地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的天空之眼-無人機傾斜攝影
在地球長期的發(fā)展演化過程中，各種自然地質(zhì)作用或者人類活動會導(dǎo)致對災(zāi)害性地質(zhì)事件的發(fā)生，這種地質(zhì)事件被定義為地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)災(zāi)害的主要類型有崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地裂縫。地質(zhì)災(zāi)害是一種不良的地質(zhì)現(xiàn)象，會直接或間接危害人類安全，并給社會和經(jīng)濟建設(shè)造成損失。因此，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查尤為重要，作為地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的一種新型手段——無人機傾斜攝影正發(fā)揮著它的巨大作用。
一、無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)
無人機傾斜攝影是近年來新興技術(shù)發(fā)展的典型代表，傾斜攝影可以全面的展現(xiàn)地表地貌的地理信息，通過無人機搭載GPS、高清相機，按照約定的軌跡對地物目標區(qū)域進行快速、全方位的的影像數(shù)據(jù)采集，利用智能化的數(shù)據(jù)處理軟件快速進行影像拼接、空三加密、最終構(gòu)建目標區(qū)域的數(shù) 字正射影像圖和三維立體模型等。無人機傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、國土空間規(guī)劃、公安消防等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用效果。
測繪無人機通常的構(gòu)型有固定翼無人機、旋翼無人機、固定翼-旋翼結(jié)合型。
數(shù)據(jù)處理軟件目前使用較多的有Context Capture、Pix4Dmapper、photoscan、inpho、上海瞰景開發(fā)的Smart 3D實景三維建模軟件、大疆智圖等。
二、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的實際應(yīng)用
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中需要研究地質(zhì)災(zāi)害隱患點的地質(zhì)特征、穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展的趨勢，利用無人機傾斜攝影測量技術(shù)針對地質(zhì)災(zāi)害隱患點目標進行三維立體測量，全方位采集隱患點的形態(tài)特征、植被覆蓋情況、裂縫發(fā)育及展布特征、受威脅對象情況等信息，通過建立模型可以量算地質(zhì)災(zāi)害隱患點的空間位置、面積、體積、坡度、長度、工程開挖方量等信息，為科學(xué)判斷地質(zhì)災(zāi)害的危險性提供依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供參考。
地質(zhì)災(zāi)害隱患點無人機傾斜攝影的外業(yè)操作詳細流程主要有飛行前的測區(qū)環(huán)境檢查、設(shè)備安裝、設(shè)備開啟、航線規(guī)劃及飛行參數(shù)設(shè)制（照片重疊率設(shè)置參考如表1）、設(shè)備安全檢查、飛行作業(yè)監(jiān)控、設(shè)備關(guān)閉幾個步驟組成。內(nèi)業(yè)操作詳細流程有POS信息拷貝、照片數(shù)據(jù)整理、飛行架次解析、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、空三加密、像控點平差、三維建模。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查無人機傾斜攝影項目實施實際過程中，根據(jù)項目的實際需求及無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)設(shè)備的性能情況特點，工作步驟會略有不同。圖5、圖6為我中心在綏德縣某處大斜坡采用無人機傾斜攝影完成的三維建模情況。
圖5 綏德縣某處大斜坡無人機傾斜攝影空三加密處理
圖6 綏德縣某處大斜坡無人機傾斜攝影成果展示
一、無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)
無人機傾斜攝影是近年來新興技術(shù)發(fā)展的典型代表，傾斜攝影可以全面的展現(xiàn)地表地貌的地理信息，通過無人機搭載GPS、高清相機，按照約定的軌跡對地物目標區(qū)域進行快速、全方位的的影像數(shù)據(jù)采集，利用智能化的數(shù)據(jù)處理軟件快速進行影像拼接、空三加密、最終構(gòu)建目標區(qū)域的數(shù) 字正射影像圖和三維立體模型等。無人機傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、國土空間規(guī)劃、公安消防等領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用效果。
圖1 無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)示意圖
無人機攝影測量系統(tǒng)主要有測繪無人機、測繪無人機搭載云臺、數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)處理軟件四個部分組成，整個無人機傾斜攝影測量工作由外業(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)及模型生成、成果圖件繪制及成果總結(jié)報告編寫等階段構(gòu)成。測繪無人機通常的構(gòu)型有固定翼無人機、旋翼無人機、固定翼-旋翼結(jié)合型。
圖2 按構(gòu)型劃分的無人機類型
測繪無人機搭載云臺主要有單鏡頭、多鏡頭兩種形式，單鏡頭云臺主要用以生成正射影像，也可以通過調(diào)整云臺角度達到傾斜攝影測量的效果；多鏡頭云臺主要用以進行傾斜攝影測量。
數(shù)據(jù)處理軟件目前使用較多的有Context Capture、Pix4Dmapper、photoscan、inpho、上海瞰景開發(fā)的Smart 3D實景三維建模軟件、大疆智圖等。
二、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的實際應(yīng)用
地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中需要研究地質(zhì)災(zāi)害隱患點的地質(zhì)特征、穩(wěn)定狀態(tài)及發(fā)展的趨勢，利用無人機傾斜攝影測量技術(shù)針對地質(zhì)災(zāi)害隱患點目標進行三維立體測量，全方位采集隱患點的形態(tài)特征、植被覆蓋情況、裂縫發(fā)育及展布特征、受威脅對象情況等信息，通過建立模型可以量算地質(zhì)災(zāi)害隱患點的空間位置、面積、體積、坡度、長度、工程開挖方量等信息，為科學(xué)判斷地質(zhì)災(zāi)害的危險性提供依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害的防治提供參考。
地質(zhì)災(zāi)害隱患點無人機傾斜攝影的外業(yè)操作詳細流程主要有飛行前的測區(qū)環(huán)境檢查、設(shè)備安裝、設(shè)備開啟、航線規(guī)劃及飛行參數(shù)設(shè)制（照片重疊率設(shè)置參考如表1）、設(shè)備安全檢查、飛行作業(yè)監(jiān)控、設(shè)備關(guān)閉幾個步驟組成。內(nèi)業(yè)操作詳細流程有POS信息拷貝、照片數(shù)據(jù)整理、飛行架次解析、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、空三加密、像控點平差、三維建模。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查無人機傾斜攝影項目實施實際過程中，根據(jù)項目的實際需求及無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)設(shè)備的性能情況特點，工作步驟會略有不同。圖5、圖6為我中心在綏德縣某處大斜坡采用無人機傾斜攝影完成的三維建模情況。
表1 航線規(guī)劃照片重疊率設(shè)制參考
| 地形地貌 | 航向重疊 | 旁向重疊 | 適用項目 |
| 山地、建筑物密集區(qū) | 75-85 | 75-85 | 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、地籍測量、1：500地形圖 |
| 建筑物一般密集區(qū) | 65-75 | 65-75 | 1：500地形圖、規(guī)劃類 |
| 建筑物稀疏區(qū)、荒地 | 60-70 | 60-70 | 數(shù)字城市、規(guī)劃類 |
圖5 綏德縣某處大斜坡無人機傾斜攝影空三加密處理
圖6 綏德縣某處大斜坡無人機傾斜攝影成果展示
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