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。     

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。     

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。     

基于时序InSAR的黄土滑坡隐患早期识别——以白鹿塬西南区为例

中国黄土滑坡灾害频发且分布广泛，传统的地质灾害调查对于地处高位、形变特征不明显和隐蔽型的滑坡隐患难以有效识别，是滑坡灾害监测预警成功率低的主要原因之一。如何有效超前判识别地质灾害隐患是地质灾害防治工作的前提和基础，时序InSAR技术在此领域具有良好的应用潜力，但如何更好地将InSAR技术融入到滑坡灾害相关研究中仍处于探索阶段。笔者以西安市白鹿塬西南区为研究区，在高精度三维倾斜摄影、ALOS-2雷达影像集等数据基础上，以时序InSAR技术反演得到104处地表形变明显区域；结合黄土滑坡易发指数、航拍影像和野外核查，快速识别黄土滑坡及隐患23处，其中包括新识别的滑坡隐患20处和在册的滑坡灾害3处，通过与传统地灾调查数据比对和实地调查核实验证了时序InSAR方法探测结果的优势和有效性，并构建了基于高精度InSAR和DEM数据的黄土滑坡隐患早期识别方法。     

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。     

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。     

基于无人机X100低空摄影测量DOM制作的研究

无人机摄影测量技术近年来得到快速发展,以无人机X100在低空摄影测量中的应用为例,从无人机外业数据采集、航片拼接、正射影像图输出以及三维立体图生成等几个方面进行了探讨,突出了无人机X100在DOM制作中的优势。     

无人机倾斜摄影在黄土地区泥石流灾害调查与评价中的应用

本文针对传统地质灾害地面调查效率低、成本高,轻整体、重局部的不足,引入无人机倾斜摄影技术,以求弥补传统调查方法和手段的缺陷。首先阐述了倾斜摄影三维重建原理及"半定性半定量打分表"评价模型。以黄土地区赵家沟泥石流为研究对象,通过三维重建生成的实景三维模型、DOM和DEM,解译并提取了如地层岩性、不良地质现象等定性信息,分析并计算了流域面积、纵坡降等泥石流易发性定量评价因子。对比地面调查数据,得出赵家沟泥石流易发性得分分别为86分,96分,易发性程度均为中等,无人机倾斜摄影开展黄土地区泥石流灾害调查与评价是可行的,获取的信息比地面调查数据更科学合理。     

基于无人机的滑坡地形快速重建与稳定性分析

对滑坡进行快速准确的定量化调查评价可以为滑坡应急处置提供科学依据。无人机航摄系统以其机动灵活、响应迅速等特点,日益成为地质灾害调查的可靠手段。以册亨平庆组滑坡为例,将无人机摄影测量技术应用于滑坡的调查中,总结出一套基于轻型无人机航摄技术的边坡快速调查与定量评价方法:首先通过多种软件建立高精度三维地质模型,使用有限差分软件进行数值模拟;然后对滑坡变形机制进行分析,并对滑坡稳定性进行评价。研究结果表明:（1）通过Global mapper、Pix4Dmapper、Rhinoceros等软件对无人机采集数据进行处理并建立三维计算模型,具有简便、快捷、可靠的特点;（2）以无人机航摄为核心的滑坡调查评价,能将传统地质的定性分析和数值模拟的定量分析有效结合,为后续应急处置提供有力的依据及数据支撑;（3）册亨平庆组滑坡是在降雨条件下由坡体自重应力作用引发的蠕滑-拉裂式滑坡,调查时滑坡已启动,地面裂缝有加速扩展的趋势。     

2015年嘉陵江上游燕子河流域地质灾害调查数据集

本数据集是依托2015年嘉陵江上游燕子河流域内崩塌、滑坡、泥石流和工程地质调查资料,根据中国地质调查局统一的标准和要求编制的。数据采集通过遥感解译、地面调查结合三维激光扫描、低空无人机航拍、综合地球物理勘探等工作手段获取。数据集包括滑坡数据223组、崩塌数据170组、泥石流数据44组,以及专门工程地质调查数据129组。数据集信息包括燕子河流域内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的基本属性、产出的地质环境背景条件、发育特征与分布规律、孕灾的工程地质条件。通过野外数据现场采集、数据整理及校验、数据入库及审查等流程,以及完善的质量控制体系,确保了数据集的真实性、可靠性、准确性。该数据集全面提升了燕子河流域的地质灾害和工程地质调查精度,为该流域内崩塌、滑坡、泥石流的形成机理研究及易发性、危险性、风险性区划研究,提供了有效支撑,同时也为该流域地质灾害防治提供了可靠的基础数据。     

基于高精度低空摄影测量的黄土滑坡精细测绘

滑坡体积精确计算看似简单实则困难。黄土高原具有植被稀少、岩土暴露程度高、滑坡易发多发等特点。本文在充分认识上述特点的基础上,尝试采用高精度低空摄影测量技术来精确测算滑坡方量。与传统计算方法、遥感和三维激光扫描对比,低空摄影具有受各类因素影响较小、作业灵活、高效、产品精度高等优点。本文以甘肃黑方台党川2#黄土滑坡为例,在介绍近景摄影测量数据获取方法的基础上,采用滑坡前后的高精度的低空摄影测量数据源和结合现场调查,对该滑坡进行精细测绘,实现“数字化滑坡”。研究结果表明:（1) 滑坡长217m,宽176m,滑坡平均厚度约20m（滑源区),滑距782m,后缘到前缘的落差122m,影响面积为105216m2;（2) 根据斜坡各部分滑动和堆积特征,将其细分为崩滑区、主滑区、滑塌区、流通堆积区、铲卷堆积区、挤压堆积区、二次堆积区、粉尘堆积区;（3) 以高精度DEM求得,滑动和堆积方量体积分别为31.72×104m3和49.96×104m3;（4) 滑坡整体松散系数为1.411,局部的干密度差别较大,其大小与滑坡发育特征和运动过程有密切关系。     

无人机遥感的滑坡地质灾害监测

由于伊犁谷地特有的地质环境和气象水文特征,滑坡、泥石流等地质灾害频发。无人机遥感技术具有能快速获取高质量、高分辨率遥感影像的特点,借助无人机遥感技术对新源县阿尔善村山体滑坡进行现场扫描,通过采集滑坡后的地表三维点云数据获取数字高程模型(DEM),同时运用栅格空间分析技术,将平滑前的DEM与平滑后的DEM进行栅格运算,定量计算出滑坡土方量为25 422.79 m3。研究成果为当地的地质灾害风险评估、监测预警、排查防治与指挥救援等提供客观、详实的数据资料。     

基于无人机摄影测量技术的高陡边坡危岩体特征构建与分析

在高陡边坡的危岩体调查中, 受限于调查人员可到达的范围, 难以获取危岩体的特征参数, 从而影响危岩体的稳定性判别。无人机摄影测量技术能够安全、快速、全面、精准的获取危岩体的特征信息。本文以鸡冠岭崩塌隐患为例, 利用无人机摄影测量技术获取坡面高精度影像, 通过提取点云数据构建三维模型, 基于最小二乘法完成平面拟合获取危岩体的体积及结构面产状信息, 并结合实际测量数据, 采用赤平极射投影法和极限平衡法定性和定量评价危岩体的稳定性。经过分析计算, 鸡冠岭崩塌四处主要危岩体的体积分别为102.86 m3、355.27 m3、236.60 m3和454.91 m3, 根据定性分析和定量计算, 危岩体均为欠稳定状态。通过本文的实践, 体现了无人机摄影测量技术在识别高位隐蔽危岩体方面的优势, 对于发展基于无人机摄影测量技术定量判定危岩体的稳定性方面具有借鉴意义。     

三维激光扫描技术在磨西台地地质灾害勘察中的应用研究

磨西台地西部岸坡缓、高差大,东部岸坡陡峭狭窄,受地质构造、地形地貌、雨水侵蚀、风化以及地震的影响,磨西台地东部岸坡滑坡地质灾害频发。为了安全、高效、精准、全方位获取滑坡地质灾害勘察的基础数据,运用定性和定量结合研究科学地学推进地质灾害勘察治理;通过采用三维激光扫描技术非接触主动测量方式直接获取磨西台地东部岸区某滑坡的高精度点云数据,得到勘察区的三维点云模型,通过进一步处理分析,对地滑坡体的形图、剖面图、结构产状、特征体测量数据等关键要素进行精准识别和快速提取分析,极大地节约时间和降低损失,为后续滑坡地质灾害勘察治理设计提供强有力的支撑数据。     

实景三维技术在“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查中的应用CSCD

针对“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查应急测绘保障中,倾斜实景三维模型建模效率无法满足应急状态下“快速”的需求这一难题,文中在研究无人机倾斜摄影测量技术原理的基础上,提出了基于正射单视角倾斜摄影的三维建模方法,进一步结合三维场景构建技术和遥感解译技术构建了应急状态下基于实景三维技术的地质灾害快速调查技术体系,并成功应用于“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查中,72小时黄金救援期内提供了四川省应急测绘保障史上首个实景三维模型及相关灾情、灾损信息,在有关部门开展灾情研判、应急指挥决策、灾后恢复重建等工作中发挥了重要作用,此外,基于调查结果提出了系列灾区地质灾害防灾减灾救灾建议,为灾区地质灾害综合防治提供了科学依据。     

实景三维技术在“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查中的应用CSCD

针对“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查应急测绘保障中,倾斜实景三维模型建模效率无法满足应急状态下“快速”的需求这一难题,文中在研究无人机倾斜摄影测量技术原理的基础上,提出了基于正射单视角倾斜摄影的三维建模方法,进一步结合三维场景构建技术和遥感解译技术构建了应急状态下基于实景三维技术的地质灾害快速调查技术体系,并成功应用于“8·8”九寨沟地震地质灾害快速调查中,72小时黄金救援期内提供了四川省应急测绘保障史上首个实景三维模型及相关灾情、灾损信息,在有关部门开展灾情研判、应急指挥决策、灾后恢复重建等工作中发挥了重要作用,此外,基于调查结果提出了系列灾区地质灾害防灾减灾救灾建议,为灾区地质灾害综合防治提供了科学依据。     

无人机倾斜摄影在靖边县龙洲丹霞地貌调查中的应用

以陕西省榆林市靖边县龙州乡丹霞地貌调查为背景,依据倾斜摄影测量的原理及应用方法,阐述了多旋翼无人机搭载倾斜摄影设备进行数据采集影像数据,并对工作区进行实景三维建模处理,通过对实际工作中三维倾斜摄影应用实例进行探讨,结合地面调查成果,对三维建模效果进行分析,还原工作区地形地貌、增强地质遗迹资源空间辨识率、提高地质遗迹点定位精度的效果,为准确获取地质遗迹资源分布范围及规模形态提供了技术支撑。     

多时相数字孪生滑坡变形监测方法与应用研究——以金沙江白格滑坡为例

高位隐蔽滑坡因为难到达、难识别、难监测,致使成灾表现具有极强的突发性和破坏性。针对传统人工地面调查和地面布设监测设备存在危险系数高、工作效率低、设备易损坏和离线误报率高等问题,提出基于无人机倾斜摄影测量技术构建高位隐蔽滑坡数字孪生体的方法,通过信息化、数字化手段对地质灾害变形特征及时空演化规律进行监测分析。以西藏金沙江白格滑坡为研究对象,利用无人机倾斜摄影测量技术获取2019年4月—2021年9月共计10期次航测数据,融合多源数据构建了多时相数字孪生滑坡体,通过多期孪生滑坡体实现对白格滑坡整体滑移、局部微变形、滑塌体积等多维要素的高精度定量分析,并及时应用于白格滑坡时空演化分析和监测预警中。研究表明：白格滑坡在2019—2021年监测期内存在持续变形迹象,强变形主要位于滑坡两侧及后缘,渐有扩大趋势,存在垮塌堵江风险。运用多时相数字孪生滑坡变形监测手段实现对地质灾害定性-定量化特征描述与风险评估,具有快速灵活、覆盖全面、不受复杂艰险地形条件限制等优势,可为高位隐蔽滑坡等斜坡灾害大梯度形变监测提供工程实践参考。