无人机摄影测量技术在危岩勘查中的应用

吴广超

(河北省地质环境监测院，河北 石家庄 050000)

0 引 言

最近几年无人机技术被频繁应用于地质灾害勘查工作中，采用无人机摄影测量技术可以有效处置高陡山体上对于危岩地质参数进行采集的问题，快速提高对危岩勘查测量的效率以及实际测量的精度，同时降低人力、物力、时间的投入。

1 无人机摄影测量技术

1.1 无人机参数

该文探讨的是四旋翼测绘级无人机，按照千寻基站定位提供的信息，航测当前的定位精度要高出1 cm，其配备了厘米级导航以及定位系统，具备支持RTK以及PPK成像的系统，自身的精度能够实现厘米级，在户外作业操作可以更加便捷的同时还能够快速成图，在进行户外作业能有效提升工作效率。案例所处地区崩塌地质灾害相对突出，涉及范围广泛，所处地形较为复杂，其中有较大的高差，因此测量人员面对的测量任务相对繁重，对测量有着较高的进度要求，因此采用四旋翼测绘级无人机作为航拍，是较适宜进行危岩勘查工作的一种测绘工具。

1.2 工作流程

1.2.1 周围环境确定

按照当前收集获得的白石下危岩点的地质资料，完成实地的踏勘，并且对危岩体和附近周围植被实际的覆盖情况进行观察，确认是不是与航测作业保持一致。

1.2.2 航拍作业

因为危岩当前的山体面积并不大，危岩和附近环境之间有着较大的高差，因此选择的是一种四旋翼智能无人机按照当前航线去完成对危岩数据的采集。无人机需要按照当前已经规划完成的航线去完成低空摄影，从多个多角度去完成对覆盖围岩的拍摄。这种方式使获得的数据更加多样，从而保证了测量的精准性，见图1。

图1 白石下危岩点位置及航线规划图Fig.1 Locations and planning routes of dangerous rock points in Baishixia

2 测量结果

2.1 危岩点正射影像图

依照无人机目前航测获得的数据对其展开相关的处置之后得出结果，将危岩体以及威胁对象当成研究的主体，最终得出能够展现出附近环境以及受到威胁对象所处在的位置并且比例尺需要在1∶2 500的1种垂直的正射影像图，可以非常完整的展现出危岩和受威胁对象之间的联系，见图2。为了展现出危岩点当时的临空状态以及和母岩之间的分离状态，操作该无人机针对危岩点断裂拍摄进行测量能够获得全新的2张断裂正射影像图，见图2。

图2 白石下危岩点正射影像图Fig.2 Orthophoto map of dangerous rock points in Baishixia

2.2 危岩点的DSM

根据无人机航测数据处置的成果，得出白石下危岩点以及附近DSM，使用DSM获得的数值能够非常直接的观测获得，危岩点当前所处在位置的高程大概是处在550～700 m，东南部某村庄所处在的地势处在400～450 m。能够得出在山顶至山体东南的某村庄之间存在的高差有着较大的变化，危岩点其针对村庄会形成较为严重的威胁。按照当前DSM提取相对的等高线数据，其形成的等高线差能够达到5 m。按照等高线当前分布的疏密情况能够获得，危岩点当前的坡度相对较陡，高差之间存在较大的变化，陡坡是导致危岩出现地质灾害的主要因素。

2.3 危岩点的三维模型

获取的航测的数据相对比较完整，其实处于相对高差330 m位置进行获得的航拍影像，最终生成的1种三维模型其自身的质量相对比较高，并不具备比较显著的空洞，基于当前三维模型里能够非常直观的看出危岩点以及威胁对象所处在的空间位置关系，当前三维模型整体的长度是1 500 m，其自身的宽度可以达到1 460 m。

2.4 危岩点初始崩滑方向剖面图

使用有关软件去完成危岩体崩滑方向的剖面图，基于剖面图能够看出危岩和威胁对象之间存在的空间关系，能够展现出危岩和受威胁对象之间的相对高度和水平距离以及地形坡度产生的转变。基于当前剖面图上获得危岩点和当前附近村庄之间的水平距离大概是在200 m，其存在的最大高差为110 m，危岩体当前所处在山体的坡度大概是30°。基于这部分参数能够得出，危岩体假如出现了滑坡崩塌，则会对下方村庄造成威胁，并且其产生的破坏力相对较大。

3 无人机对危岩勘查优势与局限性

(1)针对当前已经看出的危岩勘查相对更为精细，并且测量的数据也相对精准，能够为之后预防和治理提供所需要的依据。针对高陡危岩，过去选择的勘查手段主要是使用高清相机完成拍摄，危岩自身的产状和尺寸等相关的数据一般都是通过肉眼估算。而无人机能够使用数据采集的方式设置三维模型，最终获得危岩边界和结构面产状以及危岩体尺寸和体积等精准的数据。

(2)针对潜存的危岩排查更为精准，能够使得灾害预防有效性得到提升。在过去针对危岩进行调查的时候，因为不能够直接观察获得潜存的危岩体，而主要是把山高坡陡，植被发育所处在的点当成是经常会出现问题的村屯点。而在最近几年新出现的岩崩地质灾害一般都是在这些村屯点出现。通过合理的运用无人机技术，能较快排查出可能存在问题的村屯，寻找到潜存的危岩点，得出有关参数，将危岩体威胁范围进行划分，按照危岩当前的特征参数，执行有效的预防和治理对策，使得危岩灾害治理的成效得到提升。

(3)有效降低外业在工作上的工作量，使安全保障得到提升。与过去要求攀爬靠近危岩体测量的方式相比，无人机技术的采用使当前外业的操作十分地简单，其可以获得的参数数据多种多样，能够减少高陡边坡以及灾害频发区有关调查人员出现伤亡的可能，同时能够有效的完成对危岩勘查工作条件的改善，使得人员安全得到保证。

(4)灵活性相对比较强，自动化程度相对比较高，当前的可视化监测具备一定的安全性和可靠性。需要使用四旋翼智能无人机去完成对危岩的勘查，起降十分的便捷，并不需要机场或者是安装发射装置，在应用上灵活机动。使用飞控系统可按照预定的航线自动飞行，当出现电量不足的问题时可直接返航。

未来无人机针对危岩进行勘查应用过程中，针对山体高程差相对较大的危岩点，能够整体的去考虑选择适宜的测量技术模式。针对部分植被覆盖或者是其余附属杂物相对较多的位置，在不能够对其测量精度给予保证的同时，还要求采取人工补测的方式进行，相信通过不断的升级和改造无人机技术，其在当前危岩勘查过程中的应用能够获得显著的成效，并展现出自身最大的应用价值。

4 结 语

危岩勘查一直都是对地质灾害调查工作产生影响的难点。在实际应用过程中，需要在对无人机技术优势充分发挥的基础上，完成科技的创新，不断攻克技术难题，进一步推进地质灾害勘查工作朝着信息化和现代化的方向发展。