原標(biāo)題：無人機(jī)助力皖江經(jīng)濟(jì)帶地質(zhì)災(zāi)害快速識別
來源于《中國地質(zhì)調(diào)查成果快訊》

摘要：通過利用無人機(jī)對皖江經(jīng)濟(jì)帶中典型地質(zhì)災(zāi)害體的三維實(shí)景建模，總結(jié)歸納出了適用于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的地質(zhì)災(zāi)害識別標(biāo)志及影像特征。利用這些識別標(biāo)志和影像特征可以對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行精準(zhǔn)識別和快速勘查，并在現(xiàn)場可以提供初步的地災(zāi)勘查報(bào)告，為救援工作提供數(shù)據(jù)支持。

1.項(xiàng)目概況

2016年6月，受安徽省國土資源廳委托，安徽省勘查技術(shù)院承擔(dān)了“無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害快速識別中的應(yīng)用研究”項(xiàng)目。項(xiàng)目周期為2016年6月—2018年6月。主要任務(wù)是選擇皖江經(jīng)濟(jì)帶中的大別山區(qū)、皖南山區(qū)已進(jìn)行勘查且具典型特征的崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害體，采用無人機(jī)航測技術(shù)，對地質(zhì)災(zāi)害體影像特征進(jìn)行識別，輔以實(shí)地核查驗(yàn)證，建立地質(zhì)災(zāi)害體快速識別的標(biāo)志及影像特征，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害的快速、全天候、無盲區(qū)識別，為安徽省皖江經(jīng)濟(jì)帶的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供技術(shù)支持。

2.成果簡介

（1）建立地質(zhì)災(zāi)害體三維影像模型，獲取地質(zhì)災(zāi)害體快速識別標(biāo)識及影像特征。選擇大別山區(qū)以及皖南山區(qū)65處已進(jìn)行勘查且具有典型特征地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)，以無人機(jī)為載體，采用傾斜攝影實(shí)景建模技術(shù)，對典型地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行攝影測量，建立地質(zhì)災(zāi)害體的三維影像模型，根據(jù)三維影像特征進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害體識別，建立了地質(zhì)災(zāi)害體快速識別標(biāo)識及影像特征，識別標(biāo)識有滑坡壁、滑坡周界、倒石堆、臨空面、滑坡舌、滑坡鼓丘等，以前四種為效果最佳。

（2）總結(jié)出了一套利用無人機(jī)攝影進(jìn)行地災(zāi)調(diào)查的流程和地質(zhì)災(zāi)害體的識別方法。利用此方法可以對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行快速識別，為地災(zāi)的應(yīng)急指揮提供現(xiàn)場的真實(shí)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)應(yīng)急救援部門制定詳細(xì)的救援計(jì)劃。同時(shí)，對應(yīng)不同類型災(zāi)害有不同的識別標(biāo)志�；�坡識別標(biāo)志：滑坡體、滑坡周界、滑坡壁、滑坡臺階、滑動面、滑動帶、滑坡舌、滑坡床等。崩塌識別標(biāo)志：孤立山嘴、凹形陡坡、坡體、裂隙、臨空空間等。泥石流識別標(biāo)志：溝谷上游呈V型狀、中游山谷狹窄、下游落差大和大量松散土石等。

滑坡的特征識別和快速勘查：太平鎮(zhèn)滑坡位于太平湖風(fēng)景區(qū)內(nèi)公路邊，地理坐標(biāo)：東經(jīng)118°1′52.66″，北緯30°21′53.10″。隱患點(diǎn)下方為旅游區(qū)公路，地表巖性為第四系坡積物，地表植被發(fā)育較好，多為雜草灌木。從太坪鎮(zhèn)滑坡模型的截圖中可以快速識別出滑坡地質(zhì)災(zāi)害的幾個(gè)比較重要的特征，如滑坡壁、滑坡周界、雙溝同源、滑坡舌和滑坡鼓丘。識別出來特征后可以對這些特征進(jìn)行定量化的量測，為地質(zhì)災(zāi)害的快速勘查提供數(shù)據(jù)支撐。

圖1 太平鎮(zhèn)滑坡識別特征圖

紅色—滑坡壁；綠色—滑坡周界；黃色—雙溝同源

崩塌的特征識別和快速勘查：崩塌點(diǎn)位于黃山風(fēng)景區(qū)西海大峽谷的谷底（圖2），谷中有一條高差達(dá)500m的地軌纜車，這條纜車承擔(dān)著每天近4000名游客的上、下運(yùn)送工作。崩塌的發(fā)生后損壞了纜車的兩個(gè)腳架，對人員的生命安全和財(cái)產(chǎn)造成了重大危害。崩塌點(diǎn)的位置在兩個(gè)山峰的中間，地勢險(xiǎn)惡，現(xiàn)場測量人員不能夠到達(dá)崩塌體附近進(jìn)行勘查。通過對災(zāi)害的三維建模，可以從三維模型中看出，1#崩塌體的中心位置正好位于石塊中間，并量測出崩塌體得長、寬、高分別為6.19m、2.89m和1.08m，體積約為19m3，距離谷底高達(dá)55m。底座碎石較多，基座支撐較軟，碎石中夾雜著一些黃色土壤。如果出現(xiàn)陰雨天氣，土壤會減少基座碎石的摩擦力，增大崩塌體向東側(cè)滑動的可能性。詳細(xì)參數(shù)的獲取為其制定治理方案提供了數(shù)據(jù)支持。

圖2 黃山風(fēng)景區(qū)西海大峽谷崩塌災(zāi)害點(diǎn)三維模型量測圖

泥石流的特征識別和快速勘查：篁村泥石流溝位于楊村鄉(xiāng)篁村村西南側(cè)，山口—山頭村通公路南側(cè)，桃源河右岸，距楊村鄉(xiāng)約10km。溝口地理坐標(biāo)：東經(jīng)118°09′06″，北緯29°57′30″。篁村泥石流為流向北偏西的狹長急陡沖溝，高度差為193m，兩側(cè)山體多呈直線坡及凸型坡，該溪溝有數(shù)條小型沖溝匯流而成，溝谷呈V型谷，溝槽最寬處170m左右，河道寬2~3m，深度一般2~3m，在沖溝交匯處溝道深達(dá)3~5m。從模型上可以很明顯的的看出來篁村泥石流具備了泥石流的三個(gè)典型特征。溝谷上游形成區(qū)三面環(huán)山、山坡陡峻，溝域平面形態(tài)呈V型狀、漏斗狀、中游流通區(qū)山谷狹窄、谷床縱坡降大，下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原。溝谷上、下游落差大，溝谷兩側(cè)斜坡坡度大于25°。有豐富的松散物質(zhì)，溝谷兩邊滑坡、垮塌現(xiàn)象明顯，植被不發(fā)育，能夠匯集較大水量、保持較高水流速度的溝谷。這些特征的識別可以很精確的鎖定地質(zhì)災(zāi)害體的形態(tài)和規(guī)模，快速的建模效率可以大大提高現(xiàn)場勘查的工作時(shí)間。

（3）形成快速建模方法。通過項(xiàng)目實(shí)施，形成了快速數(shù)據(jù)采集方法和快速數(shù)據(jù)處理方法，提高了應(yīng)急災(zāi)害現(xiàn)場勘查的效率，減少了勘查時(shí)間。

快速數(shù)據(jù)采集方法：采用消費(fèi)級無人機(jī)大疆精靈四對地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行快速三維建模（圖3）�？焖俳�模需要手動飛行，準(zhǔn)備時(shí)間較短，可以控制飛行速度，無需做下視方向的數(shù)據(jù)采集，采用環(huán)繞目標(biāo)點(diǎn)的飛行方式對目標(biāo)體的側(cè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因此，可以控制目標(biāo)區(qū)域的重點(diǎn)數(shù)據(jù)采集量，大大減少數(shù)據(jù)處理時(shí)間。

快速數(shù)據(jù)處理方法：在做數(shù)據(jù)處理時(shí)，空三之前可以先降低影像采樣率，空三完成進(jìn)行建模時(shí)，選擇建模精度為中等，這樣可以用最短的建模時(shí)間重建地災(zāi)點(diǎn)的三維模型。以黃山汪泗鄔滑坡為例，數(shù)據(jù)采集20min，數(shù)據(jù)處理60min，總計(jì)耗時(shí)80min。

圖3 快速數(shù)據(jù)采集時(shí)相機(jī)曝光位置

3.成果意義

利用無人機(jī)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害三維建模后，可以對地質(zhì)災(zāi)害體有新的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識，對發(fā)現(xiàn)未知的隱患有極大幫助；可以解決地面調(diào)查人員到達(dá)不了高位危巖體現(xiàn)場的問題，極大提高核查效率；并且可以在短時(shí)間內(nèi)精確的讀取現(xiàn)場的測量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)，獲取整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害的全面信息，為安徽省突發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供技術(shù)支持。無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害快速識別已成功應(yīng)用到黃山風(fēng)景區(qū)的以及景區(qū)周邊的地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急處理中，在應(yīng)用過程中得到了勘查和設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。

（安徽省勘查技術(shù)院 郭猛猛供稿）