無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在某滑坡地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

滕超 王雷 崔原

摘 要：近幾年，由于無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量具有分辨率高、工作周期短等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中。傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查存在工作效率低、只能對(duì)局部進(jìn)行調(diào)查，缺少宏觀性的缺點(diǎn)。通過將無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在撫順西露天礦南幫巨型滑坡地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)中，即可以獲得影像、DEM等多種測(cè)量數(shù)據(jù)，又可以通對(duì)多期影像對(duì)比分析判定滑坡整體變形趨勢(shì)，比對(duì)同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)位移相對(duì)值分析滑坡不同區(qū)域變形的差異性。結(jié)果表明，將無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到在滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中，具有很好的可行性。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量;地質(zhì)災(zāi)害;滑坡;調(diào)查;分析

中圖分類號(hào)：P642.22? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

一、前言

近幾年，隨著無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，越來越廣泛地應(yīng)用到地籍測(cè)繪、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)、地質(zhì)探礦、工程建設(shè)等眾多領(lǐng)域。無人機(jī)技術(shù)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)既可以獲得遙感影像，又可以及時(shí)獲得三維數(shù)據(jù)，并且可以輸出DSM、DOM、DTM、DLG等多種格式成果[1]。

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)就是依托無人機(jī)飛行平臺(tái)，將空中飛行子系統(tǒng)、地面子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)結(jié)合起來的綜合測(cè)量系統(tǒng)，具有GPS定位功能，帶有POS數(shù)據(jù)，可以很好地處理獲得的影像重疊度，精確計(jì)算影像間的相對(duì)位置，提高計(jì)算準(zhǔn)確度。與傳統(tǒng)航空正射攝影測(cè)量相比，具有靈活機(jī)動(dòng)、受天氣影響小、分辨率高、工作周期短、工作效率高等優(yōu)點(diǎn)[2]。

二、無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

（一）傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)

傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查主要以遙感影響圖為基礎(chǔ)、以采用手持GPG、RTK、地質(zhì)錘、羅盤、放大鏡、測(cè)距儀等儀器設(shè)備為主的野外實(shí)際調(diào)查方式進(jìn)行，一般采用穿越法和追索法相結(jié)合的方式進(jìn)行[3]。傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查存在著遙感影像即時(shí)性差，調(diào)查工作精度低、重局部輕整體、效率低等缺點(diǎn)，不能對(duì)滑坡的整體地表變形情況有宏觀把握，只能對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查。尤其是滑坡區(qū)域，具有地形條件復(fù)雜、坡度較陡，存在危巖體等各種不安全因素，不利于調(diào)查工作的順利進(jìn)行[4]。

傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)都是沿著地質(zhì)災(zāi)害的主變形區(qū)布設(shè)監(jiān)測(cè)剖面，監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的變形情況。受經(jīng)濟(jì)和地形條件影響，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量有限，不能很好地反映出地質(zhì)災(zāi)害不同區(qū)域變形的差異性。

（二）無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

由于無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量和能夠快速高效地獲取地質(zhì)災(zāi)害的宏觀整體上的遙感影像和多種格式數(shù)據(jù) [5-6]，尤其是大型以上的滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與監(jiān)測(cè)中，可以快速高效地獲得滑坡的范圍和準(zhǔn)確位置、影響范圍、地表變形特征、受威脅對(duì)象的初步估計(jì)等，對(duì)災(zāi)害的規(guī)模和防治方案提供有利的數(shù)據(jù)支撐。

三、應(yīng)用實(shí)例

（一）撫順西露天礦南幫滑坡地質(zhì)災(zāi)害概況

西露天礦南幫滑坡南北向?qū)捈s1200～1500m，東西向縱長(zhǎng)約3100m;高約400～500m，滑坡體投影面積3.37km2?；轮饕嬗袃蓪?，滑面最大深度為195.2～251.6m，估算整個(gè)滑體體積約4.52億m3，按規(guī)模體積劃分為巨型滑坡。威脅企業(yè)共有11家，威脅人數(shù)約1311人（主要指常住人員及工作人員），按險(xiǎn)情等級(jí)劃分為特大型滑坡。

（二）無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在撫順西露天礦南幫滑坡地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

2013～2018年，在撫順西露天礦南幫滑坡地質(zhì)調(diào)查中，每年的春季、秋季都會(huì)進(jìn)行2次無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量，積累了比例尺較大的、滿足滑坡監(jiān)測(cè)調(diào)查需要的、較為豐富的測(cè)量數(shù)據(jù)。為了更好地與傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合，掌握滑坡的地表變形特征和變形規(guī)律，通過多期影像進(jìn)行對(duì)比分析，宏觀判定滑坡的整體變形特征，采取建立同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)的方法，進(jìn)行同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)的矢量位移分析，為綜合分析滑坡的變形特征提供數(shù)據(jù)支撐。

1、多期無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量影像圖對(duì)比分析

通過對(duì)多期無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量得到的影像圖進(jìn)行對(duì)比分析，可以對(duì)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(qū)域，與傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查相結(jié)合，互相驗(yàn)證。

通過對(duì)2015年、2016年春季的無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量得到的影像圖進(jìn)行對(duì)比分析，得到南幫滑坡主滑區(qū)下部坑底（藍(lán)色區(qū)域）回填壓腳量出現(xiàn)明顯的增長(zhǎng)，坑底的地形地貌發(fā)生變化;南幫滑坡的東邊界接近坑底（橙色區(qū)域）2015年地表變形較大，出現(xiàn)明顯的陡坎和地表裂縫，結(jié)合傳統(tǒng)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，確定該區(qū)域地表變形較嚴(yán)重的原因主要有兩個(gè)，即該區(qū)域內(nèi)對(duì)局部圍巖體清理活動(dòng)和該區(qū)域正對(duì)坑底的開采活動(dòng)。開采活動(dòng)是主導(dǎo)因素，誘發(fā)該區(qū)域2015年水平位移增大，從而引發(fā)地表變形較大。

2、同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)水平矢量總位移綜合分析

通過同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)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(qū)域主要分布在W400測(cè)線～E1000測(cè)線之間。結(jié)合工程地質(zhì)分區(qū)，可以得出主變形區(qū)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(biāo)識(shí)點(diǎn)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(qū)域主要分布在W400測(cè)線～E1600測(cè)線之間滑坡的上部。在E800測(cè)線～E1600測(cè)線之間，F(xiàn)2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(jié)論與建議

（一）結(jié)論

本次將無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到撫順西露天礦南幫滑坡地質(zhì)調(diào)查與監(jiān)測(cè)中，通過多期影像的對(duì)比分析，判定滑坡的整體變形特征;通過建立同名標(biāo)識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)位移對(duì)比分析，分析滑坡的變形特征，為研究滑坡變形趨勢(shì)和滑坡體不同區(qū)域差異性分區(qū)提供數(shù)據(jù)支撐， 驗(yàn)證了將無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在大型以上滑坡地質(zhì)調(diào)查域監(jiān)測(cè)中的成功應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)滑坡地質(zhì)調(diào)查中缺少宏觀整體性、傳統(tǒng)滑坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中難以進(jìn)行變形差異分區(qū)的難題。

（二）建議

在現(xiàn)在行業(yè)普遍使用的《滑坡崩塌泥石流調(diào)查規(guī)范（1：50000）》（DD2008-02）中，加入無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)。應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)滑坡地質(zhì)調(diào)查，創(chuàng)新地研究出一些基于無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量的地質(zhì)調(diào)查新方法。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳振宇，馬彥山.無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].寧夏工程技術(shù)，2012，11（2）：134-136.

[2] 高姣姣.高精度無人機(jī)遙感地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查應(yīng)用研究[D][碩士學(xué)位論文].北京：北京交通大學(xué)，2010.

[3] 王國(guó)洲.無人機(jī)航攝系統(tǒng)在貴州省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中的應(yīng)用[J].地理信息空間，2010，8（5）：4-6.

[4] 吳海新.測(cè)繪無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].礦山工程與建設(shè)，2007，1：93-94.

[5] 馮仕超.無人機(jī)航拍測(cè)繪技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的勘查分析[J].管理及其他，2019，11：249-251.

[6] 翟代廷.無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].世界有色金屬，2018，9：279-281.