高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用

（1.四川省核工业地质调查院，成都610052；2.四川省川核测绘地理信息有限公司，成都610052）摘要：无人机倾斜摄影技术构建全景真三维影像极大提高了单体灾害解译的精度及准确度，也可以用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累，降低了多期数据获取的难度和成本，为应急救援决策提供更加科学的技术支撑。本文以利用旋翼无人机倾斜摄影技术在茂县6·24地质灾害应急调查的成功实践为基础，系统地建立了一套基于旋翼无人机倾斜摄影技术的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法，并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中证明该方法的适用性，大大提高单体灾害应急处置效率。关键词:倾斜摄影；高位滑坡；应急监测；单体灾害；全景真三维影像中图分类号：P642.22，P231文献标识码：A文章编号：1006-0995（2019）04-0600-04DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2019.04.014受多次强震影响，四川强震区内的地质结构、岩土结构及斜坡稳定性都受到影响，孕灾环境脆弱，极易发生高位滑坡地质灾害[1-6]。地质灾害发生后，应急救援工作的及时性、有效性、安全性直接关系到受灾人民群众的生死存亡和地方人民政府的公信力，应急处置通常要求在数天甚至数小时内完成；应急调查要求更快、更高效[7-9]。低空无人机遥感既能弥补卫星因天气、时间无法实时获取目标区遥感影像的空缺，受制于长航时、大机动、恶劣气象条件、危险环境等影响，为地面灾情解译提供丰富的数据源。为指挥组织救援工作确定受灾位置范围，了解灾区实情及时提供真实直观的图件和数据。目前，在灾害应急、灾情评估等领域得到较广泛应用。随着无人机遥感影像获取多样化，从单一正射影像图，到正射影像及倾斜摄影一体化，初步解决了二维影像识别中存在问题，建立的灾害体全景三维场景，突破了DOM二维解译局限性，进一步提高了单体灾害解译的精度及准确度，极大程度的地降低了区域性多期数据获取的难度和成本[2-9]。由于高位滑坡地质灾害常位于地形高差较大的沟谷斜坡，可视范围有限，高位灾害体难于涉足。采用小型无人机遥感航测系统，优化现场数据采集方案，利用便携式工作站，将大大提高单体灾害应急处置效率，可以实现在数小时内，提出应急调查结果，确定应急救援方案。本文以2017年利用旋翼无人机遥感技术在茂县6·24地质灾害应急调查的实践为基础，分析总结了旋翼无人机遥感系统应急调查实施流程，关键技术方法等内容，较全面、系统地总结了一套基于旋翼无人机遥感的高位滑坡单体地质灾害应急调查方法，并在会东老君洞高位滑坡地质灾害应急中得到初步验证。1茂县6·24高位垮塌滑坡应急监测

2017年6月24日凌晨5时45分，四川茂县叠溪镇新磨村新村组富贵山突发高位垮塌，滑坡体滑落高差约1250m，最大水平滑动距离2800m，堆积体体积达1637×104m3，造成约2km河道被堵塞，62户83人死亡或失踪[10-12]。灾情发生后，紧急启动Ⅰ级特大型地质灾害险情和灾情应急响应。6月25日上午八时，作者单位的航测应急小组采用八旋翼机无人机开展高精度倾斜航摄作业，因灾害区坡源顶部距底部高差达1118m，远超出旋翼机的飞行高度；无人机组采用三级梯度航测作业方式，完成了整体地面分辨率5cm的倾斜摄影数据采集。1.1旋翼机无人机设备情况本次航测采用的是八旋翼无人机，搭载五镜头倾斜云台，具体参数指标如表1、表2。

收稿日期：2018-12-09基金项目：四川省财政专项“多旋翼机地质灾害应急调查监测关键技术研究”作者简介：王晓刚（1979-），男，河南许昌县人，硕士，高级工程师，主要从事无人机航测遥感及地理信息系统研究610高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用1.2航线规划茂县高位滑塌滑坡后缘高程3450m，前缘高程2250m，高差1200m，为高位单体地质灾害。固定翼起飞场地及作业条件有限，本次采用八旋翼表1八旋翼无人机相关技术参数无人机，发挥旋翼机机动性能，采用三梯级序号内容指标序号内容指标航测作业方式航测：第一梯级，起飞航高21轴距1130mm7飞行速度6~15m/s300m，航线高度2978m，高差678m；搬运2动力4110400kv0A8展开时间60s设备至2550m开展第二梯级航测，航高33电池16AH*29抗风等级5级278m，高差728m；第三梯级航测起飞高程24飞控系统零度双子星10防雨等级小雨10min550m，航高3656m，高差378m。各梯级航5起飞重量8.8kg11充电时间30min向重叠度为80%，旁向重叠度为70%，保证6飞行时间30~35min12折叠体积400*400*580mm了整体影像的分辨率达到5cm。表2倾斜五拼云台相关技术参数1.3影像分析评估及决策建议序号内容指标序号内容指标通过快拼正射影像，发现在坡源顶部西1尺寸198*198*95mm6焦距24/30mm北角位置（海拔3065m）有一条明显滑坡裂2CCD数量57角度45°缝带，长近600m，最大裂缝宽26m，形成上3CCD尺寸Aps-c8重量0.84kg下两个滑坡隐患区。滑坡体中部右侧发现一4总像素1.2亿9供电统一供电处不断扩大的渗水区，可能诱发次生灾害，5曝光间隔1.2s10作业效率0.6~0.8km/架次险情严重，技术人员及时将影像判评结果、危险区和应急建议汇报给现场指挥部国土应急办。为领导小组现场抢险工作提供了重要决策依据。6月27日11时02分，该滑坡隐患体部分发生二次滑塌，由于人员己及时撤离，成功避免了人员生命财产的损失。2

2会东老君洞高位滑坡隐患点应急监测

会东县淌塘镇老君洞村地灾隐患包括老君洞村2、3社石仓崩塌、老君洞村1社红泥岗滑坡、老君洞后山危岩、老君洞村通村公路坡面泥石流、老君洞村山顶裂缝等5处，该5处隐患点现处于欠稳定和易发状态，在降雨或地震等作用下极易发生滑坡、崩塌、泥石流等灾害，严重威胁下方老君洞村196户，776人的生命财产安全。该隐患区后缘南东侧紧邻金沙江，发生高位垮塌或滑坡，存在阻断金沙江形成堰塞湖风险。我单位航测作业组于2017年9月承担完成了老君洞村地质灾害范围7km2的倾斜摄影和高精度正射影像数据采集工作。2.1航线规划老君洞地灾隐患区后缘高程2863m，前缘金沙江高程750m，高差2113m。属高位单体地质灾害类型。在固定翼起飞场地及作业条件受限情况下。采用八旋翼无人机梯级航测作业方式，自山顶向下至江面分为三个梯级航测：第一梯级：起飞海拔2550m，航高3200m，高差650m；第二梯级：起飞海拔2550m，航高2000m，高差550m；第三梯级：起飞航高2550m，航线高度1450m，高差1100m；各梯级航测航向重叠度80%，旁向重叠度70%，保证了影像分辨率达到5cm。2.2影像分析评估及决策建议茂县应急航线规划示意图五处隐患点影像分析与评估如下：老君洞村2、3社石仓崩塌：位于老君洞村2、3组红泥田和二斗种村民聚居点后山高陡斜坡，地面坡度30°~55°，局部大于65°，地形陡峻、高差较大。危岩区整体处于基本稳定状态、局部处于不稳定—欠稳定状态。6112019年12月第39卷第4期四川地质学报Vol.39No.4Dec.，2019老君洞村1社红泥岗滑坡：位于老君洞村1组红泥岗一带，分布高程1080~1790m，前后缘最大高差710m。堆积体为崩坡积层。滑坡平面为长舌形，坡面坡度15°~35°。滑坡后缘下错，错落达十余米，两侧发育剪切裂缝，前缘直抵潘家大沟沟床，挤占潘家大沟明显向对岸偏移。滑坡体纵向长1100m，横向宽300m，面积0.62km2，厚度20~60m，平均厚度40m，体积2480×104m3，为巨型深层牵引式土质滑坡。老君洞后山危岩：位于老君洞村老君洞后山，前缘分布高程1600~2000m，前后缘最大相对高差400m。危岩体位于陡崖，坡度70°~85°。可见至少4条纵向外倾裂缝，岩层层面倾向山体，卸荷裂隙发育；危岩体极易脱离基岩斜坡，偶有小危石坠落。危岩体纵向长150m、横向宽150m，高程200~240m，体积300×104m3，为特大型倾倒式危岩。老君洞村通村公路坡面泥石流：位于老君洞村2组村民聚居点被西侧陡坡，公路弃渣顶部高程2100m，坡面泥石流汇入潘家大沟处高程1250~1560m，相对高差540~850m。老君洞村山顶裂缝：在老君洞村2、3社后山坡顶位置发育两条张性大裂缝，为较早年间形成，两条裂缝平面首尾相接，累计长度大于240m、宽45~80cm、可见深度1.5~6m；缝内充填黏土和碎石块，局部无充填物、并可见水流渗入，平面形态呈齿状，剖面形态呈楔形，裂缝走向345°~165°，与山脊走向近于平行、产状近于垂直。防治建议：采取简易监测与专业监测相结合的方法，对隐患点进行监测；强化宣传培训，提高群众识灾、防灾、避灾能力；提前备好应急物资和应急演练，确保发现险情，能及时联动应对，并安全撤离群众；加快安置房施工并完善相关手续，让村民早日搬离隐患点。综上所述，针对面域较小灾害单体，采用旋翼机搭载倾斜云台，可克服场地条件差，高效获取高分辨率多源遥感数据，支撑科学决策；利用倾斜摄影技术构建全景真三维影像在单体灾害监测、灾害评估、应急救援决策，优势明显。3结论

通过近年采用旋翼机搭载倾斜云台在自然灾害应急救援中应用，有以下体会：1）低空无人机航测遥感在自然灾害应急救援中的作用越来越大，可以快速、高效提供灾后高精度、高分辨率DOM和DEM，降低现场调查人员的劳动强度和作业风险，提高灾害调查和灾情评估工作效率，提高灾害调查基础数据的时效性及可靠性。能较好地应用于研究单体灾害动态演变规律的数据积累。2）采用旋翼机搭载倾斜云台，弥补了多发生在地形陡峭重大自然灾害或单体灾害，地势高差较大，伴有雨或山间低云、雾等不良天气影响，固定翼无人机航测受限于起飞降落净空、航线敷设、飞行控制具有特殊要求的不足；多轴旋翼机机动灵活，优势明显。3）对面域较广的重大自然灾害应急工作，优先采用垂直起降固定翼无人机开展地面分辨率0.1~0.2m的正射影像，对单体灾害优先采用多轴旋翼机搭载倾斜云台获取地面分辨率0.05~0.07cm的DOM和全景真三维影像。更高分辨率的DOM和全景真三维影像；可为应急救援决策提供科学的技术支撑。参考文献：[1]李德仁,李明.无人机遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报(信息科学版),2014,(05):505-513,540.[2]曾涛,杨武年,简季.无人机低空遥感影像处理在汶川地震地质灾害信息快速勘测中的应用[J].测绘科学,2009,34(增刊):64~65,55.[3]周洁萍,龚建华,王涛,等.汶川地震灾区无人机遥感影像获取与可视化管理系统研究[J].遥感学报,2008,12(6):877-884[4]李爱农,张正健,雷光斌,等.四川芦山“4·20”强烈地震核心区灾损遥感快速调查与评估[J].自然灾害学报，2013,22(6):8-17[5]梁京涛,成余粮,王军,等.基于无人机遥感技术的汶川震区典型高位泥石流动态监测——以绵竹市文家沟泥石流为例[J].中国地质灾害与防治学报,2013,24(3):54-61[6]王帅永,唐川,何敬,等.无人机在强震区地质灾害精细调查中的应用研究[J].工程地质学报,2016,24(4):713-719[7]杨燕，杜甘霖，曹起铜.无人机航测技术在地质灾害应急测绘中的研究与应用——以9.28丽水山体滑坡应急测绘为例[J].测绘通报,2017,增刊:119-122[8]魏成阶,刘亚岚,王世新,等.四川汶川大地震震害遥感调查与评估[J].遥感学报,2008,12(5):673-682[9]周兴霞,廖小露,刘嘉.无人机航摄技术在四川省应急测绘保障中的应用研究[J].测绘与空间地理信息,2014,37(10):239-242[10]殷跃平,王文沛,张楠,闫金凯,等.强震区高位滑坡远程灾害特征研究——以四川茂县新磨滑坡为例[J].中国地质,2017,44(5):827-841612高精度倾斜摄影在高位滑坡灾害应急监测中的应用[11]温铭生，陈红旗,张鸣之,等.四川茂县“6.24”特大滑坡特征与成因机制分析[J].中国地质灾害与防治学报,2017,28(3):1-7[12]许强,李为乐,董秀军,等.四川茂县叠溪镇新磨村滑坡特征与成因机制初步研究[J].岩石力学与工程学报,2017,36(11):2612-2628.TheApplicationofHigh-precisionTiltPhotographytoEmergencyMonitoringofRidge-TopLandslideWANGXiao-gang1,2GAOFei-yun2YANGLei2ZHANGShu2LIUTao2

(1-SichuanInstituteofUraniumGeologicalSurvey,Chengdu610052;2-SichuanNuclearIndustrySurveyingandMappingGeographicInformationCo.,Ltd,Chengdu610052)Abstract:Thankstobuildingthree-dimensionalrealspacescene,tiltphotographytechnologyimprovesgreatlytheprecisionandaccuracyofindividualhazardsinterpretation,thuscanbeusedforstudyingtheaccumulationofdataonthedynamicevolutionofindividualhazards,inordertoreducethedifficultyandcostofmulti-perioddataacquisition,andtoprovidemorescientifictechnicalsupportforemergencyrescuedecision-making.Basedonthesuccessfulpracticeoftheunmannedaerialvehicleremotesensing(UAVRS)technologyintheemergencyinvestigationof“6·24”geohazardsinMaoxianCounty,thispapersystematicallyestablishesasetofemergencyinvestigationmethodsforridge-toplandslidebymeansoftiltphotographyofUAVRS.Thesemethodsprovetheemergencyinvestigationofridge-toplandslideinLaojundong,Huidong,greatlyimprovingtheefficiencyofemergencydisposalofindividualhazards.Keywords:tiltphotography;ridge-toplandslide;emergencymonitoring;individualgeohazard;three-dimensionalrealspacescene（上接第599页）4）安装点位选择应先保证预警时间和预警距离，在设备本身安全的基础上，充分利用自然环境条件，以发挥设备功能和效果。5）加强与地方的协调沟通，提高地方管理部门对监测预警工作的参与度和积极性。6）加大对监测预警仪器设备保护的宣传力度，避免仪器设备遭受人为破坏或损坏。参考文献：[1]温铭生，王连俊，李铁峰，等.基于实时监测的新村滑坡参数变化特征分析[J].地下空间与工程学报，2013，9(1)：186-188.[2]袁忠玉，杨迎冬，祝传兵，等.怒江流域云南段上游地质灾害监测预警示范区建设可行性研究报告[R].昆明：云南省地质环境监测院，2011.[3]杨迎冬,晏祥省,张红兵.云南省东川区泥石流灾害SPOT5遥感影像特征[J].灾害学，2010，25(4)：59-62.[4]杨顺，潘华利，王钧，等.泥石流监测预警研究现状综述[J].灾害学，2014，34(8)：153-154.[5]李朝安，胡卸文，王良玮.山区铁路沿线泥石流次声监测预警方法[J].声学技术，2012，31(4)：353-354.[6]王世广，沈阳，何晗晗，等.不同岩石物性对超声波传播的影响[J].物理实验，2014，34(8)：9-12.[7]殷跃平，吴树仁，等.滑坡监测预警与应急防治技术研究[M].北京：科学出版社，2012:314-315.[8]汤沛，周翠琼，肖华宗，等.云南省地质灾害专业监测预警项目2016年度工作设计（第一标段）[R].昆明：云南省地质环境监测院，2016.AnApproachtotheSelectionofMonitoringandEarlyWarningSpotsforDebrisFlowHazardYANGYing-dongYANXiang-shengZHOUCui-qiongTANGPeiZHAOPeng(YunnanInstituteofGeoenvironmentMonitoring,Kunming650216)Abstract:Theprofessionalmonitoringandforewarninghasbeenoneofveryimportantmeansduetoverydangerousdebrisflowdisaster.Theselectionofanapplicabledebrisflowmonitored,equipmenttypeanditssuitableinstallationsiteareofimportancetothemonitoringandtheforewarning.Aprocedureofchoosingthesitefordebrisflowmonitoringandforewarninghasbeenestablishedonthebasisofabundantexperienceformanyyears.Aboveall,theselectionofinstallationsiteofthemonitoringequipmentsmustbebasedonaccuratetime,distanceofforewarning,secureequipments,aswellasfulluseofthenaturalenvironmenttogettheutmostoftheequipments.Keywords:debrisflow;professionallymonitoringandforewarning;investigation;choose;Yunnan613