无人机倾斜摄影测量在某滑坡地质调查与监测中的应用

滕超 王雷 崔原

摘 要：近几年，由于无人机倾斜摄影测量具有分辨率高、工作周期短等优点，越来越广泛地应用到地质灾害调查与监测中。传统地质灾害调查存在工作效率低、只能对局部进行调查，缺少宏观性的缺点。通过将无人机倾斜摄影测量技术应用在抚顺西露天矿南帮巨型滑坡地质调查与监测中，即可以获得影像、DEM等多种测量数据，又可以通对多期影像对比分析判定滑坡整体变形趋势，比对同名标识点的监测位移相对值分析滑坡不同区域变形的差异性。结果表明，将无人机摄影测量技术运用到在滑坡地质灾害调查与监测中，具有很好的可行性。

关键词：无人机倾斜摄影测量;地质灾害;滑坡;调查;分析

中图分类号：P642.22            文献标志码：A

一、前言

近几年，随着无人机摄影测量技术的发展，越来越广泛地应用到地籍测绘、地质灾害调查与监测、地质探矿、工程建设等众多领域。无人机技术倾斜摄影测量技术既可以获得遥感影像，又可以及时获得三维数据，并且可以输出DSM、DOM、DTM、DLG等多种格式成果[1]。

无人机倾斜摄影技术就是依托无人机飞行平台，将空中飞行子系统、地面子系统和数据处理子系统结合起来的综合测量系统，具有GPS定位功能，带有POS数据，可以很好地处理获得的影像重叠度，精确计算影像间的相对位置，提高计算准确度。与传统航空正射摄影测量相比，具有灵活机动、受天气影响小、分辨率高、工作周期短、工作效率高等优点[2]。

二、无人机倾斜摄影测量在地质灾害调查与监测中的应用

（一）传统地质灾害调查与监测

传统地质灾害调查主要以遥感影响图为基础、以采用手持GPG、RTK、地质锤、罗盘、放大镜、测距仪等仪器设备为主的野外实际调查方式进行，一般采用穿越法和追索法相结合的方式进行[3]。传统地质灾害调查存在着遥感影像即时性差，调查工作精度低、重局部轻整体、效率低等缺点，不能对滑坡的整体地表变形情况有宏观把握，只能对局部区域进行地质调查。尤其是滑坡區域，具有地形条件复杂、坡度较陡，存在危岩体等各种不安全因素，不利于调查工作的顺利进行[4]。

传统地质灾害监测都是沿着地质灾害的主变形区布设监测剖面，监测地质灾害的变形情况。受经济和地形条件影响，监测点的数量有限，不能很好地反映出地质灾害不同区域变形的差异性。

（二）无人机倾斜摄影测量在地质灾害调查与监测中的应用

由于无人机倾斜摄影测量和能够快速高效地获取地质灾害的宏观整体上的遥感影像和多种格式数据 [5-6]，尤其是大型以上的滑坡地质灾害调查与监测中，可以快速高效地获得滑坡的范围和准确位置、影响范围、地表变形特征、受威胁对象的初步估计等，对灾害的规模和防治方案提供有利的数据支撑。

三、应用实例

（一）抚顺西露天矿南帮滑坡地质灾害概况

西露天矿南帮滑坡南北向宽约1200～1500m，东西向纵长约3100m;高约400～500m，滑坡体投影面积3.37km2。滑坡主要滑面有两层，滑面最大深度为195.2～251.6m，估算整个滑体体积约4.52亿m3，按规模体积划分为巨型滑坡。威胁企业共有11家，威胁人数约1311人（主要指常住人员及工作人员），按险情等级划分为特大型滑坡。

（二）无人机倾斜摄影测量在抚顺西露天矿南帮滑坡地质调查与监测中的应用

2013～2018年，在抚顺西露天矿南帮滑坡地质调查中，每年的春季、秋季都会进行2次无人机倾斜摄影测量，积累了比例尺较大的、满足滑坡监测调查需要的、较为丰富的测量数据。为了更好地与传统地质调查相结合，掌握滑坡的地表变形特征和变形规律，通过多期影像进行对比分析，宏观判定滑坡的整体变形特征，采取建立同名标识点的方法，进行同名标识点的矢量位移分析，为综合分析滑坡的变形特征提供数据支撑。

1、多期无人机倾斜摄影测量影像图对比分析

通过对多期无人机倾斜摄影测量得到的影像图进行对比分析，可以对滑坡的整体地表变形情况有宏观把握，也能清晰直观地显示出变形区域，与传统地质调查相结合，互相验证。

通过对2015年、2016年春季的无人机倾斜摄影测量得到的影像图进行对比分析，得到南帮滑坡主滑区下部坑底（蓝色区域）回填压脚量出现明显的增长，坑底的地形地貌发生变化;南帮滑坡的东边界接近坑底（橙色区域）2015年地表变形较大，出现明显的陡坎和地表裂缝，结合传统地质调查结果，确定该区域地表变形较严重的原因主要有两个，即该区域内对局部围岩体清理活动和该区域正对坑底的开采活动。开采活动是主导因素，诱发该区域2015年水平位移增大，从而引发地表变形较大。

2、同名标识点水平矢量总位移综合分析

通过同名标识点水平总位移等值线图（2013年-2018年）的分析，得出西露天矿南帮滑坡水平总位移>80m的区域主要分布在W400测线～E1000测线之间。结合工程地质分区，可以得出主变形区在前缘受F3-1和F5断层控制作用明显，后缘主要受地层分界线影响。

3、同名标识点垂直矢量总位移综合分析

通过滑坡垂直总位移等值线图（2013年-2018年）的分析，得出西露天矿南帮滑坡垂直总位移沉降值>40m的区域主要分布在W400测线～E1600测线之间滑坡的上部。在E800测线～E1600测线之间，F2断层是垂直位移沉降与抬升的分界线。F2断层以北，垂直变形以抬升鼓胀为主，以南以沉降为主。

四、结论与建议

（一）结论

本次将无人机倾斜摄影测量技术应用到抚顺西露天矿南帮滑坡地质调查与监测中，通过多期影像的对比分析，判定滑坡的整体变形特征;通过建立同名标识点，进行监测点相对位移对比分析，分析滑坡的变形特征，为研究滑坡变形趋势和滑坡体不同区域差异性分区提供数据支撑， 验证了将无人机倾斜摄影测量技术在大型以上滑坡地质调查域监测中的成功应用，解决了传统滑坡地质调查中缺少宏观整体性、传统滑坡地质灾害监测中难以进行变形差异分区的难题。

（二）建议

在现在行业普遍使用的《滑坡崩塌泥石流调查规范（1：50000）》（DD2008-02）中，加入无人机倾斜摄影测量技术。应结合传统滑坡地质调查，创新地研究出一些基于无人机倾斜摄影测量的地质调查新方法。

参考文献：

[1] 吴振宇，马彦山.无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].宁夏工程技术，2012，11（2）：134-136.

[2] 高姣姣.高精度无人机遥感地质灾害调查应用研究[D][硕士学位论文].北京：北京交通大学，2010.

[3] 王国洲.无人机航摄系统在贵州省地质灾害应急中的应用[J].地理信息空间，2010，8（5）：4-6.

[4] 吴海新.测绘无人机在地质灾害调查中的应用[J].矿山工程与建设，2007，1：93-94.

[5] 冯仕超.无人机航拍测绘技术对地质灾害的勘查分析[J].管理及其他，2019，11：249-251.

[6] 翟代廷.无人机遥感技术在地质灾害监测中的应用[J].世界有色金属，2018，9：279-281.