近年來，無人機(jī)航測技術(shù)快速發(fā)展，成為重要的地理信息采集手段。如今，無人機(jī)搭配機(jī)載激光雷達(dá)的方案，極大地提高了地形測繪的工作質(zhì)量和工作效率，已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等方面。

地質(zhì)災(zāi)害防治工作是關(guān)系到人民生命安全和社會穩(wěn)定的大事。正安縣整體地勢險(xiǎn)要，植被密集，每年4至9月份是地質(zhì)災(zāi)害防范重點(diǎn)時(shí)期。為短時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量開展典型地質(zhì)災(zāi)害隱患的調(diào)查工作，服務(wù)于正安縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查及風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)工作，大疆行業(yè)應(yīng)用的合作伙伴貴州云圖瞰景受中化明達(dá)西南地質(zhì)有限公司委托，通過使用DJI L1搭配經(jīng)緯M300 RTK進(jìn)行測繪作業(yè)。

在此次測繪任務(wù)中，貴州云圖瞰景不僅獲取了貴州省正安縣格林鎮(zhèn)廣大村白果塘崩塌地質(zhì)災(zāi)害危巖帶的高精度、高密度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，達(dá)到對災(zāi)體基本特征信息的精準(zhǔn)抓取，更是為地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的勘察設(shè)計(jì)工作提供詳實(shí)的地理信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作做好技術(shù)支撐。

落差大植被密

貴州省正安縣“八山一水一分田”的特殊地貌，造就了山多地少的現(xiàn)狀，格林鎮(zhèn)境內(nèi)多數(shù)屬半高山地區(qū)，***高點(diǎn)和***低點(diǎn)海拔相對高差為1054.50米。而廣大村位于正安縣格林鎮(zhèn)西北面，是本鎮(zhèn)偏邊遠(yuǎn)的一個(gè)村寨，地處東山梁子腳下，平均海拔1000米，居住條件惡劣分散，若發(fā)生自然災(zāi)害則后果不堪設(shè)想。

三維地形圖

由于崩塌危巖帶區(qū)域地形陡峭，植被茂密，僅通過傳統(tǒng)的人工調(diào)查手段無法精準(zhǔn)獲取危巖帶災(zāi)害體的特征信息。為進(jìn)一步加深對崩塌體三維數(shù)據(jù)的全面精確獲取，滿足對崩塌體節(jié)理、裂縫等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)面的精確識別，貴州云圖瞰景特開展崩塌危巖帶區(qū)域的數(shù)據(jù)采集工作。

勘測區(qū)域坡面植被茂密，以灌木為主。如何在不破壞原始地貌且保證安全的情況測繪出精準(zhǔn)的地形圖？貴州云圖瞰景選取了經(jīng)緯M300 RTK+DJI L1的組合方案，采用機(jī)載LiDAR激光掃描與無人機(jī)航空傾斜攝影測量以及貼近攝影測量相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其中，DJI L1起到了不可忽略的作用。

DJI L1集成Livox激光雷達(dá)模塊、高精度慣導(dǎo)、測繪相機(jī)、三軸云臺等模塊于一身，同時(shí)DJI L1激光雷達(dá)具備***遠(yuǎn)測距450米、***高支持3次回波的特性，激光穿透能力極強(qiáng)。其可穿透植被冠層直接探測地表，獲取地物及地面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，構(gòu)建高精度DEM。

高精度的DEM是決定地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)解譯的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，一般優(yōu)于1米精度的DEM數(shù)據(jù)，能夠很好的對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行模擬和評估，本次獲取的高精度DEM完全滿足災(zāi)害評估的數(shù)據(jù)需求，可為應(yīng)急救災(zāi)，次生災(zāi)害防治提供技術(shù)支撐。此次基于DEM生成的地形圖，完美解決了被植被覆蓋下的危巖帶難以通過可見光相機(jī)的方式進(jìn)行高精度、高質(zhì)量點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的問題。

以DJI L1高精度的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，貴州云圖瞰景使用大疆智圖生成具有真實(shí)色彩的高密度點(diǎn)云，點(diǎn)云拼接精度達(dá)1.51cm，點(diǎn)云密度達(dá)到180個(gè)/m2，并生成植被過濾后的三維地面點(diǎn)。以上數(shù)據(jù)將作為重要三維地理信息數(shù)據(jù)存檔，用于隨后的風(fēng)險(xiǎn)評估、方量計(jì)算、裂隙分析等環(huán)節(jié)。

危巖帶貼近點(diǎn)云

在此次點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集的飛行任務(wù)中，經(jīng)緯M300 RTK起到了保駕護(hù)航的作用。經(jīng)緯M300 RTK擁有著7000米******飛行海拔高度，55分鐘長續(xù)航，遠(yuǎn)達(dá)15公里的圖傳距離，以及仿地飛行功能、六向定位避障等諸多強(qiáng)項(xiàng)，可確保點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精度一致。其憑借強(qiáng)大出色的飛行性能為復(fù)雜惡劣地理環(huán)境的作業(yè)提供了充分的保障，工作效率和質(zhì)量方面明顯提升。

針對崩塌危巖帶區(qū)域，貴州云圖瞰景使用經(jīng)緯M300 RTK搭載DJI L1共飛行了1個(gè)架次進(jìn)行點(diǎn)云掃描。鑒于機(jī)載LiDAR激光掃描具有的優(yōu)勢，飛行器貼近垮塌面，進(jìn)行高密度點(diǎn)云掃描，在保證飛行器和現(xiàn)場人員安全的情況下貼近崩塌危險(xiǎn)帶作業(yè)，極大克服了地理環(huán)境惡劣復(fù)雜帶來的勘測挑戰(zhàn)。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)助力地質(zhì)災(zāi)害體三維分析

通常來說，崩塌危巖帶發(fā)育會出現(xiàn)節(jié)理裂隙，將原本完整的巖體破壞。以巖體節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)為危巖帶邊界，可進(jìn)行危巖帶劃分；以危巖帶邊界的三維屬性為基礎(chǔ)，可分析模擬形成危巖帶下表面。DJI L1采用三維激光掃描技術(shù)獲取了災(zāi)害體三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可提取裂隙信息，并以此為依據(jù)快速、準(zhǔn)確、高效的計(jì)算危巖帶方量等信息。

崩塌危巖帶三維點(diǎn)云裂隙識別

***終，共劃分出1個(gè)危巖帶。該危巖帶區(qū)域表現(xiàn)為上硬下軟地層組合，易發(fā)生崩塌。崩塌危巖帶區(qū)域主要危巖體呈塊狀，主要包括多塊大危巖體，體積規(guī)模為150m3~300m3，總計(jì)約為4500m3，其規(guī)模屬于小型崩塌。與此同時(shí)，危巖帶中心坐標(biāo)、分布高程、延伸寬度、主崩方向以及威脅對象等空間特征分析，以及卸荷裂縫、節(jié)理裂隙的變形特征解譯工作也得以進(jìn)一步完成。

表1 崩塌危巖帶空間特征表

在本次崩塌危巖帶區(qū)域勘測任務(wù)中，賽爾PSDK 102S五鏡頭傾斜攝影相機(jī)，有力地支持了數(shù)據(jù)拍攝采集工作，基于真彩色影像的裂隙提取與反射率灰度影像的裂隙提取原則，利用提取到的裂隙位置對應(yīng)到DJI L1所采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，輔助完成了危巖帶結(jié)構(gòu)面識別，繪制出崩塌體立面圖。并根據(jù)立面圖輔助地面調(diào)查，主要解譯了1組層理結(jié)構(gòu)面與2組節(jié)理結(jié)構(gòu)面。

表2 崩塌危巖帶結(jié)構(gòu)面基本特征表

此次飛行勘測任務(wù)中，貴州云圖瞰景快速高效地完成了0.39平方公里測區(qū)面積的數(shù)據(jù)采集工作，利用DJI L1三維激光掃描和無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)成功獲取了崩塌危巖帶區(qū)域的精準(zhǔn)三維空間數(shù)據(jù)，制作生成具有真實(shí)色彩的高密度地表點(diǎn)云模型，建立了危巖體三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)檔案?？傮w上，獲取的數(shù)據(jù)資料全面、準(zhǔn)確、可靠，達(dá)到了本次工作設(shè)計(jì)的質(zhì)量要求。

以白果塘崩塌危巖帶區(qū)域?yàn)槔缃?，無人機(jī)測繪技術(shù)在各種類型地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中都留下了工作的身影，對傳統(tǒng)的調(diào)查方式進(jìn)行有效補(bǔ)充，并且在應(yīng)用過程中體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。通過測繪無人機(jī)攝取高分辨率圖像的同時(shí)具有較高的機(jī)動性，使評估效果更加準(zhǔn)確，有效提升了地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查效率，發(fā)揮出極大的應(yīng)用價(jià)值。

未來，大疆行業(yè)應(yīng)用將進(jìn)一步推動無人機(jī)測繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，支持地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)區(qū)域調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警等工作的開展，為地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)理及預(yù)防治理研究提供有力的技術(shù)支撐。