无人机在强震区地质灾害精细调查中的应用研究

为对强震区地质灾害进行精细调查,基于无人机低空摄影测量系统能够获取高精度、高分辨率和高时效的遥感影像且具有灵活性强和不受复杂地形影响等特点。本文将无人机低空摄影测量系统应用到强震区地质灾害精细调查,探讨了强震区地质灾害无人机遥感精细调查流程及成果应用。以老虎嘴滑坡所在区域的应用为例,阐述了无人机遥感像片的获取和DEM、DOM及三维真实空间场景的制作方法,重点介绍了利用三维真实场景对地质灾害进行定性及定量分析及精确描述。实践结果表明:（1）同常规的遥感调查方法相比,该方法不仅能够获取更高分辨率和更高精度的地质灾害精细调查基础数据,而且还提高了其时效性及可靠性;（2）构建的地质灾害体三维真实空间场景突破了传统的二维地质灾害解译技术,提高了地质灾害解译的精度及准确度。本文较完整地阐述了无人机低空摄影测量系统在强震区地质灾害精细调查的流程及方法,可以较好地应用于强震区地质灾害精细调查。     

无人机载LiDAR和倾斜摄影技术在地质灾害隐患早期识别中的应用

近年来,隐蔽性强、突发性高、破坏力大、灾害链长的重大地质灾害频繁发生。如何实现人工排查无法到达区域地质灾害隐患的早期识别,已是地质灾害防治领域必需解决的难题。本文基于无人机载LiDAR和倾斜摄影技术,获取地质灾害隐患点更加精准、精细的地形地貌勘测数据,采用定性与定量相结合方法开展地质灾害隐患早期识别。无人机载LiDAR技术能够“穿透”地表植被,获取真实地表数字高程模型（DEM）,据此可计算出地质灾害的关键特征参数,如山体阴影、坡度、等高线、粗糙度以及曲率等微地貌因子。无人机载倾斜摄影技术能够快速获取地质灾害隐患点的三维模型和数字正射影像（DOM）,使在三维实景场景模型中开展地质灾害隐患点识别和研判成为可能。通过建立数据综合应用策略,对地质灾害隐患点定性和定量分析,能够实现早期发现、有效识别。本文通过对九寨沟九道拐滑坡点的研究分析,结果表明无人机载LiDAR和倾斜摄影技术在地质灾害隐患早期识别方面具有较大的应用价值。     

免像控无人机航测技术在舟曲县立节北山滑坡-泥石流灾害应急处置中的应用

近年来,无人机航测技术在地质灾害防治领域广泛应用,特别是在突发性地质灾害应急处置中优势显著。免像控无人机航测技术能够快速获取测绘数据,跟传统航测方法相比,极大的节约了时间和人力成本。文中利用大疆精灵Phantom 4 RTK无人机,对甘肃省舟曲县立节北山滑坡-泥石流灾害进行免像控航测数据获取和处理。根据航测成果快速获取了滑坡形态特征、泥石流沟道特征等相关参数, 分析了滑坡变形迹象,并应用实地测量数据进行免像控航测精度评价分析。研究结果表明:滑坡形态特征、泥石流沟道特征、变形迹象均与实地相符,检核点精度满足《低空数字航空摄影测量内业规范》（GH/Z 3003—2010）数据生产规范,成果数据可用于灾害体变形特征分析、几何参数快速提取,辅助分析评估险情、灾情。对突发性地质灾害应急处置中无人机测绘数据的快速获取工作具有一定的借鉴意义。     

遥感技术在地质遗迹调查评价中的应用——以陕西华县莲花寺滑坡为例

针对地质遗迹资源调查依靠野外考察效率低、成本高及容易造成资源遗漏问题,将高空间分辨率卫星遥感技术引入地质灾害遗迹调查评价。基于IKONOS多光谱数据进行自然彩色变换,采用乘积法变换与全色数据进行融合,将遥感数据与DEM数据叠加生成三维遥感影像图,在遥感解译和野外调查的基础上,对莲花寺高速远程滑坡的形态特征、堆积体结构、成灾范围、成因机理及动力学过程进行研究,为陕西华县莲花寺滑坡地质遗迹评价提供直接的依据。研究结果表明:高空间分辨率卫星遥感技术应用于地质灾害遗迹调查评价,相对于传统野外考察等手段具有无比的优势。陕西华县莲花寺高速远程滑坡类型、特征、规模具有国际性对比意义,属国际罕见的滑坡灾害遗迹点,其稀有性对于研究高速远程滑坡这类特殊地质景观具有重要的现实意义,具有极高的科考研究和科普教育价值。     

多源遥感技术在降雨诱发勉县地质灾害调查中的应用

陕南秦巴山区地形地貌、地质构造和气候条件复杂，易发和频发滑坡、泥石流等地质灾害。由于该区地形高差大且植被覆盖率高，传统的人工地面调查排查在地质灾害的调查识别中难度较大，需借助先进的地质灾害监测识别技术方法。笔者综合采用光学遥感、合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）和无人机航测等多种技术手段，对陕南勉县“8.22”强降雨诱发的地质灾害进行应急调查与识别分析，探索多源遥感技术对降雨诱发型地质灾害的识别能力与有效性。研究表明，多源遥感技术在强降雨诱发区域性地质灾害的识别和应急调查中能够发挥重要作用，可大大减少现场工作时间，并能提供全方位、多角度和可视化的高精度遥感成果；光学遥感、InSAR、无人机航测等技术具有各自的优势和识别范畴，仅靠单一的技术手段难以完全有效地解决灾害隐患识别问题，建立一套多源遥感技术相互融合、优势互补的综合调查识别体系，是强降雨条件下区域性地质灾害快速调查识别与评价的有效途径。     

基于高精度DEM和RS技术的滑坡环境指标参数快速提取方法——以陕西省宝鸡市金台区长乐塬特大型滑坡为例

DEM和RS技术是研究滑坡地质灾害的重要资料和手段。近年来,随着高空间分辨率遥感卫星和高精度雷达卫星的上天,可以获取现时性高精度的DEM,使滑坡地质灾害的研究由二维向三维提升。利用IRS-P5数据生成的5m精度的DEM,借鉴GOOGLE的三维可视性原理,将其和高空间分辨率QuickBird(0.61m)数据叠置到数字地球之上,制作成三维可视性图像,进行滑坡环境指标参数提取方法研究。研究结果表明,该方法可直接读取滑坡环境指标的三维参数,具有客观、准确、快速的特点,可为滑坡灾害评估和区域地质灾害危险性评价提供定量化资料。     

镇域尺度下秦巴山区堆积层滑坡易发性不同单元评价性能对比研究

秦巴山区堆积层滑坡数量多、分布广、密度大、频次高,所造成的危害十分严重,且具有孕灾条件复杂多样和部分灾害评价数据获取难度大等特征。笔者选取秦巴山区小岭镇作为研究区,在地质灾害野外调查基础上,结合堆积层滑坡区域特点,采取栅格、斜坡两种单元类型,因地制宜的提取了滑坡孕灾因子,分析其相关性,提选出坡度、坡高、坡面形态、斜坡结构类型、堆积层厚度、距道路、矿区、断裂的距离等8个因子作为堆积层滑坡特征因子,运用随机森林模型方法对该镇域进行了滑坡易发性评价;并通过评价结果频率比、ROC曲线、易发性概率均值与标准差,对栅格单元、斜坡单元两种单元类型的精度与准确性进行了验证,结果表明：两种评价单元的预测结果都有良好的表现,但斜坡单元作为评价单元总体预测性能高于栅格单元,栅格单元在灾害防治具体空间部署上有着更精细的参考。研究成果对秦巴山区镇域地质灾害风险评价工作有一定的理论和实践意义。     

无人机影像在高陡边坡危岩体调查中的应用

在高陡边坡危岩体的调查中,复杂的地形条件经常限制工作的正常开展,如何快速准确地获取地质灾害信息一直是地质灾害调查研究中的难点之一。以往的研究中对无人机遥感技术在黄土、高原等地区应用有所报道,但对西南地区高陡边坡危岩体灾害调查的研究尚无报道。文章以锦屏二级水电站出线场边坡落石灾害所在区域为例,将无人机摄影测量技术应用于高陡边坡危岩体调查中,通过无人机倾斜摄影获取高分辨率遥感影像,开展遥感影像三维建模,进行地质灾害遥感解译,总结了无人机遥感系统在高陡边坡危岩体调查的技术流程。通过三维实景模型,精确地分析了落石灾害的空间分布、失稳模式及演化过程,查明了区域内危岩隐患点的分布特征;基于三维点云模型,提取出地质灾害体的属性信息,测得落石方量为11.7 m3,采用最小二乘法进行平面拟合,得到落石两组主控结构面产状为275.4°∠31.2°、103.5°∠63.3°。实践表明,无人机遥感技术在高陡边坡地区落石灾害调查中具有明显的可行性和优越性,可以较好地应用于高陡边坡危岩体调查中。     

国外基于遥感的滑坡灾害研究方法进展

滑坡是世界上最严重的自然灾害之一,遥感技术可用于滑坡的识别、填图、监测和评价。与实地调查方法相比,遥感可以快速获取大区域数据,减少野外工作量和成本。因此,它能更经济地了解较大范围的滑坡分布,评估滑坡灾情。目前,国外在滑坡调查中使用遥感技术的新进展主要有：利用合成孔径雷达、高空间分辨率的便携式无人机、多时相遥感数据、面向对象的图像处理方法等。通过对这些新方法及其实例介绍,分析这些滑坡调查新方法的进展以及未来发展方向。     

遥感技术在矿致滑坡成因分析中的应用

以湖南省怀化市泸阳镇中型岩质滑坡为例,基于多期次多元高分辨率数据,利用遥感技术研究滑坡的地质灾害各项背景因素,发现怀化滑坡主要是由山体破碎和矿山持续不规范开采共同造成的地质灾害.研究结果表明遥感技术可以在不接触此危险源的情况下直接进行定性和定量的滑坡成因分析.     

基于无人机倾斜摄影的黄土滑坡信息多维提取与应用分析

本文针对黄土地区地质灾害调查与评估需求,探索了一种基于无人机倾斜摄影影像和飞控数据的滑坡单体信息多维提取的方法。通过影像处理获得的DEM、DOM和实景三维模型等多维数据,对贾家村滑坡坡形、坡度、相对高差、植被覆盖率、纵坡比降、表面积与物源体积进行定量提取,结合区域气象数据分析了贾家村滑坡年均降雨量时空分布规律,利用相关地质资料分析了其地层岩性特点和区域地质构造情况,为准确评定其稳定性及危险性提供既高效又准确的定性、定量参考依据。     

基于无人机航测及Rhino-griddle平台的FLAC3D复杂三维地质体建模技术应用

FLAC3D作为ITASCA公司开发的经典岩土数值分析软件,对于复杂三维地质体模型的建立较为困难。本文以甘肃省某滑坡为例,提出以无人机航测影像为基础,采用DJI Terra或者ContextCapture制作可视化三维模型,通过EPS软件提取的等高线在Rhino-griddle平台进行地质体建模,最后将所建模型导入FLAC3D进行稳定性计算,结果表明：基于无人机影像获取的滑坡地形建模与实际地形、地质结构等吻合度极高,能够很好的解决FLAC3D前期建模困难的问题,基于FLAC3D的强度折减法稳定性分析计算结果与滑坡现场实际变形情况基本一致,即将无人机航测应用于复杂三维地质体建模及模型稳定性分析的方法实现了对滑坡发展趋势的快速评价,能够为滑坡等地质灾害的快速、精细化调查与应急分析提供参考。     

中国西藏金沙江白格滑坡灾害研究

高位滑坡灾害链成为我国西南山区典型地质灾害,引起公众极大关注。2018年10月10日,西藏自治区江达县白格村发生特大型高位岩质滑坡-堰塞湖灾害,造成金沙江断流2日。本文基于地质调查、多期遥感影像解译、现场变形监测及其数值方法等对白格滑坡进行深入的探讨与分析。以无人机影像获取的高精度DEM为基础,采用3D Analyst工具计算得到,第一次下滑体积约3.50×10~7m~3,堰塞体积约2.40×10~7m~3,第二次滑动体积1.60×10~6m~3,后缘残存块体总体积约3.95×10~6m~3。变形监测和数值模拟发现,残存块体目前处于基本稳定状态。研究表明,高山峡谷地貌、金沙江构造断裂带岩性破碎是地质灾害发育的基础地质条件,地震、冻融和降雨是此次滑坡的诱发条件。 更多还原     

高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用

无人机倾斜摄影技术构建全景真三维影像极大提高了单体灾害解译的精度及准确度,也可以用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累,降低了多期数据获取的难度和成本,为应急救援决策提供更加科学的技术支撑。本文以利用旋翼无人机倾斜摄影技术在茂县6·24地质灾害应急调查的成功实践为基础,系统地建立了一套基于旋翼无人机倾斜摄影技术的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法,并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中证明该方法的适用性,大大提高单体灾害应急处置效率。     

高山峡谷区地质灾害危险性评价

针对崩塌、滑坡和泥石流等灾种齐全的高山峡谷区,选取四川省阿坝县为研究区,采用多灾种耦合的评价思路,开展地质灾害危险性精细化评价。崩塌、滑坡等斜坡类灾害危险性评价以栅格为评价单元,泥石流灾害危险性评价以流域为评价单元。基于信息量模型和层次分析法,分别开展危险性评价,进而采用取大值的方法,获取研究区综合地质灾害危险性评价结果。研究表明,工作区综合地质灾害极高危险区、高危险区面积明显大于单灾种评价结果,极高危险区、高危险区主要位于崩塌、滑坡较发育的碎裂岩区域和极度易发的泥石流流域。针对高山峡谷区地质灾害危险性评价,多灾种耦合的评价思路能更合理的反映不同类型灾害在形态及空间上的差异,获取更精确的危险性评价结果。     

高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用

无人机倾斜摄影技术构建全景真三维影像极大提高了单体灾害解译的精度及准确度,也可以用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累,降低了多期数据获取的难度和成本,为应急救援决策提供更加科学的技术支撑。本文以利用旋翼无人机倾斜摄影技术在茂县6·24地质灾害应急调查的成功实践为基础,系统地建立了一套基于旋翼无人机倾斜摄影技术的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法,并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中证明该方法的适用性,大大提高单体灾害应急处置效率。     

贵州2010年6月28日关岭滑坡遥感应急调查

2010年6月28日,贵州省关岭县发生大规模滑坡,2010年6月30日中国国土资源航空物探遥感中心根据国土资源部中国地质调查局的部署,紧急派机飞往灾区进行航摄,获取了灾后第3天的高分辨率航摄图像数据,经正射处理后,进行解译提供灾区使用。该解译以QuickBird数据、航摄数据及1∶50 000数字地形、航摄立体像对生成的DEM分别作为滑坡前后的遥感数据源及地理控制数据源。采用数字滑坡技术估算了628关岭滑坡灾害的灾损,解译了滑坡的形态结构及运动方式,利用滑坡前后DEM计算了原斜坡滑走及堆积的滑坡方量,分析了628关岭滑坡成因及存在的地质灾害隐患,并提出防治措施建议。     

利用Newmark方法进行地震滑坡制图——以映秀研究区为例

2008年汶川5.12地震触发了大量滑坡,这些滑坡所造成的损失甚至超过地震本身。在地震区映秀,获取了地震边坡稳定性分析所需的地震滑坡编目图、强震监测数据、1：50000地质图、岩组单元的物理力学数据及基于1：50000地形图得到的DEM数据,所有这些数据都通过GIS（ilwis3.6）进行了矢量化及栅格化（10m）处理。基于上述数据,利用Newmark方法对每个单元格的变形及位移进行计算分析,然后通过Newmark位移与地震滑坡编目图进行对比分析,建立边坡失稳概率与Newmark位移之间的关系,用于地震滑坡预测及编图,为地震应急及灾后重建提供科学依据。     

杭州市滑坡地质灾害危险性区划与评价

基于证据权法构建滑坡地质灾害评价模型,进行杭州市滑坡地质灾害危险性区划研究。主要数据源包括1930－2009年杭州市域采集到的1 905个地质灾害个例以及杭州市地质图、土地利用数据及数字高程模型（DEM）等。利用Arcgis空间分析及信息提取功能,筛选强降水、地层岩性、坡度、坡向、坡高、河网与道路缓冲等证据因子,并运用证据权法客观确定各因子权重, 最后通过Arc-WofE扩展模块对多种优选因子的叠加,计算任意格网单元的滑坡发生概率,实现对潜在滑坡点位的空间预测。经分离样本法验证,区划准确率为88.3%,分析结果与现有滑坡的分布情况比较吻合。据此表明证据权法在多指标评价及其权重确定等方面具有普适性,值得在滑坡地质灾害危险性区划等方面推广应用。     

基于ArcIMS技术的浙江省突发性地质灾害预报预警信息发布

针对区域群发性滑坡(泥石流)灾害概率预报预警系统(LAPS)应用发展的需要,提出基于ArcIMS的突发性地质灾害预报预警模式,开发完成浙江省突发性地质灾害预警预报信息发布系统(LAPS-IMS)。该系统采用空间数据库引擎技术管理海量滑坡(泥石流)、地质、DEM、土地利用、土壤、降雨等数据。基于WebGIS技术实现了突发性地质灾害概率空间分布预报预警图的发布、信息查询、空间定位和空间叠加等功能。改变了先前仅以栅格图片发布灾害信息存在的缺陷,可传达现势的、准确的和直观的灾情信息。经系统试运行表明,该系统运行稳定、性能高效,在浙江省突发性地质灾害的预警预报及减灾防灾工作中起到了重要作用。