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1、監(jiān)測方法現(xiàn)狀與無人機(jī)航測技術(shù)的優(yōu)勢

1.1存在的不足這些方法在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測中已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，但仍存在很大的不足之處。（1）監(jiān)測的響應(yīng)速度很慢，從監(jiān)測信息的獲取到產(chǎn)生結(jié)果需要很長的時(shí)間。當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，搶險(xiǎn)救災(zāi)的及時(shí)性就顯得尤為重要，如果不能對災(zāi)害體做出及時(shí)準(zhǔn)確的判斷，很可能造成巨大的損失。（2）不能有效地實(shí)現(xiàn)可靠安全的地質(zhì)災(zāi)害遠(yuǎn)程監(jiān)測，對一些地災(zāi)已經(jīng)發(fā)育到后期，災(zāi)體隨時(shí)有可能跨塌的災(zāi)害點(diǎn)，或者對災(zāi)后搶險(xiǎn)救援時(shí)災(zāi)情與危險(xiǎn)點(diǎn)不明確的情況下，保證安全的遠(yuǎn)距離精確監(jiān)測是非常重要的。（3）不足以提供災(zāi)害體內(nèi)大量足夠的點(diǎn)信息。對于一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害體，特別是大型的地質(zhì)災(zāi)害體，其運(yùn)動(dòng)模式隨著災(zāi)害體的發(fā)育過程會(huì)表現(xiàn)得復(fù)雜多變，單點(diǎn)或多點(diǎn)調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)不足以評價(jià)它們的動(dòng)力學(xué)特征和行為特征。

1.2優(yōu)勢分析采用無人機(jī)航測技術(shù)可以突破傳統(tǒng)的地災(zāi)調(diào)查監(jiān)測的缺陷，具有如下優(yōu)勢。（1）使用無人機(jī)遙感獲取的影像承載信息豐富，實(shí)現(xiàn)對災(zāi)害體表面信息的全覆蓋，通過影像解譯，可以迅速地調(diào)查清楚地質(zhì)災(zāi)害體的孕災(zāi)環(huán)境和承災(zāi)體，為災(zāi)害應(yīng)對方式（治理、避讓、進(jìn)一步觀測）的選擇提供依據(jù)。（2）高分辨率的無人機(jī)影像可以對土地利用情況、災(zāi)害體上的工程設(shè)施建設(shè)等進(jìn)行判讀，結(jié)合孕災(zāi)環(huán)境可以綜合評判其利用與建設(shè)的可行性和合理性，對如邊坡開挖、在地下水補(bǔ)給區(qū)開挖魚塘等不合理的利用方式進(jìn)行糾正。（3）可以對緩動(dòng)地質(zhì)災(zāi)害，如軟性基質(zhì)上的滑坡體的后壁滑動(dòng)、滑坡前沿鼓脹區(qū)表土跨塌、地下水突出、地表植被破壞等情況進(jìn)行一定的監(jiān)測。結(jié)合地質(zhì)物探、地下水觀測等手段，可實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害體立體式的全面觀測。

2基于無人機(jī)航測技術(shù)的三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測體系

2.1體系結(jié)構(gòu)基于無人機(jī)航測技術(shù)的三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測體系應(yīng)當(dāng)由無人機(jī)航測系統(tǒng)、地災(zāi)體與影響區(qū)無人機(jī)航測、地災(zāi)點(diǎn)三維調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)3個(gè)部分構(gòu)成。

2.2無人機(jī)航測系統(tǒng)無人機(jī)航測系統(tǒng)是以無人駕駛器為飛行平臺，負(fù)載數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行拍攝，通過航測數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一個(gè)整體，主要由以下幾部分組成：無人機(jī)飛行平臺；飛行控制系統(tǒng)；影像獲取設(shè)備；通信設(shè)備；遙控設(shè)備；地面信息接收與處理設(shè)備。

2.3地災(zāi)體與影響區(qū)無人機(jī)航測

2.3.1無人機(jī)航測外業(yè)（1）外業(yè)航攝。根據(jù)地災(zāi)點(diǎn)與承災(zāi)范圍的相關(guān)信息，并根據(jù)1∶10000的地形圖勾繪出航測范圍，根據(jù)航測的精度要求（航攝比例尺、重疊度、航高）擬定航測工作計(jì)劃和航線布設(shè)，選擇合適的天氣對地災(zāi)點(diǎn)和承災(zāi)范圍進(jìn)行高精度無人機(jī)航測（1∶1000～1∶2000比例尺），獲取原始航攝相片。（2）航測相控。根據(jù)航測范圍、航帶布設(shè)、相片重疊度確定相控點(diǎn)的分布形式與密度；在相應(yīng)的區(qū)域相片上找到能夠明確辨識，點(diǎn)位明確的特征地物進(jìn)行刺點(diǎn)；在實(shí)地采用GPS－RTK技術(shù)，利用相關(guān)部門提供的實(shí)時(shí)差分信號，測量相控點(diǎn)精確坐標(biāo)；對施測的相控點(diǎn)資料進(jìn)行整理，提供無人機(jī)內(nèi)業(yè)航測空三和正射影像制作使用。

2.3.2無人機(jī)航測內(nèi)業(yè)（1）原始航攝相片整理。根據(jù)無人機(jī)航攝時(shí)記錄下拍攝時(shí)點(diǎn)的POS參數(shù)，對拍攝原始相片進(jìn)行挑片，剔除旋偏角、滾轉(zhuǎn)角超限的相片，并確保整理后的相片與POS參數(shù)一一對應(yīng)。另外，檢查剔除后相片的航向、旁向重疊度，對航攝空洞區(qū)、重疊度不達(dá)標(biāo)的區(qū)域，考慮進(jìn)行補(bǔ)攝。（2）空三、大比例尺地表模型（DSM）與正射影像（DOM）制作。航攝的內(nèi)業(yè)處理主要指的是航片的正射處理，其核心是空中三角測量，空中三角測量的基本內(nèi)容包括4個(gè)部分：內(nèi)定向，相對定向，絕對定向和三角網(wǎng)加密［4］?？杖齼?nèi)定向的就是解決框標(biāo)坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系之間的關(guān)系，同時(shí)進(jìn)行數(shù)字影像的成像變形改正?？杖鄬Χㄏ蚴腔謴?fù)攝影時(shí)左、右片之間的相互（位置和姿態(tài)）關(guān)系，建立與地面相似的幾何模型?？杖^對定向是利用已知地面控制點(diǎn)確定立體模型在地面坐標(biāo)系中的大小和方位。三角網(wǎng)加密是在影像的內(nèi)外方位元素已知的基礎(chǔ)上，對特征匹配生成的同名點(diǎn)利用前方交會(huì)的方法就可以求出該點(diǎn)對應(yīng)的地面點(diǎn)三維坐標(biāo)，即DSM。對特征貧乏區(qū)域或者影像邊緣區(qū)域，根據(jù)三角網(wǎng)進(jìn)行內(nèi)插，進(jìn)一步增加模型中同名點(diǎn)的密度，通過計(jì)算得到密集點(diǎn)云DSM。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步生成正射影像DOM。

2.3.3三維數(shù)據(jù)處理與建模利用無人機(jī)影像大重疊度的特征，可以生成地災(zāi)體及影響區(qū)域內(nèi)的大比例尺三維模型。無人機(jī)航攝的相片重疊度在航向與旁向都達(dá)到80％以上，這樣保證航攝區(qū)內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)在進(jìn)行空三時(shí)都能夠達(dá)到有25張相片對其拍攝，可實(shí)現(xiàn)多角度觀測。利用無人機(jī)航測處理軟件，能夠生成精細(xì)的正射影像（DOM，0．1～0．2m分辨率）和地表模型（DSM，0．5m采樣間隔），并通過多角度影像的補(bǔ)償，生成較為精細(xì)的三無人機(jī)航測三維模型。生成的無人機(jī)三維模型可以對災(zāi)害體進(jìn)行整體調(diào)查分析。

2.3.4地質(zhì)災(zāi)害形變量分析通過對多期點(diǎn)云數(shù)據(jù)和三維模型進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，對比分析，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的三維形變量，并對形變量數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合實(shí)際的地質(zhì)、地貌、水文、工程環(huán)境，尋找到地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)靶標(biāo)，提供給地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查部門，作為地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫建設(shè)

2.4.1災(zāi)害危險(xiǎn)點(diǎn)及影響區(qū)外業(yè)調(diào)查在開展航攝和相控過程中，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查相應(yīng)的內(nèi)容與要求，對收集資料中對特定地災(zāi)點(diǎn)或影響范圍內(nèi)信息不全面、缺失的信息進(jìn)行補(bǔ)充調(diào)查。調(diào)查以現(xiàn)場問詢記錄、采樣分析，到管理單位或部門收集相關(guān)資料等形式進(jìn)行。

2.4.2地災(zāi)信息解譯與提取地災(zāi)信息解譯與提取包括：土地利用現(xiàn)狀信息提??；地災(zāi)體范圍與影響區(qū)范圍提取；交通、水系、建構(gòu)筑物信息提??；地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)特征信息提取與落圖（張裂縫、地下水、鼓脹丘等）；地災(zāi)體已有的空間資料落圖（物探點(diǎn)、已有監(jiān)測儀器擺位置等）；等高線采集；重要地物變形點(diǎn)與轉(zhuǎn)向線采集。

2.4.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)按照地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)庫建設(shè)和信息化成果的要求，分別對元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)內(nèi)容與分層、數(shù)據(jù)屬性內(nèi)容與結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，

2.4.4數(shù)據(jù)錄入與建庫利用地理信息軟件，對組織整理的數(shù)據(jù)和采集的原始數(shù)據(jù)，分別按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行錄入，構(gòu)建三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害三維遙感調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

3結(jié)語

（1）采用無人機(jī)航測技術(shù)對三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測，可以突破傳統(tǒng)的地災(zāi)調(diào)查監(jiān)測的缺陷，可實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害體立體式的全面觀測。

（2）在精度上，無人機(jī)航測對承災(zāi)體判讀可以達(dá)到分米級。對單個(gè)地災(zāi)體而言，無人機(jī)航測建立的分米級觀測成果可以作為災(zāi)害環(huán)境的普查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)災(zāi)害的處理決策，或?yàn)闉?zāi)后搶險(xiǎn)提供參考。

（3）地災(zāi)點(diǎn)三維調(diào)查監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，其詳實(shí)的數(shù)據(jù)內(nèi)容（影像數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)、災(zāi)害體的精準(zhǔn)地表模型（DSM）、精準(zhǔn)高程模型（DEM））在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，當(dāng)?shù)亟煌?、通訊都可能中斷的情況下，提供最全面翔實(shí)的受災(zāi)區(qū)基本地理信息，為政府救災(zāi)決策提供依據(jù)。

（4）利用無人機(jī)航測對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測是目前的一項(xiàng)新技術(shù)手段，還存在著較大的發(fā)展空間，如研發(fā)利用無人機(jī)航測技術(shù)與精度更高（毫米級）的地基Li－dar技術(shù)相結(jié)合的方法對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測，通過空中和地面相互配合，充分將兩種技術(shù)手段進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)安全的遠(yuǎn)距離精確監(jiān)測。

作者：曾德耀周富春蔣海濤左倩云單位：重慶交通大學(xué)