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

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

张发伟

云浮市国土空间技术服务中心广东省云浮市  527300

摘要：目前我国经济水平和科技水平的快速发展，我国信息技术发展也十分快速。地质灾害的治理工程总体实施思路是准确排查地质灾害的发生区域以及灾害产生根源，结合专业化的工程勘查设计以及灾害整治处理技术手段来保障民众生命与财产权益。从总体角度来讲，工程地质勘查的关键实施环节有助于工程规划设计的科学性提升，有效确保了地质灾害的综合治理成效目标实现。通过倾斜摄影技术快速获取地物影像数据，进行室内构建实景三维模型及量测分析，实现高精度的实景三维信息获取，并通过无人机倾斜摄影测量获取的实景三维影像信息精确识别、提取地质灾害隐患信息，为地质灾害隐患识别及提前预防提供技术支持。

关键词:无人机；地质灾害；倾斜摄影；实景三维模型

引言

地质灾害的防治工作是一项综合性的工程项目，在进行地质灾害危险性评估时，需要对其各个方面都有所了解，才能更好地完成此项工作。在开展地质灾害危险性评估的过程中，对不同的地区、不同时间的地质条件和地形地貌等情况都要有一个明确的认识，考虑到各种可能出现的危害因素，并结合实际的环境和经济的发展状况来制定相应的对策[1]。

1地质灾害治理工程勘查设计和施工中的现存难题

1.1工程勘查设计与施工的规范保障制度缺失

地质灾害的大型整治项目工程如果要得到顺利的实施推进，那么关键性的前提保障因素就要体现在完善现有的规范制度体系。但是目前从工程勘查设计的开展全过程来讲，工程勘查设计的具体管理负责人员没有全面致力于健全现有的规范保障制度，那么就会表现为工程勘查阶段环节中的人员操作随意性。欠缺规范体系制度作为必要支撑的地质灾害整治设计施工过程将会呈现出显著的盲目性，不利于自然地质灾害得到彻底的整改处理。

1.2灾害危险源辨识不准确

由于人类活动的复杂性和多样性，使得人们对自然的认识也变得更加困难，再加上社会环境的不断变化，地球上的各种资源的开发利用，都给我们的生活带来了极大的挑战与压力。同时也给人类的生产、生活以及经济建设等各行各业的正常运行带来的巨大威胁。

1.3水土流失问题

在矿山开采过程中水土流失问题属于比较常见的地质灾害问题，应当引起充足的重视。但是也要区分好水土流失与采空区塌陷问题，因为造成水土流失的原因不仅是受到人为因素的影响，同时也受到自然因素的影响。如在部分地区中存在比较特殊的气候、地质地貌等，都会造成水土流失现象，如果没有采取科学有效的规划方法，势必会对土地表层土壤、植被等产生严重的影响，如过度砍伐等势必会造成水土流失问题。且在开采过程中，水利工程建设在一定程度上也会对水土流失产生较大的影响，如矿山地区中因地质情况比较复杂，如果没有采取有效的控制措施来降低对矿山施工的不利影响，必然会造成水土流失问题出现。

2无人机倾斜摄影地质监测

2.1建模流程

空三计算是通过无人机倾斜摄影外业测量的地面像控点位置信息，在室内无人机影像处理过程中辅助确定全部影像的位置信息元素，从而得到更多加密点三维坐标的测量方法。随着科技的进步与发展，目前研究空三计算主要采用包含GPS数据及IMU数据的pos数据辅助完成解算。在实际航测作业中，无人机通过在测区空间中某一位置对目标地物进行航测，获取该组镜头所处位置的姿态角及空间位置信息，从而生成航测瞬间的pos信息，该信息包括该组镜头航测瞬间所处位置的高程、经纬度、航向角、俯仰角及翻滚角信息。然后利用获取的pos信息进行区域网平差计算求解出所摄区域未知点的坐标信息。根据空三计算的结果有效还原了无人机影像数据在测区中航测时的空间信息，完成实景三维模型框架的初步构建。

2.2监测区域的倾斜模型重建

倾斜模型的重建主要包含两个步骤。一是数据获取。，对整个边坡进行多角度、多航线、多层次的航线规划，一键起飞进行拍摄获取影像。二是模型重建。无人机的飞行姿态并不固定，而机身无法搭载高精度定位测姿系统装置，往往得不到精确的姿势信息，或者仅有视觉影像，必须通过第三方应用软件(如Info、ContextCaptureCenter等)，进行影像的空三姿态信息的恢复与畸变修正，完成模型重构。ContextCaptureCenter利用摄影测量、计算机视觉和统计几何算法，全自动地进行真空三运算、密集点云形成、建立TIN网、自动纹理映射等操作，完成真三维空间几何建模的快速制作任务。现在支持一键式导入所获取的影像数据，选择坐标系后，自动进行空三加密及模型的创建。相机的外方位元素及内方位元素是影响模型精度的主要原因。从外方位元素特点来看，它一般是用来确认光束在物方空间坐标系的中间位置和姿态的参数，包含直线元素和角元素。直线元素一般是用于确认摄影中心在物体空间坐标系中的具体位置，而角元素一般是用来确认像片在物方空间坐标系的空间动态。内方位元素主要是用来表述摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括摄影中心到像片的垂距(主距)及像主点在框标坐标系中的坐标。高精度的地形模型重建是整个边坡监测的数据基础，也是监测环节中唯一的不动量。更精细、更清晰、更精确的模型使得边坡监测的准确率更高。通过实景三维模型，可以对边坡局部位移地段进行滑坡面积、距离的快速计算。

2.3数字影像配对和空三加密

数字影像配对主要是指两幅或多幅图像之间对同名元素进行识别，在数字影像测量过程中是关键与核心，需要对灰度值和分布进行合理处理，进而选择合适的配准窗口。而空三加密就是对空中三角测量进行解析，是航空摄影与数据生产之间的重要枢纽，指的就是利用部分图像控制计算待求点中的高程和位置，来实现物方坐标和像方坐标的转换。空三加密主要是利用相关遥感数据处理软件计算，并利用光束法区域网平差，获得影响外方位元素与加密点坐标。

3地质灾害治理工程勘查设计和施工的完善改进对策

3.1掌握地壳演化运动规律

为了更好地掌握环境条件，提高研究效率，就需要从当地具体情况出发，建立出地质事件表，针对不同地质情况进行深入分析，做好地、物、化、遥等资料研究，以此来保障后续工作及时开展，掌握这一区域中环境内部构造、地质特点情况，以此来为后续工作开展奠定基础。

3.2建立地质灾害危险性评估模型

建立地质灾害危险性评估模型的目的在于为地质灾害危险性分析和评价提供科学的依据；同时，还可以为地质灾害风险的管理和预防以及防治等工作的开展奠定基础。在进行地质灾害的危险性评估时，需要对各种危险源的可能性、危害程度、影响范围等方面的数据资料有一个全面的了解；还要对不同的区域环境中的主要类型及规模，如水文条件、气象因素、地形地貌、土地利用、地震活动、工程建设、生态环境等情况有充分的认识与理解，并在此基础上，制定相应的应对措施。

结语

构建的实景三维模型更具高清分辨率，为地质灾害的精细化研究提供更精准可靠的模型依据。综上可知，无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害隐患调查中具有广阔的应用前景，为地质工作者的研究提供了更全面、可靠的研究区现状信息，加快了对地质灾害信息的识别、预防及治理工作[2]。

参考文献：

[1]肖英，田鸿，侯平，等.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害中的应用[J].企业科技与发展，2019（3）：113-114.

[2]朱磊.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害应急调查中的应用[J].西部资源，2021（6）：87-88+91.