無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中的應用

趙紅艷，黃雪琴

（江西省煤田地質局測繪大隊，江西 南昌 336000）

隨著城市建設規模的不斷擴大，逐漸向城市外圍發展，山地的開發造成大量水土流失，逐漸成為泥石流、滑坡等地質災害的誘發因素之一。此外，隨著我國道路交通網絡的逐漸完善，臨河公路、鐵路等的大力修建改善了限制資源流通的弊端，促進了社會經濟的發展。同時，基礎工程建設形成了大量的臨空邊坡，使得原來較為穩定的巖土體結構逐漸失穩，在雨水、地震等內、外部因素的作用下極易誘發滑坡等災害[1]。

因此，如何有效的監測地質災害是當前亟待解決的問題。傳統的航空攝影測量技術無法有效的實現災害監測，應用效率不高。隨著無人機技術以及動態定位技術等的快速發展，無人機傾斜攝影技術以靈活機動的特征，能夠在較短的時間內獲取災害區域的三維實景模型，為進一步的災情評估和重建等提供可靠的地理信息依據。基于此，本文以某地區地質災害應急測繪為例，講述無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中的應用效果。

1 基本技術概況

1.1 無人機傾斜攝影測量技術

無人機傾斜攝影測量技術是在垂直攝影測量技術上發展起來的，利用多鏡頭融合相機獲得測繪區域多角度、多方位的航空影像數據。一般來說，多鏡頭相機包含了5個鏡頭，分別為1個垂直鏡頭和4個傾斜鏡頭，該相機具有使用簡單，集成程度高的優勢。

通過不同方位影像數據的獲取，有效的避免了垂直鏡頭僅能獲取垂直方向影像數據的弊端，提高了測量精度，獲取了更加精確的地理信息數據。

1.2 基于實景三維模型的地質災害應急測繪技術

實景三維模型是以無人機傾斜攝影測量過程中拍攝的航空影像資料為基礎制作的三維模型，具有精度高、逼真的特點。

因此常被作為應急救災時的電子沙盤，為較精確評估地質災害受災范圍提供可靠的基礎資料此外，在應急管理中也具有重要的參考意義，如確定安全點等。因此，將無人機傾斜攝影技術應用于地質災害應急測繪中具有重要的現實意義。

2 無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中的應用

2.1 技術流程分析

無人機傾斜攝影測量技術在地質災害應急測繪中的流程主要包括以下幾個方面：①搭建無人機傾斜攝影系統，對無人機航拍影像進行預處理；②多視影像平差、匹配，構建實景三維模型；③地質災害應急管理分析。具體的操作流程見圖1[2]。

2.2 飛行計劃制定及數據獲取

航拍影像數據的獲取是基礎，主要包括以下幾個方面內容：①航線設計，航線的設計要根據無人機型號、攝影相機型號、地面分辨率、航向重疊度、旁向重疊度等因素綜合分析，本次為了提高影像數據分辨率，正射方向采用了相對焦距較短的鏡頭，最終計算得出Ⅰ區的飛行行高為500m，Ⅱ區的飛行行高為300m；②根據本次測繪區域地形地貌變化特征，將測繪區域分解為兩個飛行子區，分別為Ⅰ區和Ⅱ區，設計旁向重疊度80%，航向重疊度為85%；③在確定飛行方案后，采用八旋翼無人機進行航拍影像數據獲取，并及時檢查每天獲取的影像數據質量，直至質量達標為止。

2.3 實景三維建模

由于地質災害應急測繪具有時間緊、任務重的特點，因此必須在較短的時間內獲得精度可靠的實景三維模型，這就使得人工建模無法保障時間要求，必須采用自動化的建模技術。

本次采用Smart3D Capture作為自動建模的軟件平臺進行測繪區域的實景建模任務，能夠在較短的時間內獲得逼真的實景三維模型。

由于無人機傾斜攝影技術能夠獲得測繪區域多角度、多方位的影像數據，因此自動生成的三維模型精度也較高，能夠滿足地質災害應急測繪相應精度要求。

2.4 受災現狀分析

展開地質災害應急測繪的主要目的在于評估地質災害范圍，受災人數多大等，為進一步制定安置計劃、災害治理等提供支撐資料[3]。

在實景三維模型中，測繪區域內植被破壞較為嚴重，裸露土地較多，在強降雨氣候條件下容易誘發山體滑坡、泥石流等災害。根據實景三維模型計算出本次地質災害的受災面積可達50213.44m2。根據在實景三維模型中劃定的地質災害影響范圍邊界，本次計算土石方量過程中以最低點所在平面為基準面，最終獲得可能發生滑坡或者泥石流的土石方量約為63412.54m3。

為了分析評估本次地質災害的受災程度，在無人機傾斜攝影航拍影像資料中就可清晰的看到受災面積和滑坡規模大小，為評估受災情況帶來了直觀的依據資料。此外，通過實景三維模型等建設，確定了本次地質災害的受災邊界，計算了受災面積和可能發生滑坡或者泥石流的土石方量[4]。最終認為本次地質災害受災情況較為嚴重，應及時撤離災區范圍內的居民，并安置的安全范圍內。

通過三維模型研究，在受災上游由于發生泥石流災害，應加強該方面的治理工作。加之該區域強降雨天氣較多，再次誘發山體滑坡的概率較大，應及時對可能滑坡的山體進行治理。

3 結語

綜上所述，無人機傾斜攝影技術在地質災害應急測繪中具有良好的應用優勢，在今后地質災害應急測繪中的應用會越來越廣泛。

無人機傾斜攝影測繪技術在地質災害應急測繪中具有響應快、成圖快、精度高的優勢，能夠更加直觀的反映災區基本現狀。

將無人機傾斜攝影測量技術與實景三維模型相結合，能夠更加直觀的反映災區現狀，為指揮救援、受災分析等提供了可靠的依據，為快速響應和反饋提供了實用的技術方法，因此應該加強無人機傾斜攝影測量技術和實景三維模型技術在地質災害應急測繪中的應用范圍。