无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害监测中的应用研究

无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害监测中的应用研究

胡明  唐忠立,兰顺利,赵晓龙,黄雨欢

湖北煤炭地质物探测量队，湖北省武汉市江夏区，430200     

基金：中国煤炭地质总局湖北煤炭地质局科技项目ZMHB-2022-Ⅲ-03

摘要：相较于传统的航拍或者是测绘来说，无人倾斜摄影测量技术具备范围广、立体式等特点。此项技术可以做到更为真实的体现物体、环境的具体状况，补足正射影像中存在的不足之处，并且还能够运用低空多位镜头摄影的方式，迅速做到对地理信息的采集，能够充分满足测绘领域的各方面需求。基于此，本文将对无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害监测中的应用进行分析。

关键词：无人机倾斜摄影测量技术；地质灾害；调查

1 无人机倾斜摄影测量技术

无人机倾斜摄影测量技术是集无人机技术、动态定位技术、图像融合技术与处理技术于一体的现代化测量技术，是在无人机垂直摄影测量技术的基础上发展起来的，有效地避免了垂直摄影技术仅能够从垂直方向获取影像数据的弊端。无人机倾斜摄影测量就是在无人机平台上搭载了多角度、多方位的摄影相机系统，即该技术实现了从多个方位获取测绘区域影像数据的目的，但是由于不同方向获取数据的角度等差异，对图像融合及数据处理技术提出了更高的要求。一般来说，无人机倾斜摄影测量系统中的多镜头相机包含1个垂直镜头和4个倾斜镜头，能够尽可能地降低因遮挡等问题而造成影像数据中出现的空白，对提升测量精度意义重大。由于无人机倾斜摄影测量具有成图快、耗时少和精度高的优势而广泛地应用于各行业的测绘中，并取得了较好的应用效果。

2 灾害调查中的无人机倾斜摄影测量流程

①组织专人开展现场勘察，在现场勘察的过程中收集全面的资料，分析得出地质灾害的影响区域。②在前期勘察数据调查的基础上，对无人机的飞行路线、航高加以确定，经由对测绘范围、无人机性能的分析，选定航摄飞行架次。一般情况下，旁向重叠和航向重叠分别对应地域60%、65%。③结合对测量区域的地形地貌分析，遵循相应的标准来进行像控点的布设。因为像控点布设是否合理，将直接影响到结果精度，不同像控点布设下的精度要求也有所区别，以0.3km2的平原丘陵测区为例，以相同分cm作为前提，测图精度对比如表1所示。④利用GPS-RTK开展像控点实测，开展倾斜摄影空三加密，在开展空中三角测量时，在航摄相片与摄影目标的空间几何基础上，在少量相片控制点基础上，可计算出待求点的平面位置、高程和外方位元素，这一测量环节是无人机倾斜摄影测量的关键步骤，为达到测量标准，在此环节要遵循规范化操作的标准。⑤对前期所得到的全部数据和信息开展统一化处理，在数据处理完以后开展三维建模和正射影像生成，结合三维模型与正射影像，经由航天远景或者EPS等专门的软件，可自动成图，得到在地质灾害调查中无人机倾斜摄影测量的最终结果，灾害分析和预防都可在此结果上开展，也就可保障地质灾害预防和控制措施的有效性，减小灾害损失。

3 无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害监测中的应用

3.1 飞行计划及数据获取

由于滑坡等影响，某调查区域内的公路破坏较为严重，对勘查人员的及时到位产生较大的影响，因此需要结合航空影像数据有效布设调查路线。航拍影像数据的获取是地质灾害应急调查的基础，主要包括以下几个方面的内容：①无人机型号的选择，根据无人机的飞行参数、续航能力等确定，本次选择的无人机型号为H3100型；②飞行航线设计，根据选择额无人机型号以及搭载的摄影相机型号等，确定本次调查飞行的行高、航向重叠度和旁向重叠度等参数，为了提高本次应急调查精度，无人机中搭载了1个焦距相对较短的镜头和4个焦距相对较长的倾斜摄影相机，同时根据待测区域已有大比例尺地形信息等，确定飞行子区为2个，其中Ⅰ区的飞行高度为450m，Ⅱ区的飞行高度为400m；③由上可知，本次地质灾害应急调查过程中将测绘区域划分为两个飞行子区，其中Ⅰ区的航向重叠度和旁向重叠度均为75%～80%之间，Ⅱ区的航向重叠度和旁向重叠度均为70%～75%之间；④本次无人机选择八旋翼无人机，该无人机具有较高的稳定性和较长的续航能力，在获取影像数据的同时，应及时检查影像数据的质量，直至数据质量满足要求为止；⑤在满足待测区域地质灾害应急调查对时间需求的基础上，尽可能地选择天气状况较好的时段进行，尤其是风速条件等；⑥为了尽可能地缩短无人机获取航空影像数据的时间，可根据飞行子区特征，采用多架无人机同时展开航空影像数据采集的方式进行，可有效地提高航空影像数据的获取效率，为地质灾害应急救援、撤离以及居民安置点选择等赢得更多的时间。

3.2 现场调度指挥方面

在无人机摄影技术具体运用过程中，在使用无人机对地质灾害区域完成相应的影像信息收集之后，要求把信息及时传送至指挥调度中心，然后指挥者会根据收集到的影像资料展开深入研究，尽最大可能的确保灾区人民的人身以及财产不受损害。通过使用无人清晰摄影技术，使得地质灾害防范工作取得了更好的效果，并且也让灾害信息采集系统的持续、稳定运作提供了一定的技术支持。

3.3 预防性灾害调查

利用无人机技术，能够实现对自然灾害的预防性调查。以往传统测量模式下，在预防性调查过程中往往会耗用较多的人力、物力，而且还极易出现各种失误和遗漏，导致调查结果与实际情况之间存在一定偏差，所以，应当利用正射影像实行调查，通过对多个方位现场影像图片的合理分析了解，得出更加具有客观性以及真实性的图像信息。

3.4 实景三维模型构建

地质灾害应急调查中实景三维模型的建设是以无人机倾斜摄影测量过程中获取的航空影像数据制作而成的，该模型具有精度高、逼真度高的优势，常常用作地质灾害应急调查的电子沙盘和调查路线布设的基础依据。同时，实景三维模型为进一步应急救援以及应急管理提供了参考。因此，将无人机倾斜摄影测量技术应用至地质灾害应急调查中具有重要意义。此外，由于地质灾害应急调查具有任务重和时间紧的特点，必须在较短的时间内获取测绘区域内的实景三维模型，采用现代化的自动化建模技术。在获取测绘区域航空影像数据的基础上，本文采用Smart3DCapture软件平台作为本次自动建模的软件平台，进一步制作测绘区域的三维实景模型，其精度能够满足实际调查需求。

3.5 地形图方面

长时间以来，对于地质灾害的地形图测绘工作进展速度均是较为缓慢的，这是因为地形图的测绘流程非常复杂、繁琐，同时还要投入大量的人力和物力。若是灾区地形过于复杂，则所要花费的成本更是成倍增长，从而方可确保测绘工作的顺利开展。此外，所耗费的时间同样也很长，还要求使用比例尺以及各类工具方可完成测绘作业。相较于以往的比例尺测绘方法而言，无人机技术可以对所测量区域的地形进行多个角度的摄影，再按照具体要求调整至适宜的拍摄角度，并保证收集信息的全面性，制定合理的航行路线，以此充分保证灾害调查工作可以顺利进行。

4 结束语

总而言之，无人机倾斜摄影测量技术是一种新研发应用的测绘技术，可以在地质灾害调查以及防范工作中起到较大作用，可以为测绘工作的顺利开展提供一定的技术支撑。就目前发展状况而言，无人机倾斜摄影测量技术并未处于完全成熟的阶段，因此在后续实际工作中，有关技术人员和研究人员应当对其加以完善，使之得到更好的创新，从而提高其应用效果。

参考文献：

[1]王浩.无人机倾斜摄影测量技术在公路地质灾害中的应用[J].科学技术创新,2021(13):53-54.

[2]辛成章.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害监测中的应用研究[J].中国金属通报,2021(01):61-62.

[3]甘世兴.无人机倾斜摄影测量技术在地质灾害调查中的应用[J].世界有色金属,2021(01):159-160.

胡明，男，汉族，湖北武汉人，大学专科，测绘工程师，从事工程测量工作

单位：湖北煤炭地质物探测量队，湖北省武汉市江夏区，430200              

基金：中国煤炭地质总局湖北煤炭地质局科技项目ZMHB-2022-Ⅲ-03