无人机倾斜摄影技术在地质灾害调查中的应用

王 康 李晓科

（陕西地矿九0 八环境地质有限公司，陕西 西安710600）

我国无人机技术已较为成熟，广泛应用于测绘、航拍、艺术表演等多个领域，近年来在地质灾害防治工作中也引入无人机技术，利用无人机的高机动、易操作、可视化的特点，将其用于地质灾害应急调查中拍摄灾害体的变形特征等，并形成影像资料，为后期对灾害体的稳定性及处理方案提供研判依据，但受限于其低续航性，以及人为操作的局限性，并不能记录到完整的、准确的变形体特征，因此，通过引入倾斜摄影技术，只需设置航线飞行一次，利用电脑软件生成三维模型，可以为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的三维模型，为灾害体的稳定性及处理方案提供更有力的研判依据。

1 倾斜摄影建模原理

无人机倾斜摄影是集航空技术、材料科学、导航定位技术、测绘技术、微电子技术、自动化控制技术、计算机图像处理技术等于一体的新型摄影测量技术。同时从一个垂直、多个倾斜(左视、右视、前视、后视)视角不仅可以获取地表地物顶部信息，还能获取立面详细的轮廓和纹理信息，改变了传统下视影像只能从垂直角度拍摄的局限。其中，垂直摄影影像可采用传统航空摄影技术处理，左视、右视、前视、后视四个倾斜摄影影像，视角一般在15°～45°之间，用于获取地物侧面纹理信息。无人机倾斜影像数据具有数据量大，畸变大，重叠度高的特点，倾斜摄影三维重建主要包括联合空中三角测量，多视影像密集匹配，点云处理及TIN 网构建，纹理映射及多细节层次显示等内容，无人机低空倾斜摄影数据处理流程见图1。

图1 无人机倾斜摄影三维建模流程图

2 在莫家湾滑坡调查中的应用

莫家湾滑坡位于宝塔区枣园镇,所处地貌单元即为经抬升、侵蚀切割形成的黄土梁峁区，在漫长的地质时期上，在流水的侵蚀及西川河的切割作用下，形成了“V”字型沟谷，其切割深度达到了150m 左右，两侧坡度陡峭，大于40°。在受到主沟（西川河）切割的同时，亦受到支沟侵蚀作用。在主沟的切割及地壳抬升作用下，形成了该处高陡的原始地貌形态，在后期支沟的侵蚀作用下，是的坡脚基岩裸露，并形成了陡坎，为滑坡的形成提供了必要的地貌条件。

外业采用大疆六旋翼无人机按设置好的航线，通过飞行控制系统实现定点等距曝光，自动采集影像及曝光时刻的POS 数据，本次航拍共拍摄2255 张影像，检查影像，无漏拍现象，同时在拍摄场地设置了5 个控制点，利用RTK 技术测量了其三维坐标，用于三维模型数据矫正。整理数据，采用ContextCapture Center Engine 数据处理系统对获取的影像进行三维重建，生成莫家湾滑坡三维模型见图2。

生成三维模型后，可通过ContextCapture Viewer 等软件细致查看灾害体特征，包括滑坡周界、后缘陡坎、前缘鼓丘、甚至可以分辨出拉张裂缝，见图3、图4。

图2 莫家湾滑坡三维模型

图3 莫家湾滑坡后缘陡坎特征

图4 莫家湾滑坡拉张裂缝特征

3 结论

无人机倾斜摄影技术因其机动性、易操作性、直观性、可靠性等特点，将其用于地质灾害应急调查中，生成三维模型，可为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的三维模型，为灾害体的稳定性及处理方案提供更有力的研判依据。其外业操作简单，但是在内业三维模型建立对电脑硬件配置要求较高，同时需要耗费较多的处理时间，在今后通过软件优化，实现便携式笔记本现场数据快速处理，更能满足地质灾害应急处置紧迫性需求。