無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

王 康 李曉科

（陜西地礦九0 八環(huán)境地質(zhì)有限公司，陜西 西安710600）

我國(guó)無(wú)人機(jī)技術(shù)已較為成熟，廣泛應(yīng)用于測(cè)繪、航拍、藝術(shù)表演等多個(gè)領(lǐng)域，近年來(lái)在地質(zhì)災(zāi)害防治工作中也引入無(wú)人機(jī)技術(shù)，利用無(wú)人機(jī)的高機(jī)動(dòng)、易操作、可視化的特點(diǎn)，將其用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中拍攝災(zāi)害體的變形特征等，并形成影像資料，為后期對(duì)災(zāi)害體的穩(wěn)定性及處理方案提供研判依據(jù)，但受限于其低續(xù)航性，以及人為操作的局限性，并不能記錄到完整的、準(zhǔn)確的變形體特征，因此，通過(guò)引入傾斜攝影技術(shù)，只需設(shè)置航線(xiàn)飛行一次，利用電腦軟件生成三維模型，可以為應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)指揮者、決策者展示一個(gè)更加直觀(guān)、真實(shí)、立體、逼真的三維模型，為災(zāi)害體的穩(wěn)定性及處理方案提供更有力的研判依據(jù)。

1 傾斜攝影建模原理

無(wú)人機(jī)傾斜攝影是集航空技術(shù)、材料科學(xué)、導(dǎo)航定位技術(shù)、測(cè)繪技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)等于一體的新型攝影測(cè)量技術(shù)。同時(shí)從一個(gè)垂直、多個(gè)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(xì)的輪廓和紋理信息，改變了傳統(tǒng)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(tǒng)航空攝影技術(shù)處理，左視、右視、前視、后視四個(gè)傾斜攝影影像，視角一般在15°～45°之間，用于獲取地物側(cè)面紋理信息。無(wú)人機(jī)傾斜影像數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)量大，畸變大，重疊度高的特點(diǎn)，傾斜攝影三維重建主要包括聯(lián)合空中三角測(cè)量，多視影像密集匹配，點(diǎn)云處理及TIN 網(wǎng)構(gòu)建，紋理映射及多細(xì)節(jié)層次顯示等內(nèi)容，無(wú)人機(jī)低空傾斜攝影數(shù)據(jù)處理流程見(jiàn)圖1。

圖1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維建模流程圖

2 在莫家灣滑坡調(diào)查中的應(yīng)用

莫家灣滑坡位于寶塔區(qū)棗園鎮(zhèn),所處地貌單元即為經(jīng)抬升、侵蝕切割形成的黃土梁峁區(qū)，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)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(dá)到了150m 左右，兩側(cè)坡度陡峭，大于40°。在受到主溝（西川河）切割的同時(shí)，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(tài)，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(yè)采用大疆六旋翼無(wú)人機(jī)按設(shè)置好的航線(xiàn)，通過(guò)飛行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)等距曝光，自動(dòng)采集影像及曝光時(shí)刻的POS 數(shù)據(jù)，本次航拍共拍攝2255 張影像，檢查影像，無(wú)漏拍現(xiàn)象，同時(shí)在拍攝場(chǎng)地設(shè)置了5 個(gè)控制點(diǎn)，利用RTK 技術(shù)測(cè)量了其三維坐標(biāo)，用于三維模型數(shù)據(jù)矯正。整理數(shù)據(jù)，采用ContextCapture Center Engine 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)獲取的影像進(jìn)行三維重建，生成莫家灣滑坡三維模型見(jiàn)圖2。

生成三維模型后，可通過(guò)ContextCapture Viewer 等軟件細(xì)致查看災(zāi)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(jiàn)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(jié)論

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)因其機(jī)動(dòng)性、易操作性、直觀(guān)性、可靠性等特點(diǎn)，將其用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中，生成三維模型，可為應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)指揮者、決策者展示一個(gè)更加直觀(guān)、真實(shí)、立體、逼真的三維模型，為災(zāi)害體的穩(wěn)定性及處理方案提供更有力的研判依據(jù)。其外業(yè)操作簡(jiǎn)單，但是在內(nèi)業(yè)三維模型建立對(duì)電腦硬件配置要求較高，同時(shí)需要耗費(fèi)較多的處理時(shí)間，在今后通過(guò)軟件優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)便攜式筆記本現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)快速處理，更能滿(mǎn)足地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置緊迫性需求。