牟元英

中山市海洋与地质环境监测站，广东中山，528400

一、引言

作者统计了中山市近几年发生的崩塌滑坡情况，发现90%以上是不在册点，这说明以往靠着属地政府人工调查和排查上报的和1:5万地质灾害详查的隐患点密度和精度都不够，快速地开展1:1万全市域地质详查是十分必要的。在以往的全市域地质灾害调查，如2016年开展的1:5万地质灾害详查中地勘队伍采取了卫星遥感影像图解译和实地现场调查核实测量来开展，遥感解译采用高分一号2016年12月29日的DEM数据为主，南部低山丘陵区的地质灾害隐患点分布遥感解译以高分二号遥感数据（地面分辨率0.8米）为主，先以遥感影像进行地质环境条件与地质灾害解译，然后开展地面专项地质灾害测量工作，对于基本具备成灾条件的地质灾害隐患地段或区域逐一排查，并进行大比例尺测绘，圈划地质灾害隐患范围，评价其危险性和危害程度。对重大地质灾害隐患点进行大比例尺地面和剖面测绘，并进行野外地质钻探、山地工程等验证，重点调查区野外调查观测路线间距为1～5km，调查点数不少于1点/km2，一般调查区调查点数不少于0.1点-0.5个点/km2。1:5万地质灾害详查无法满足地质灾害防治管理工作的需要。作者在多年的测绘和地质灾害工作中提出了两种调查方法，可以快速、高精度获取地质灾害隐患点基本信息。

二、重视现有地形图成果在地质灾害调查中的应用

中山市在2012年已经有了全市域1:2000地形图，如下图所示叠加在现实性强的卫星影像图或公共绿地图上，

黑色密集的等高线原本应该落在绿色的山体上，如果落在了农村建房或厂房上可以一目了然地看到哪些为2012年以来的削坡建房或人工切坡地质灾害隐患点，平缓的山体等高距间隔基本相近，在陡坡处或人工切坡处等高线突然密集。这样不仅可以无遗漏地发现地质灾害风险隐患，对于自然资源部门开展“谁引发谁治理”责任认定也带来高效管理，同时根据等高线密集程度，坡顶和坡底高差，可以判断出坡高，根据坡底到房子的距离可以在图上快速量出坡距，知道了坡高和坡距也就知道了坡度，同时也可以调查出威胁的户数。对比单一用遥感影像数据解译出来的地质灾害隐患点精度高、位置准、缺漏少，时间短、获得的信息多。实践证明一个人通过一张图平台一天的时间就完成了全市域1700多平方公里的判读工作。对判读出来的地质灾害隐患点进行大比例尺地面和剖面测绘，并进行野外地质钻探、山地工程等验证也是必要的。机构改革之后，自然资源部门履行全民所有土地、矿产、森林、草原、湿地、水、海洋等自然资源资产所有者职责和所有国土空间用途管制职责，生成并保管着很多数据，地质灾害调查可以基于地形图、影像图数据、年度现状变更调查、林业和废弃矿山等数据的多点云融合，在自然场景下实质上是地形网格结构的融合处理^[1]。    三、无人机倾斜摄影技术应用

（一）技术原理

机倾斜摄影技术主要在无人机上所安装的摄影设备在主要光轴位置产生明显的偏离，无法按照初始水平位置或者处置位置进行拍摄，而是从多个角度进行拍摄的专业技术之一。由于倾斜摄影主要是从多角度进行拍摄的专业技术，所以所搭配的硬件设备主要由5台高分辨率的数码摄像设备所构成，并且按照一定角度安装在航空摄影平台结构上。其中下方向摄像设备主要用于垂直方向进行图像拍摄，而其他方向的相机作为倾斜摄影设备，以便于获得地面物体的侧面信息，因此不同方向的摄影设备之间倾斜夹角一般为20-50度之间。除此之外，还需要安装一个数据储存设备以及电脑控制系统，主要负责信息收集和传输，随后在通过数据处理系统软件，将所收集到的图像润色处理，最终制作成符合需求的摄影图像。在中国地理信息产业发展报告（2022）中列举了我国无人机遥感在各行业应用典型案例。

（二）技术优势

1、获取信息和数据共享优势。该技术在实际操作时能够精准反映出地质结构条件和自然灾害周边情况，与正方向摄影图像相比较，倾斜图像能够从多个角度详细观察地面结构，并且真实且有效地拍摄出地质灾害实际情况，有效弥补了正方向摄像的不足和问题。除此之外，无人机倾斜摄影技术还可以针对单张的图像进行技术分析和参数测量，通过摄影所得到的图像，结合图像后续处理技术最终得到图像中相关信息和测量参数。比如：地质结构的坡度参数、高度参数以及地质结构面积等，以此不断扩大倾斜摄影的应用范围。无人机倾斜摄影技术在实际应用工程中，所产生的数据和信息占比空间相对较小，极易在互联网平台上发布相关资讯，所以使用无人机倾斜摄影技术相比使用三维技术获得的图像来说，信息和数据空间占比更小，能够有效实现资源之间的共享^[2]。

2、时间和人力等其他优势比较。传统地质灾害信息调查时所使用的调查技术方式主要包含：全站仪、RTK等技术能够有效针对地面结构所产生的灾害参数进行测量处理，如表2，地质调查技术对比表。由表2数据和信息可知：相对于传统的地质信息调查方式，使用无人机倾斜摄影技术可以最大程度减少由于外部因素导致的人力资源过度消耗，极大缩小外业操作时间。除此之外，全新无人机倾斜摄影技术实际操作过程中还能够提供更加密集的地形结构图，并且以此作为基础建立可随时测量和使用的三维信息模型，进而针对实景灾害位置点的危害等级进行客观评价。

表2地质调查技术对比表

（三）无人机倾斜摄影技术应用策略

1、数据收集

在数据收集环节上，勘探人员首先需要针对地质灾害所在的地区开展外部环境信息勘探，并且在测量地区的四个角落布置控制位置点，充分利用 GPS RTK 系统获得各个系统位置点的参数坐标，同时利用水平面精细化信息模型获得系统控制点，经过一系列技术分析和探索，一些地质灾害产生地区植物分布十分茂盛，测试视角条件较差，产生结构崩塌位置普遍位于陡峭的地质峭壁上，传统人工无法有效测量相关信息和数据，并且单纯使用传统人工测量则随时随地产生二次结构坍塌的危害和风险问题，为人工野外信息测量和施工作业带来了十分严峻的安全考验。所以无人机影像信息采集过程中推荐采用免像控点技术，这样可以极大地提高工作效率。在传统人工测量无法完成背景下，无人机倾斜摄影技术有效解决的传统测量无法完成的难题。该技术实施过程中，首先需要根据信息勘探情况设定无人机运行线路，由于地质灾害产生地区主要位于山区，因此山脉与地面的高度差异性较大，为了保证地面基础的清晰程度，需要将探测高度设定为地面航行高度的20-120米左右，并且运行方向的重叠率应始终大于80%，地面分辨率应始终高于0.08米^[3]。而使用无人机倾斜摄影技术时，摄影所使用无人机一台需要配备操作人员两名，倾斜摄影无人机共飞行 20 分钟 , 获取有效影像几百幅。

2、模型建立

无人机倾斜摄影测量三维建模技术主要依靠现代化无人机设备作为基础飞行平台，并且由该平台所携带的相机设备进行倾斜影像收集和应用，其中应用在三维模型建立过程中主要包含：倾斜影像数据收集、多角度三维数据测量等，例如对于呈现出从南至北的扇形状态崩塌体，需要以灾害后部边缘地区的当地山脊作为基础边界，前部地区边缘则以当地的线状地物作为基础边缘线，东西两个方向则分别需要以当地山脉的山脊线或线状地物作为基础边界进行信息模型建立。本研究选择地质灾害解译标志点的原则是:①地质灾害点具有典型性特征; ②点的数量应满足统计分析要求^[4];所以在全面收集地质灾害图像和数据之后，通过该技术所生成的密集位置特点，构建出相关的信息和数据三维模型，从内业预处理图像结构的开始直至三维模型建立完成仅需要一名操作人员、一台计算机系统等，在实际操作过程中所生成的三维立体化模型范围应小于1平方公里。想要对大面积地质灾害测试地区构建相关的三维信息模型，则需要使用多节点参数运算，以此不断增加模型建立速度。

3、地质灾害信息提取

利用无人机倾斜摄影技术能够通过此种技术方式有效监测到地质灾害区域的真实环境，从根本上完成360度地展现出地质灾害地区岩石情况以及周边自然环境条件，以便于方案设计人员从多个角度详细分析地质灾害的分布特点，有效判断出岩石结构体具体尺寸、结构分布以及威胁范围等参数信息，同时结合系统软件监测功能能够便于测试岩石结构体占地面积、外部形态、高程等相关信息，极大地提升信息调查精准程度和信息收集效率。

4、模型处理

在信息和数据收集之后，可以构建出数字化、信息化的高程建设模型，随后结合下视影像生成的正射影像，并且使用系统处理模型软件。通过遥感目视解译+调查的方式^[5]，可确定区地质隐患的发育位置、规模、形态等特征，在系统使用过程中，DP-Modeler 软件是一款能够精细化单体模型以网络结构模型修饰的系统软件，利用特殊的摄影和信息测量方式，将航拍测量、地面影像以及激光点云等多种类型的数据相互结合，进而完成空地一体化作业方式。将三维模型引导至系统软件之后，则可以将测试图像模块直接在信息模型上进行地质信息收集，并且由计算机全面收集模型表面高程信息，有效修饰地形比例结构图。

四、结语

全面收集利用已有测绘成果，尤其是1：2000大比例尺地形图在地质调查中的有效利用，不仅可以节省时间和资金成本，还可以提高精度；无人机倾斜摄影技术是近几年逐渐被应用在地质灾害信息勘探环节上，由于该技术属于低空摄影和信息探测技术，无人机和相关测量技术已成为野外地质灾害调查不可或缺的重要技术手段。与传统测绘和灾害调查方法相比，无人机能快速、方便、安全地获取地质灾害区域的影像和地形数据，所以在地质灾害监测方面上具有一定优势。无人机、无人机建模软件、无人机航测软件、EVS三维地质建模软件、SV360测图软件等软件系统的配套使用。完全满足地质灾害调查中高清照相、无人机倾斜摄影、测量等的需要，能满足地上地下三维一体化建模和测量等功能需要。然而无人机机身小，电池容量相比较小，大范围摄影需要多次更换电池设备。在飞行过程中极易受到其他无线电设备或者因素的影响和干扰，一旦操作不当则会导致设备失灵，无人机设备故障等事故。另外无人机无法拍摄和了解地面实际高程，仅仅能够获得表面植物的高程。同时，由于无人机需要拍摄大量的图像数据，因此后续处理内业会消耗大量时间，并且对计算机硬件同样具有极高的水平需求。所以说该技术在目前应用环节上仍然处于发展中，无论是技术应用范围还是研究深度都需要进一步拓宽处理。

参考文献：

[1] 张立伟.空地一体化测绘技术在山区地质灾害调查中的应用研究[J].城市勘测,2021(06):100-102-106.

[2] 张华.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害调查中的应用[J].中国金属通报,2022(03):157-159.

[3] 闫烨琛,高学飞,于向吉,袁婷婷,席雪萍.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害隐患调查中的应用研究[J].科技创新与应用,2022,12(17):193-196.

[4] 唐尧,马松,王立娟,朱云波.高分辨率遥感技术在地质灾害调查与成灾规律分析中的应用——以攀西米易地区为例[J].中国地质调查,2022,9(03):96-103.

[5] 陈富强.遥感技术在艰险山区地质灾害调查中的应用[J].科学技术创新,2022(20):34-37.