摘要：地质灾害是由于人类开采自然资源,导致地质环境发生变化,从而产生灾害性的地质现象。常见的地质灾害有塌陷、崩塌、泥石流、滑坡等,对环境造成非常大的破坏,威胁周边居民人身安全,加强对矿山地质灾害的治理尤为重要。
关键词：无人机倾斜摄影技术；地质灾害；调查监测；应用
矿山环境的治理恢复主要是绿化覆植、维护裸露的岩石等,由于矿山特殊的地理位置,加上长时间的滥采滥伐,传统测绘很难进行,导致测量效率极其低下,与此同时,测量结果往往不能为矿山治理设计提供精准的数据支持。所以,在对矿山的全貌进行测量时,需要运用无人机倾斜摄影测量技术,构成三维实景模型,设计人员可以在三维实景模型上进行设计,这样更准确、更直观、更利于方案的优化。
1倾斜摄影相对于传统正射摄影的技术优势
(1)反应矿山周边地质灾害区的真实三维景观。相对于正射影像,倾斜影像能从一个垂直、多个倾斜角度同时采集影像,可以采集周边地物真实三维景观,像地质裂缝、危岩和周边的灾害影响区都能直观而且具体地反映。这是正射影像和DLG无法实现的。
(2)倾斜摄影可以直接基于成果影像量测。通过配套软件的应用,可直接基于成果影像进行裂缝、危岩和陡坡等地质灾害点宽度、高度、长度、面积、角度、坡度等的量测。
(3)周边实景特征可采集。地质灾害区域植被覆盖茂盛程度、植被大小、土质和岩体的几何特征、结构特征、边界条件等信息均可通过三维实景判别,提高了工作效率和准确性。
2无人机倾斜摄影技术
2.1无人机倾斜摄影系统组成
无人机倾斜摄影测量系统一般由无人机飞行平台、任务载荷及其控制系统、飞行控制系统、数据处理系统等几部分组成。1）无人机飞行平台即是搭载测量任务传感器的载体，常用的无人机飞行平台有固定翼平台、多旋翼平台、直升机、无人飞艇等。2）任务载荷及其控制系统主要用于获取目标区域多视角数字影像数据，由任务设备、稳定平台、任务设备控制系统组成。3）飞行控制系统是为了实现无人机飞行控制和任务荷载管理，包括机载飞行控制系统和地面控制系统两个部分。4）数据处理系统将获取的无人机姿态信息（POS数据）解算转换至城市建设采用的坐标、高程系统，并与影像一一对应，按照后处理软件规定的格式进行预处理，保证数据格式正确和资料完整，再提供给专业软件进行空三计算、点云密集匹配，以便生成正射影像图、数字线划图、应急专题图等不同类型的数据产品，经过信息提取后，为地质灾害早期提供数据支撑。
2.2地质灾害早期识别技术
在城市化建设过程中，可以通过倾斜摄影大区域视角对地质灾害进行早期识别，可结合InSAR形变解译，辅助对比分析，整体识别流程主要包括以下几个方面：1）通过无人机倾斜摄影技术，构建识别区三维立体实景模型、高分辨率正射影像；2）影像监督分类划定：工程建设区、非工程建设区；3）通过三维立体实景模型、高分辨率正射影像、航拍源影像综合解译识别形变区，同时，可结合InSAR形变解译进行对比分析；4）通过地面调查，现场核查、验证形变区；5）综合识别与核查成果，进行风险评价，划定威胁区范围。
2.3低空无人机航摄数据处理
倾斜摄影测量三维建模以五镜头拍摄的照片为数据源,集成倾斜影像与下视影像数据进行平差计算,构建三维环境,可弥补单一视角数据遮挡、纹理不丰富、多余观测不足等局限。数据处理主要包括预处理和后处理。其中,数据预处理包括照片拷贝、飞行架次解析、图片重命名、旋转图片、生成工程文件、质量和数据质量检查、相机标定、畸变校正等;数据后处理包括空三加密、图件制作、精度分析与评定、遥感解译及成果评价等。实景三维建模的关键技术有数据预处理、倾斜影像区域网联合平差、点云密集匹配、不规则三角网构建、纹理映射及三维建模等。
3人机倾斜摄影技术在城市化建设中地质灾害早期识别
本次选取地下空间利用强度高、目前周边城市化建设频繁的锦城广场作为此次地灾早期识别的研究区。锦城广场研究区范围内拥有多种不同类型的地面设施，北部锦悦路以北为居民集中居住区，建筑密度较大；中心为环球中心，是全球最大的单体建筑；绕城高速从西到东贯穿全区，地铁1号线从南到北穿过区内，附近城市化建设频发，施工工地多，不管是从不同的用地类型，还是道路交通、建筑体量、地下空间开发深度看，锦城广场研究区具有复杂的城市结构，对他的研究具有十分典型的意义。
3.1无人机倾斜摄影数据获取与处理
本次研究采用了CW-30油电混合无人机机搭载5镜头相机进行了航飞。CW-30为双尾撑布局、后推式油动垂直起降固定翼无人机，具备垂直起降，全自主起飞，RTK定点起降、精准导航等优异功能外，其最大载荷能力达6kg，负载续航达6小时。
1）外业数据采集。本次CW-30无人机的飞行高度为280m，地面平均分辨率优于3cm。飞行的航向重叠率为80%，旁向重叠率为70%。
地面控制点主要有两种类型，一类是地形特征点，包括明显的道路转角和明显的地物标识；一类是专门为航拍所做的人工标识。此次共布设控制点50个，直接利用RTK采用CORS系统获取控制点国家2000坐标数据，高程数据采用水准精化模型转换参数转换为1985国家基准高程。此次航摄共飞行两个架次，获取照片24135张，经检查，POS数据解算合格，影像质量较好，冬季有薄雾，云量为0。
2）内业处理。本次选用了ContextCapture软件全自动处理软件作为数据处理软件。ContextCapture将数据处理过程分为以下六个步骤：工作集群构建——空中三角测量——密集点云的生成——基于点云的TIN模型构建——纹理切片自动映射——完成场景构建。
3.2地质灾害识别
完成的倾斜摄影成果还原了研究区的真实三维实景场景，实现全要素覆盖，此次地质灾害形变的识别采用正射影像DOM(精度3cm)与倾斜摄影真实三维实景场景相结合，进行综合分析。本次研究范围内形变区及建设施工区的识别，主要通过对正射影像DOM进行监督分类与人工部分干预相结合的方法进行，再结合倾斜摄影真实三维实景场景分析区内形变。
3.3地面核查、验证、风险评价
依据地质灾害形变分析结果，通过地面调查对解译形变区进行现场复核、验证、风险评价，复核验证、风险评价结果参见附表：解译形变区核查、验证表。
结论
综上,无人机倾斜摄影测量可以获取地质灾害点的精确位置、几何特征、结构特征、边界条件等信息,通过对岩体的类型、发育分布规律进行研究,可以为矿山地质灾害的防治提供技术支持。三维模型通过Acgis等地理信息软件的联合应用,更是为地质灾害的调查和防治提供方便和技术支持。
参考文献：
[1]李建.无人机遥感平台在摄影测量中的应用[J].江西建材,2019(01):218.
[2]王洁.数字摄影测量在西部地形图测绘中的应用研究[D].西安科技大学,2015.
[3]洪宇,龚建华,胡社荣,黄明祥.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用,2018(04):462-466.
[4]余忠迪,李辉,巴芳,等.基于消费者级无人机的城市三维建模[J].国土资源遥感,2018,30(02):67-72..
[5]吴楠,韩东.无人机摄影测量在库区地质灾害安全检查中的应用[J].四川地质学报,2019,36(02):316-319.