)人機(jī)的主要參數(shù)(表1)。利用航線規(guī)劃系統(tǒng)，按照地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2008)要求進(jìn)行航線的規(guī)劃設(shè)計(jì)，航向重疊度和旁向重疊度分別約是85%和65%。控制點(diǎn)應(yīng)盡量均勻分布于整個(gè)航測(cè)區(qū)，并選取具有明顯特征的地物點(diǎn)。通過(guò)無(wú)人機(jī)搭載高分辨率數(shù)碼相機(jī)，獲得了超低空遙感影像，其影像分辨率達(dá)到了0.2m，共283幅數(shù)字影像。圖4為分辨率0.2m的老虎嘴滑坡航拍影像。

表1　無(wú)人機(jī)相關(guān)參數(shù)

Table 1　Parameters of unmanned aerial vehicle

項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)軸數(shù)六軸飛行半徑15km軸距0.81m平飛速度30km·h-1空機(jī)重4kg巡航速度30km·h-1實(shí)際有效載荷2kg續(xù)航時(shí)間30min飛行高度1000m搭載相機(jī)Cannon5DII

由于航拍區(qū)域地勢(shì)險(xiǎn)要，無(wú)法嚴(yán)格意義上做到控制點(diǎn)在航拍區(qū)域均勻分布，但是對(duì)研究對(duì)象地質(zhì)災(zāi)害而言，基本實(shí)現(xiàn)了均勻布設(shè)控制點(diǎn)分布于研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害體上，也保證了整個(gè)研究區(qū)域網(wǎng)的穩(wěn)定性。點(diǎn)位選取影像清晰，易于后期判讀的位置，并通過(guò)RTK(GPS實(shí)時(shí)差分定位系統(tǒng))同步采集到野外布設(shè)的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其平面坐標(biāo)精度和高程精度都達(dá)到了地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2008)要求。共有30組控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，其中24個(gè)控制點(diǎn)用于區(qū)域網(wǎng)平差方程結(jié)算，7個(gè)用于正射影像的精度檢查。圖5為航跡圖。

圖4　老虎嘴滑坡單張航拍影像Fig.4　The single aerial photograph of Laohuzui landslide

圖5　航跡圖Fig.5　The air route map

3.2數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理主要包括勻色與畸變差改正、空中三角測(cè)量、正射影像、精度評(píng)價(jià)等內(nèi)容(魯恒等，2011)。

觀察對(duì)比所獲得的數(shù)字影像，可發(fā)現(xiàn)影像存在色彩和亮度的差別，可能是天氣或相機(jī)本身的問(wèn)題，所以要對(duì)所獲取的數(shù)字影像進(jìn)行勻色處理，以保證后期處理成果具有很好的紋理、亮度和色相等特征(魯恒等，2011)。另外由于本次航拍搭載的是普通的高分辨率數(shù)碼相機(jī)。它不是專門用于攝影測(cè)量的，故其無(wú)準(zhǔn)確的測(cè)定內(nèi)方位元素。所以在進(jìn)行空中三角測(cè)量之前，必須要先對(duì)像點(diǎn)坐標(biāo)畸變差進(jìn)行改正，以提高后期處理成果的精度。

采用無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)航拍獲得的數(shù)字影像進(jìn)行勻色和畸變差改正，并利用一部分通過(guò)RTK采集的控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)采用光束法區(qū)域網(wǎng)平差方法進(jìn)行空中三角測(cè)量，其余控制點(diǎn)作為正射影像精度評(píng)價(jià)的檢查點(diǎn)，在完成空中三角測(cè)量之后，利用同名點(diǎn)和控制點(diǎn)生成DEM，根據(jù)生成的DEM來(lái)制作正射影像。為了使正射影像色彩均勻、紋理清晰，應(yīng)該對(duì)正射影像作羽化和重曝光處理(何敬等，2010)。最終可得到該飛行區(qū)域的DEM柵格數(shù)據(jù)(圖6)和DOM影像(正射影像圖)(圖7)。

圖6　研究區(qū)DEM柵格影像Fig.6　DEM of study area

圖7　研究區(qū)正射影像Fig.7　DOM of study area

為了對(duì)所生成的正射影像的精度進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨機(jī)選取了分布于整個(gè)正射影像范圍內(nèi)的7個(gè)實(shí)測(cè)的檢查點(diǎn)。通過(guò)量測(cè)檢查點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)與實(shí)測(cè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并計(jì)算可得，地面檢查點(diǎn)的平面坐標(biāo)中誤差為0.14m，高程中誤差為0.19m，其通過(guò)檢測(cè)分析可以看出，平面精度和高程精度均滿足地形圖航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，2008)對(duì)1：2000數(shù)字地形圖要求。此次精度評(píng)價(jià)表明，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)可以滿足強(qiáng)震區(qū)地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查研究及建立地質(zhì)災(zāi)害空間屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的精度要求。

3.3成果及分析

通過(guò)傾斜攝影測(cè)量建模方法可以快速地構(gòu)建出該飛行區(qū)域的三維真實(shí)場(chǎng)景(圖8)，360°無(wú)死角的展現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害體及周圍的真實(shí)場(chǎng)景。不但可獲得地質(zhì)災(zāi)害體的詳細(xì)正面信息，而且還可以獲得地質(zhì)災(zāi)害體的側(cè)面詳細(xì)的輪廓信息和紋理信息?？梢郧逦乜闯龅刭|(zhì)災(zāi)害體的類型、規(guī)模、區(qū)域范圍、所處的地形及地貌，可準(zhǔn)確地辨識(shí)出地質(zhì)災(zāi)害體的形態(tài)特征?？梢詮膱D像上直接讀取任一點(diǎn)的高程值及任兩點(diǎn)間的高差、坡度和坡向等信息，為研究大型地質(zhì)災(zāi)害提供三維參數(shù)。同時(shí)，也對(duì)大型地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、分析具有重要的指導(dǎo)意義。

圖8　研究區(qū)三維空間場(chǎng)景Fig.8　Three dimensional scene of study area

為了更加清晰、真實(shí)地展示無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)越性，選取了汶川地震典型的次生地質(zhì)災(zāi)害老虎嘴滑坡為例，并對(duì)其進(jìn)行描述及分析。直接從老虎嘴三維真實(shí)場(chǎng)景(圖9)分析可知：老虎嘴滑坡位于岷江左岸，距震中映秀鎮(zhèn)約2.8km，該區(qū)域位于川西龍門山中段、青藏高原向四川盆地過(guò)渡的邊緣地帶，河谷深切，呈“V”字型，高陡邊坡較為發(fā)育，河面寬40～100m不等，屬于侵蝕-剝蝕中高山深切河谷地貌。老虎嘴滑坡體發(fā)育于單薄山脊的北西側(cè)，邊坡坡腳高程約890m，坡高約320m，滑源區(qū)高程為1042～1221m，坡腳為堆積區(qū)。滑動(dòng)區(qū)呈勺狀，左右兩側(cè)高中間低，坡度較陡，近似直立，基巖出露，植被不發(fā)育；堆積區(qū)后緣至前沿呈現(xiàn)緩-陡-緩-陡的特征，堆積體前沿堵塞岷江河道，致使岷江改道，使其向右岸擺動(dòng)130多米。堆積體斜長(zhǎng)約347m，前沿最大寬度約為300m，平面面積約7.0×104m2。堆積體的物質(zhì)構(gòu)造主要由大塊石、棱角狀碎塊石構(gòu)成，其粒徑分布呈現(xiàn)了從堆積體后緣至前沿粒徑逐漸增大的特征，按照其粒徑分布特征將堆積區(qū)劃分為3個(gè)區(qū)域：碎石區(qū)、碎塊石區(qū)和大塊石區(qū)，其中，碎石區(qū)主要位于堆積體后緣，主要由碎石及少量細(xì)砂組成；碎塊石區(qū)主要由塊石、碎石和少量大塊石組成；大塊石區(qū)主要為較完整的塊石，局部架空，最大粒徑約為5.0m。另外，滑坡后緣有大量的危巖體，在外荷載作用或降雨條件下易失穩(wěn)，危險(xiǎn)性較大。經(jīng)野外現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核表明：從老虎嘴三維真實(shí)場(chǎng)景分析所得結(jié)果與野外現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果一致。

圖9　老虎嘴滑坡三維空間場(chǎng)景Fig.9　Three dimensional scene of Laohuzui landslide

傳統(tǒng)的二維地質(zhì)災(zāi)害解譯是在平面上通過(guò)目視判讀進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯。而通過(guò)三維真實(shí)空間場(chǎng)景進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯，可以實(shí)現(xiàn)身臨其境、任意視角觀察和實(shí)時(shí)量測(cè)地質(zhì)災(zāi)害體。這樣就能夠更加清晰準(zhǔn)確地劃定其邊界、測(cè)量其滑動(dòng)方向、分析其成災(zāi)原因、圈定其危險(xiǎn)范圍和確定其防治方案。并且在GIS技術(shù)支持下對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行解譯并數(shù)字化地質(zhì)災(zāi)害體的邊界，可獲得其面積及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。然后利用ArcGIS軟件對(duì)所獲得的地質(zhì)災(zāi)害空間屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫(kù)管理，也便于利用ArcGIS對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行空間分析。最終利用ArcGIS對(duì)處理好的航拍影像進(jìn)行整飾成圖輸出。

4　結(jié)　論

綜上所述，無(wú)人機(jī)遙感調(diào)查可以較好地應(yīng)用于區(qū)域性的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，也可以用于研究地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)演變規(guī)律的數(shù)據(jù)積累?；跓o(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)在老虎嘴滑坡所在的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)調(diào)查的實(shí)驗(yàn)，得到了以下結(jié)論：

(1)無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量系統(tǒng)獲取的高精度、高分辨率的DEM和DOM，不僅降低了調(diào)查人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的工作效率，而且還提高了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)效性及可靠性。

(2)構(gòu)建的地質(zhì)災(zāi)害體三維真實(shí)場(chǎng)景，突破了傳統(tǒng)的二維地質(zhì)災(zāi)害解譯技術(shù)，提高了地質(zhì)災(zāi)害解譯的精度及準(zhǔn)確度，為以后研究地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)演變提供了數(shù)據(jù)支持，極大程度的地降低了區(qū)域性多期數(shù)據(jù)獲取的難度和成本。

(3)與傳統(tǒng)的三維GIS技術(shù)相比，利用構(gòu)建的地質(zhì)災(zāi)害體三維真實(shí)場(chǎng)景，可對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體形態(tài)分布特征及所處區(qū)域的微地貌特征實(shí)現(xiàn)精確的描述，可精確地提取出地質(zhì)災(zāi)害體的屬性信息，也可估算滑坡體積。

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USE OF UNMANNED AERIAL VEHICLE FOR PRECISE INVESTIGATION OF GEOLOGICAL HAZARD IN STRONG SEISMIC ZONE

WANG ShuaiyongTANG ChuanHE JingZHANG WeixuFANG QunshengCHENG Xiao

(State Key Laboratory of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu610059)

This paper aims to investigate geological hazard precisely in strong seismic zone.It uses unmanned aerial vehicle based low-altitude photographic system.The system can obtain high-precision，high-resolution and high-altitude remote sensing image，and has the advantage of flexibility and freedom from complex topography.This paper applies the system to the precise investigation of geological hazard，the precise investigation procedure of geological hazard in strong seismic zone.The application of results are discussed.The paper takes the application in the Laohuzui landslide zone as an example.It describes the remote sensing image extraction and the method of DEM，DOM and three-dimensional real space scene.It focuses on introducing the qualitative and quantitative analysis of the geological hazard and the precise description.The practice results show that：(1)compared with the conventional remote sensing investigation method，this method not only obtains higher-resolution and higher-precision basic data for the precise investigation of the geological hazard，but also improves its efficacy and reliability;(2)three-dimensional real space scene of the geological hazard breaks through the traditional two-dimensional interpretation method，improves the precision and accuracy of the geological hazard.The system can be applied to the precise investigation of geological hazard in strong seismic zone．

Wenchuan strong seismic zone，Unmanned aerial vehicle，Low-altitude photographic system，Geological hazard，The precise investigation，Three-dimensional real space scene

10.13544/j.cnki.jeg.2016.04.029

2015-06-10;

2015-08-02.

科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)：西南地形急變帶地質(zhì)災(zāi)害綜合調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)制圖(2011FY110100-3)，地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(SKLGP2012Z002)資助.

王帥永(1988-)，男，碩士生，研究方向?yàn)?S技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用.Email: 932642157@qq.com

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