免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)在舟曲縣立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害應(yīng)急處置中的應(yīng)用

周小龍，賈 強(qiáng)，石鵬卿，何 斌，郭富赟，胡文博，李攀龍

（1. 甘肅省地下水工程及地?zé)豳Y源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730050；2. 甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院, 甘肅 蘭州 730050；3. 甘肅省環(huán)境地質(zhì)與災(zāi)害防治工程技術(shù)研究中心, 甘肅 蘭州 730050）

0 引言

我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一。我國的地質(zhì)災(zāi)害具有種類繁多、分布范圍廣、危害程度大等特點(diǎn)，其中突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害主要以滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷最為頻繁，破壞巨大，對人民群眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害一經(jīng)發(fā)生，要求應(yīng)急指揮人員綜合多因素快速確定應(yīng)急處置措施，保障人民群眾生命財產(chǎn)安全[2]。突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置是地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)的中心環(huán)節(jié)，是一種高要求、大集成、快反應(yīng)和求實(shí)效的非常規(guī)防災(zāi)減災(zāi)行動[3?4]，處置過程具有社會聚焦性和時間緊迫性，科學(xué)高效的技術(shù)方法是處置決策的關(guān)鍵[5]。因此，面對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置需求，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取時效顯得尤為重要。

國外最早于1917年出現(xiàn)無人飛行器，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著無人機(jī)航測專業(yè)應(yīng)用不斷拓展，其更加適用于地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、調(diào)查、評估與分析。CHOU等[6]將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于災(zāi)害監(jiān)測和管理，并達(dá)到了較為理想的應(yīng)用效果；DOMINICI等[7]利用無人機(jī)攝影測量技術(shù)對震后災(zāi)害進(jìn)行評估研究，獲取了震后災(zāi)害分布情況；SALVINI等[8]使用無人機(jī)航測技術(shù)對礦山裂縫進(jìn)行詳細(xì)測繪，根據(jù)裂縫發(fā)育對礦山災(zāi)害進(jìn)行綜合評估。2008年汶川8.0級地震發(fā)生以后，國內(nèi)無人機(jī)低空遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治方面的應(yīng)用得以擴(kuò)展。曾濤等[9]應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)獲取地震地質(zhì)災(zāi)害，快速確定了滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害空間位置信息；高姣姣等[10]應(yīng)用無人機(jī)遙感進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的關(guān)鍵技術(shù)與方法研究，論證采用該系統(tǒng)獲取的航空影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的可行性；朱嬋蓮等[11]、郭晨等[12]、李曉俊等[13]、葉偉林等[14]將無人機(jī)低空攝影測量系統(tǒng)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險，發(fā)揮了重要作用；董秀軍等[15]、吳振宇等[16]將無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，提高了數(shù)據(jù)獲取效率、降低運(yùn)行成本、加快響應(yīng)速度。

無人機(jī)具有機(jī)動靈活、作業(yè)成本低、適用范圍廣等特點(diǎn)，可搭載多類型傳感器，能夠快速獲取區(qū)域無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)[17?19]，在規(guī)范要求滿足精度條件下，有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法獲取測繪數(shù)據(jù)時效的不足，為地面災(zāi)情解譯、險情評估提供豐富的數(shù)據(jù)源，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置、災(zāi)情評估等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[20?28]。運(yùn)用無人機(jī)航測技術(shù)能夠直接對致災(zāi)體及周邊區(qū)域進(jìn)行實(shí)體測繪，根據(jù)測繪數(shù)據(jù)能夠快速判別地質(zhì)災(zāi)害體威脅區(qū)范圍，快速量測災(zāi)害體幾何參數(shù)，預(yù)估體積[29?31]，為地質(zhì)災(zāi)害評估提供重要依據(jù)。隨著科技手段的進(jìn)步，傳感器自帶定位裝置精度的提高，免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)逐漸開始應(yīng)用于大比例尺測圖，能夠滿足地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急情況下對基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)的需求，對地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置工作具有非常重要的意義。

文章通過總結(jié)免像控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理流程，獲取舟曲縣立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害相關(guān)參數(shù)，分析免像控技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置中的應(yīng)用精度，結(jié)合突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置實(shí)際需求，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置中利用免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)快速獲取數(shù)據(jù)提供一種新思路和技術(shù)方法。

1 免像控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)采集及處理流程

免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)是指在無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取和處理的過程中均不使用地面像控點(diǎn)，利用傳感器自帶高精度定位裝置（POS），從而達(dá)到對應(yīng)比例尺精度的測量技術(shù)；傳統(tǒng)的無人機(jī)航測技術(shù)，為達(dá)到高精度無人機(jī)數(shù)據(jù)的采集，作業(yè)時往往布設(shè)相應(yīng)數(shù)量地面像控點(diǎn)作為計(jì)算約束和檢核依據(jù)，采用人工布設(shè)地面像控點(diǎn)，需花費(fèi)較長時間和精力，面對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，傳統(tǒng)無人機(jī)測繪數(shù)據(jù)獲取方法存在一定的不足。免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)能夠減少外業(yè)工作人員工作時間，降低勞動強(qiáng)度，減少對內(nèi)業(yè)空三像控點(diǎn)的依賴，而且大幅提高生產(chǎn)效率，縮短了航測生產(chǎn)周期[32]。 免像控?zé)o人機(jī)測繪包括外業(yè)無人機(jī)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)無人機(jī)數(shù)據(jù)處理。

1.1 免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)基本原理

無人機(jī)航測技術(shù)是通過搭載的非接觸式探測傳感器來獲取地表要素，根據(jù)地表要素的幾何特征、物理特征、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行量測和分析，從而確定地表要素的空間基本參數(shù)和相互關(guān)系。免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)是航測系統(tǒng)帶有絕對精度定位導(dǎo)航裝置，采集和處理過程中均不使用地面像控點(diǎn)的航測技術(shù)。

1.2 免像控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)采集流程

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際，總結(jié)了免像控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)采集流程，具體包括測區(qū)資料收集整理、測區(qū)踏勘、航線規(guī)劃、無人機(jī)參數(shù)設(shè)定、區(qū)域磁場校準(zhǔn)、飛行檢查和數(shù)據(jù)采集等七部分內(nèi)容。傳統(tǒng)的無人機(jī)航測技術(shù)，為達(dá)到高精度無人機(jī)數(shù)據(jù)的采集，在測區(qū)踏勘之后航線規(guī)劃之前，需進(jìn)行像控點(diǎn)野外布設(shè)和采集，用于航測數(shù)據(jù)處理和精度驗(yàn)證；免像控?zé)o人機(jī)航測，根據(jù)圖1流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。

圖1 無人機(jī)數(shù)據(jù)采集流程Fig.1 UAV data acquisition process

1.3 免像控?zé)o人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程

本研究基于Pix4Dmapper軟件進(jìn)行免相控?zé)o人機(jī)低空攝影測量數(shù)據(jù)處理，處理流程如圖2所示。

圖2 無人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程Fig.2 UAV data processing flow

Pix4Dmapper軟件是瑞士全自動無人機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件，根據(jù)不同的模塊可完成不同的業(yè)務(wù)需求。Pix4Dmapper具有優(yōu)越的處理算法、高度集成的業(yè)務(wù)模塊、簡潔的處理流程，支持類型多樣的傳感器，可將多架次、多航攝條件的數(shù)據(jù)整合并行處理，通過參數(shù)設(shè)定，完成空三加密、三維格網(wǎng)數(shù)據(jù)生成、數(shù)字地表模型DSM、數(shù)字正射影像圖DOM等數(shù)據(jù)的生產(chǎn)，目前已涉及測繪成圖、災(zāi)害監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、電力巡線、輔助執(zhí)法等眾多領(lǐng)域[33?37]。

利用 Pix4Dmapper 對免像控?zé)o人機(jī)航測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，不需刺入地面像控點(diǎn)。無人機(jī)數(shù)據(jù)處理流程包括新建工程、導(dǎo)入無人機(jī)航測原始數(shù)據(jù)、初始化處理、點(diǎn)云和紋理處理、數(shù)字表面模型DSM及正射影像DOM處理。第一步，新建項(xiàng)目工程，索引及存放當(dāng)前所有的處理數(shù)據(jù)；第二步，導(dǎo)入無人機(jī)航測原始數(shù)據(jù)，需設(shè)定空間參考坐標(biāo)系；第三步，初始化處理，航測數(shù)據(jù)導(dǎo)入后，進(jìn)行影像匹配、空三解算等流程，得到初始化處理數(shù)據(jù)和質(zhì)量報告；第四步，點(diǎn)云和紋理處理，設(shè)定點(diǎn)云和三維格網(wǎng)參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)處理；最后，數(shù)字表面模型DSM、正射影像DOM處理，根據(jù)軟件集成算法，進(jìn)行影像勻色勻光、正射糾正及自動鑲嵌，生成數(shù)字正射影像DOM、數(shù)字地面模型DTM、數(shù)字高程模型DEM等成果。

2 舟曲立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害

2.1 滑坡-泥石流災(zāi)害概況

立節(jié)北山滑坡處于舟曲縣西部、白龍江上游左岸的立節(jié)鎮(zhèn)北側(cè)，距舟曲縣城36 km，S313線自坡腳南側(cè)通過（圖3）。立節(jié)鎮(zhèn)北山滑坡處于長期蠕動狀態(tài)，歷史上多次發(fā)生滑坡-泥石流鏈?zhǔn)綖?zāi)害。據(jù)調(diào)查，40多年以來，滑坡曾于1978年、1992年、2010年、2018年多次復(fù)活滑動，并引發(fā)泥石流災(zāi)害，造成嚴(yán)重的災(zāi)情。尤以1978年最為嚴(yán)重，致使滑坡體上部100多戶居民房屋損毀，被迫搬遷至立節(jié)鎮(zhèn)。2020年8月以來，舟曲縣立節(jié)北山老滑坡部分復(fù)活，造成北山村通村道路局部塌陷，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能以滑坡-泥石流災(zāi)害鏈模式致災(zāi)，直接威脅滑坡體上部村落及溝口堆積扇鎮(zhèn)駐地，威脅財產(chǎn)巨大、人數(shù)眾多，險情等級為特大型。

圖3 研究區(qū)地理位置和高程分布圖Fig.3 Geographical location and elevation distribution map of the study area

2.2 地質(zhì)環(huán)境背景

滑坡區(qū)屬北亞熱帶向北溫帶的過渡區(qū)，南側(cè)坡腳白龍江自西向東穿過，地形北高南低，山體呈向南側(cè)開口的“V”型不規(guī)則弧狀展布，坡頂海拔3 750 m，坡腳白龍江河谷海拔1 510 m，高差2 240 m，坡度30°～50°。區(qū)內(nèi)地貌類型主要為侵蝕堆積河谷、侵蝕構(gòu)造中山和侵蝕構(gòu)造高山?；麦w上部出露第四系上更新統(tǒng)馬蘭黃土，中部為中泥盆灰?guī)r及千枚巖，下部為中、上志留統(tǒng)板巖、千枚巖，表層為第四系全新統(tǒng)次生黃土、碎石層、坡積碎石層和滑坡堆積碎石土等?；绿幱诎埥瓘?fù)背斜及白龍江斷裂帶影響區(qū)，巖土體裂隙極為發(fā)育，受白龍江斷裂南支斷層控制，滑坡垂直于斷層走向發(fā)育。區(qū)內(nèi)地下水類型主要為巖溶裂隙水和松散巖類孔隙水兩大類，巖溶裂隙水賦存于泥盆系灰?guī)r構(gòu)造和風(fēng)化裂隙內(nèi)，主要接受大氣降水補(bǔ)給；松散巖類孔隙水又可細(xì)分為滑坡堆積體孔隙水和河谷松散巖類孔隙水。

2.3 發(fā)育特征

2.3.1 滑坡發(fā)育特征

（1）基本特征

舟曲縣立節(jié)鎮(zhèn)北山滑坡為一老滑坡體（H），體積約4.20×106m3，屬大型黃土碎石土混合土質(zhì)滑坡。本次滑坡為老滑坡的部分復(fù)活，按照發(fā)育特征可分為HI滑坡、HII滑坡?；缕矫嫘螒B(tài)為舌狀，剖面呈折線形，體積約2.70×106m3，規(guī)模為大型。復(fù)活體高懸于山坡上，后緣呈圈椅狀，前緣剪出口明顯?；w成分為黃土和碎石土混雜堆積體，滑床為板巖、千枚巖強(qiáng)風(fēng)化破碎層。

（2）變形特征

滑坡體變形特征明顯，主要表現(xiàn)為坡體裂縫發(fā)育數(shù)十條，裂縫長20～150 m，寬5～30 cm，局部有錯動陡坎，高差5～20 cm；坡腰道路錯斷塌落，坡腳路面出現(xiàn)裂縫；中部既有框架下部平臺已出現(xiàn)多次次級滑動，導(dǎo)致局部框架基礎(chǔ)滑動后外露，框架基礎(chǔ)兩側(cè)未滑動部分均已出現(xiàn)貫穿的裂縫；滑坡中下部醉漢林成片分布，局部時有碎石土下溜；東側(cè)沖溝兩側(cè)已發(fā)生多起滑塌。

2.3.2 泥石流發(fā)育特征

（1）形成條件

立節(jié)北山泥石流形成與立節(jié)北山滑坡密切相關(guān)，屬于由高位滑坡轉(zhuǎn)化形成的溝谷型泥石流。泥石流流域地形起伏較大，地勢較為陡峻，為泥石流提供了有利的地形條件。豐富的松散固體物質(zhì)是立節(jié)北山泥石流形成最基本的條件，物質(zhì)來源形式主要有滑坡、崩塌、坡面補(bǔ)給和溝道堆積再搬運(yùn)四類，其中以北山滑坡堆積物占主導(dǎo)地位。近年來，立節(jié)鎮(zhèn)年降水量逐年增多，區(qū)內(nèi)降水集中在6?9月，且多以強(qiáng)降雨出現(xiàn)，具有降水集中、雨強(qiáng)大的特點(diǎn)，短歷時大強(qiáng)度的降水為泥石流的形成提供了充足的水源條件，是區(qū)內(nèi)泥石流頻發(fā)的重要原因。

（2）分區(qū)特征

立節(jié)北山泥石流溝為典型的滑坡轉(zhuǎn)化為泥石流的鏈?zhǔn)綖?zāi)害，屬于高頻黏性中型溝谷泥石流，匯水區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)較為明顯。滑坡所在坡體頂部基巖山區(qū)為泥石流匯水區(qū)，平面呈不規(guī)則三角形，面積0.35 km2，占流域面積的22%。水流途徑坡體中部立節(jié)北山滑坡時，大量的松散物質(zhì)為坡體4條沖溝提供了豐富的物質(zhì)來源，為泥石流形成區(qū)，面積0.87 km2，占流域面積的56%，形成區(qū)總體地形為上部緩下部陡。在坡腳段，4條沖溝呈“梳”狀在狹窄的溝槽排列并最終匯集形成泥石流流通區(qū)，面積0.11 km2，占流域面積的7%，沖溝內(nèi)滑坡堆積物松散滑落至流通區(qū)上游，堵塞溝道或覆蓋在溝道內(nèi)，在強(qiáng)降雨中進(jìn)入流通區(qū)形成泥石流，流通區(qū)中下段彎曲處溝槽爬高痕跡最高可達(dá)10 m。經(jīng)流通區(qū)后泥石流在溝口段減速堆積，形成堆積扇，面積0.22 km2，占流域面積的14%，扇形地較為完整，長度450 m，寬700 m，擴(kuò)散角100°，坡度10°～15°，為耕地和鎮(zhèn)政府所在地。

3 舟曲立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害免像控?zé)o人機(jī)航測應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)獲取及精度分析

在滿足大比例精度測量和快速獲取數(shù)據(jù)的要求前提下，利用Phantom 4 RTK無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該無人機(jī)建圖精度優(yōu)于1∶500地形圖航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范的精度要求，單次飛行最大作業(yè)面積可達(dá)1 km2。文中利用免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)獲取了舟曲縣立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)，并選取泥石流溝道區(qū)域進(jìn)行航測精度分析。

3.1.1 數(shù)據(jù)采集

作業(yè)區(qū)域后部為立節(jié)北山山體部分，相對高差較大，為保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，采用分層數(shù)據(jù)獲取的方法。進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，排除高電磁輻射、高聳地表構(gòu)筑物產(chǎn)生的限制；根據(jù)氣象條件因素，滿足數(shù)據(jù)采集飛行環(huán)境條件；結(jié)合地形條件，設(shè)定航向和旁向重疊度均為80%，綜合利用免像控?zé)o人機(jī)獲取數(shù)據(jù)流程（圖1）進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取操作。

飛行航線規(guī)劃設(shè)計(jì)以快速獲取災(zāi)害鏈溝道溝口測量數(shù)據(jù)為目的，選取測區(qū)中上部為起飛點(diǎn)，結(jié)合實(shí)地地形因素，綜合規(guī)劃航線如圖4所示，為評定測量精度，實(shí)地布設(shè)像控點(diǎn)作為檢核點(diǎn)，使用華測RTK移動站，獲取檢核點(diǎn)空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)。選取合適飛行高度和航線重疊度，獲取航攝相片數(shù)268張。

圖4 無人機(jī)飛行航線及檢核點(diǎn)分布圖Fig.4 UAV flight route and distribution of check points

本次使用Pix4Dmapper 軟件進(jìn)行航測數(shù)據(jù)處理，不需過多人工干涉，只需設(shè)定步驟所需參數(shù)，即生成DOM正射影像、DTM數(shù)據(jù)、DSM數(shù)據(jù)等。質(zhì)量報告顯示本次處理航測分辨率GSD為6.55 cm，耗時約4.5 h，數(shù)據(jù)處理質(zhì)量均為最佳。

3.1.2 結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

探究免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)在突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置中精度可行性，均勻選取泥石流溝道及附近28個特征明顯的地面檢核點(diǎn)，包括油漆噴繪、建筑物角點(diǎn)等，空間位置分布見圖4，使用華測RTK移動測站獲取檢核點(diǎn)空間坐標(biāo)，成果點(diǎn)位平面坐標(biāo)由DOM正射影像獲取，高程值則利用具有空間位置的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行ArcGIS軟件提取至點(diǎn)獲取，并剔除異常檢測點(diǎn)gd14，進(jìn)行空間坐標(biāo)點(diǎn)位較差計(jì)算。

利用平面和高程方向較差數(shù)據(jù)繪制平面及高程方向較差圖（圖5），其中ΔS表示檢核點(diǎn)平面方向與成果量測坐標(biāo)較差值，ΔH表示檢核點(diǎn)垂直方向與成果量測坐標(biāo)較差值，由圖5可知，同名檢核點(diǎn)在ΔS和ΔH數(shù)據(jù)分布上并未出現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性；ΔX表示檢核點(diǎn)橫軸方向與成果量測坐標(biāo)橫軸較差值，ΔY表示檢核點(diǎn)縱軸方向與成果量測坐標(biāo)縱軸較差值，ΔX和ΔY在誤差空間分布上具有較強(qiáng)的一致性，且平面方向ΔS隨ΔX和ΔY的變化而變化。

圖5 平面及高程方向較差圖Fig.5 Plane and elevation direction difference diagram

對平面方向和垂直方向的點(diǎn)位坐標(biāo)較差進(jìn)行折線圖繪制（圖6）。平面方向坐標(biāo)較差值較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)在0.1 m左右擺動，垂直方向較差值波動性偏大，主要表現(xiàn)在gd12、gd15、gd17和gd23檢核點(diǎn)較差值較大，經(jīng)現(xiàn)場檢查驗(yàn)證，影響精度的主要因素為：檢核點(diǎn)點(diǎn)位在航測圖像上存在投影差，且與航攝相片質(zhì)量關(guān)系較大。

圖6 平面及高程坐標(biāo)偏差折線圖Fig.6 Line chart of plane and elevation coordinate deviation

根據(jù)平面較差ΔS和高程較差ΔH繪制2D核密度分布，圖7數(shù)據(jù)顯示，高程方向誤差主要集中在±0.3之間，平面方向誤差主要集中在0.05～0.15 m，總體而言，免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)誤差較小，誤差主要受地形、飛行姿態(tài)、相片質(zhì)量等因素的影響。

圖7 較差核密度分布圖Fig.7 Distribution of poor nuclear density

結(jié)果分析：測區(qū)平面較差絕對值的最大值為0.201 m，平面中誤差為±0.104 m，高程較差絕對值的最大值為0.467 m，高程中誤差為±0.171 m，滿足《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GH/Z 3003—2010）技術(shù)規(guī)范要求。本實(shí)例顯示免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)獲取的平面及高程數(shù)據(jù)均具有較高的精度，誤差主要體現(xiàn)在高程方向，由于測區(qū)為山區(qū)，地形起伏大，易造成像片傾斜和地形起伏引起的像點(diǎn)位移，同時，飛行姿態(tài)和相片質(zhì)量也是影響精度的主要因素。

3.2 滑坡區(qū)特征提取

滑坡區(qū)位于研究區(qū)后緣，是災(zāi)害鏈主要物源區(qū)域，根據(jù)免像控?zé)o人機(jī)航測數(shù)據(jù)采集及處理要求，獲取該區(qū)域無人機(jī)航測成果數(shù)據(jù)（圖8），結(jié)合實(shí)際調(diào)查分析災(zāi)害區(qū)相關(guān)特征（圖9），利用GIS軟件確定災(zāi)害區(qū)空間幾何參數(shù)。

圖8 無人機(jī)航測成果數(shù)據(jù)Fig.8 UAV aerial survey result data

舟曲縣立節(jié)鎮(zhèn)北山滑坡為一老滑坡體（H），平面形態(tài)為舌狀，滑坡長600～1 200 m（平均長750 m），寬260～520 m（平均寬430 m），面積約32.3×104m2，后緣高程2 520 m，前緣高程1 921 m，相對高差599 m，剪出口-江水平距離848 m，垂直高差408 m。HI滑坡平面形態(tài)呈不規(guī)則狀，長500～700 m（平均長550m），寬度300～500 m（平均寬420 m），面積約22.6×104m2，后緣高程2 431 m，前緣高程1 921 m，相對高差510 m，剪出口-江水平距離為848 m，垂直高差408 m。根據(jù)滑坡體的地貌特征和變形特征，可將滑坡分為三個次級滑坡（HI1、HI2、HI3）。其中：HI1滑坡位于HI滑坡中后部，滑體較完整，形態(tài)呈不規(guī)則形狀，坡度較為平緩；HI2滑坡、HI3滑坡均位于HI滑坡中下部，兩個滑坡之間受山梁阻隔，將其切割成兩個獨(dú)立的塊體。HII滑坡位于HI滑坡東側(cè)，平面形態(tài)為舌狀，滑坡長度約90 m，寬約155 m，面積約1.4×104m2，后緣高程2 282 m，前緣高程2 178 m，相對高差104 m，剪出口-江水平距離為1 213 m，垂直高差665 m（圖9）。

圖9 舟曲縣立節(jié)北山滑坡調(diào)查平面圖Fig.9 Geological hazard survey in Lijie north hill landslide in Zhouqu County

利用無人機(jī)航測正射影像解譯裂縫發(fā)育狀況，HI1滑坡后緣裂縫貫穿長約30 m；前緣變形明顯，裂縫長約6 m，寬約30 cm；HI2滑坡后緣發(fā)育一道貫穿裂縫，長約150 m，滑坡下部次級滑坡發(fā)育，裂縫發(fā)育數(shù)十條；滑坡中部既有框架基礎(chǔ)兩側(cè)未滑動部分均已出現(xiàn)貫穿的裂縫，裂縫長約70 m，其中東側(cè)裂縫長約30 m，西側(cè)裂縫長約40 m；HI3滑坡后緣裂縫發(fā)育，裂縫長約20 m；坡體西側(cè)前緣裂縫發(fā)育，長約50 m。通過實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證，無人機(jī)航測成果解譯裂縫與實(shí)地相符。

3.3 泥石流溝道特征提取

研究區(qū)后部滑坡物源為泥石流的發(fā)生提供了物質(zhì)條件，加之高陡地形利于物源勢能釋放，在水的作用下易形成泥石流，對溝道處人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。經(jīng)航測成果解譯，泥石流流域呈北南向展布，總體呈“桃葉狀”，流域面積1.55 km2，含主溝1條、支溝4條。主溝長約2 580 m，深度5～8 m，底寬一般小于15 m，比降530‰。4條支溝呈“梳”狀在狹窄的溝槽排列并最終匯集形成泥石流流通區(qū)，面積0.11 km2；支溝1長約400 m，深度約2～8 m，寬6～10 m，比降可達(dá)650‰，支溝2長約110 m，深度約2～6 m，寬4～6 m，比降可達(dá)427‰。支溝3長約505 m，深度約2～8 m，寬1～6 m，比降可達(dá)596‰；支溝4長約550 m，深度約3～8 m，寬5～8 m，比降可達(dá)620‰。通過實(shí)地驗(yàn)證，溝道平面數(shù)據(jù)與實(shí)際相符。

4 結(jié)論

舟曲縣立節(jié)北山滑坡-泥石流災(zāi)害應(yīng)急處置中采用免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)，快速獲取了災(zāi)害區(qū)域基礎(chǔ)測繪數(shù)據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置節(jié)約了時間成本，在滿足精度的前提下，能夠快速確定災(zāi)害體幾何參數(shù)，預(yù)估體積方量，評估災(zāi)情、險情嚴(yán)重程度以及次生災(zāi)害的影響，能夠有效保障人民群眾生命財產(chǎn)安全。文中根據(jù)免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)在應(yīng)急處置中的實(shí)際應(yīng)用得出如下結(jié)論：

（1）測區(qū)平面較差絕對值的最大值為0.201 m，平面中誤差為±0.104 m，高程較差絕對值的最大值為0.467 m，高程中誤差為±0.171 m，滿足《低空數(shù)字航空攝影測量內(nèi)業(yè)規(guī)范》（GH/Z 3003—2010）技術(shù)規(guī)范要求。

（2）根據(jù)免像控?zé)o人機(jī)航測成果獲取滑坡區(qū)幾何參數(shù)，滑坡區(qū)為一老滑坡體（H），滑坡長600～1 200 m（平均長750 m），寬260～520 m（平均寬430 m），面積約32.3×104m2。HI滑坡長500～700 m（平均長550 m），寬度300～500 m（平均寬420 m），面積約22.6×104m2。HII滑坡長度約90 m，寬約155 m，面積約1.4×104m2。

（3）根據(jù)航測成果影像數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯，滑坡整體平面形態(tài)為舌狀，后緣呈圈椅狀，前緣滑坡剪出口位置明顯。

（4）結(jié)合無人機(jī)航測數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、三維模型數(shù)據(jù)獲取滑坡空間參數(shù)，老滑坡體（H）前后緣相對高差約599 m，滑坡底端到江距離848 m，HI滑坡前后緣相對高差約510 m，滑坡底端到江距離848 m，HII滑坡前后緣相對高差約104 m，滑坡底端到江距離1 213 m。

（5）根據(jù)免像控?zé)o人機(jī)航測成果獲取泥石流溝道相關(guān)參數(shù)，泥石流溝道有主溝1條、支溝4條。主溝長約2 580 m，深度5～8 m，底寬一般小于15 m，比降530‰。4條支溝呈“梳”狀在狹窄的溝槽排列并最終匯集形成泥石流流通區(qū)，面積0.11 km2；支溝長約100～600 m，深度約2～8 m，寬1～8 m，平均比降為570‰。

（6）免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)能夠快速獲取了災(zāi)害區(qū)域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。免像控?zé)o人機(jī)航測技術(shù)與傳統(tǒng)航測技術(shù)相比，外業(yè)工作減少了像控點(diǎn)的布設(shè)與采集，內(nèi)業(yè)處理減少了人工干預(yù)，節(jié)約了航測數(shù)據(jù)采集與處理的時間，有效保障了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急處置的時效性。