無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)在公路建設(shè)引起的滑坡監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

田冀，孫虎，王彬，李強(qiáng)，陳盈赟，楊汝蘭，張志明

云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)院，生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究所，云南 昆明 650091

無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)在公路建設(shè)引起的滑坡監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

田冀，孫虎，王彬，李強(qiáng)，陳盈赟，楊汝蘭，張志明*

云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)院，生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)研究所，云南 昆明 650091

我國(guó)眾多山區(qū)公路帶來(lái)的滑坡災(zāi)害嚴(yán)重，如何采取有效措施應(yīng)對(duì)滑坡的發(fā)生以及對(duì)已產(chǎn)生滑坡的治理一直是學(xué)者和工程師們關(guān)心的問(wèn)題，而滑坡監(jiān)測(cè)作為防治滑坡最主要和最有效的手段，已得到廣泛認(rèn)可，對(duì)減少公路滑坡災(zāi)害的損失及制定滑坡防治方案具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。如今各種監(jiān)測(cè)技術(shù)廣泛應(yīng)用，其中無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)作為近年來(lái)興起的新興技術(shù)手段，具有時(shí)效性高、數(shù)據(jù)精度高、操作方便快捷的特點(diǎn)。本文通過(guò)總結(jié)滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r并比較現(xiàn)有方法和傳統(tǒng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，得出無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在未來(lái)的滑坡監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用及現(xiàn)實(shí)意義。

無(wú)人機(jī)遙感；公路滑坡；監(jiān)測(cè)

引言

公路建設(shè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有很重要的比重，2005年1月13日, 我國(guó)交通部部長(zhǎng)張春賢在北京舉行的中外記者招待會(huì)上介紹，未來(lái)三十年內(nèi)中國(guó)將耗資兩萬(wàn)億元，建設(shè) 8.5 萬(wàn)公里的高速公路；2013年6月20日國(guó)家交通部發(fā)布了《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃 2013-2015年》，規(guī)劃了到 2015年為止我國(guó)在建公路總規(guī)模約為 40 萬(wàn)公里，總投資大約 4.7 萬(wàn)億元[1]。我國(guó)80% 以上的國(guó)土面積為山地，地形地質(zhì)條件復(fù)雜多變，修公路時(shí)會(huì)對(duì)沿線(xiàn)坡體進(jìn)行挖方與填方，導(dǎo)致大量滑坡發(fā)生。

滑坡災(zāi)害是人類(lèi)面臨的最廣泛、受害最重和時(shí)間最長(zhǎng)的地質(zhì)災(zāi)害之一，出現(xiàn)的頻度和廣度遠(yuǎn)大于地震[2]?；率侵笀?chǎng)地由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水流沖刷、人工切坡等多因素的影響，部分或全部土體或巖體在重力作用下，沿著地層軟弱面整體滑動(dòng)的不良地質(zhì)現(xiàn)象[3]。公路滑坡指的是在氣候、水文、地質(zhì)以及人類(lèi)活動(dòng)等因素的綜合作用下，公路沿線(xiàn)所發(fā)生的對(duì)公路建設(shè)和運(yùn)行產(chǎn)生影響的滑坡，在山區(qū)和丘陵地區(qū)修公路極容易導(dǎo)致公路滑坡的發(fā)生[4]。

滑坡是山區(qū)公路建設(shè)中最常見(jiàn)的一種地質(zhì)災(zāi)害，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失也是巨大的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1981年至 1985年云南省干線(xiàn)公路地質(zhì)災(zāi)害造成的損失為7301.87 萬(wàn)元；1986年至 1990年，損失為 17453.72萬(wàn)元；1991年至 1995年，損失為 53521.78 萬(wàn)元；其中公路滑坡造成的損失占 70% 以上[5]。因此采用適當(dāng)?shù)拇胧┖陀行У姆椒▽?duì)滑坡進(jìn)行準(zhǔn)確、快速識(shí)別并提取很重要，滑坡監(jiān)測(cè)作為防治滑坡最主要和最有效的手段，對(duì)減少損失及制定滑坡防治方案具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

滑坡監(jiān)測(cè)是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和跟蹤滑坡體的形變信息，為防災(zāi)減災(zāi)提供第一手基礎(chǔ)信息資料。其主要內(nèi)容包括滑坡形變監(jiān)測(cè)、滑坡變形破壞的相關(guān)因素監(jiān)測(cè)及滑坡誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)這 3 方面的內(nèi)容[6]。通過(guò)這些工作所獲得的數(shù)據(jù)和資料，可以了解和掌握滑坡體的演變過(guò)程，及時(shí)捕捉崩滑災(zāi)害的特征信息，為正確分析、評(píng)價(jià)滑坡以及滑坡預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)等提供可靠資料；為國(guó)家或地方政府決策部門(mén)制定滑坡高災(zāi)害區(qū)的土地使用法規(guī)和防治規(guī)則提供科學(xué)依據(jù)；為具體建筑物和建設(shè)場(chǎng)地選擇不易形成滑坡的安全地帶；可以及時(shí)預(yù)報(bào)滑坡所可能產(chǎn)生的災(zāi)害性運(yùn)動(dòng)以及工程或建筑物所不允許的危險(xiǎn)位移量；當(dāng)滑坡要產(chǎn)生不可避免的大位移時(shí)，預(yù)告災(zāi)害事故的可靠時(shí)間，防止或減少人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失[7]。

1 滑坡提取的相關(guān)技術(shù)

隨著近年來(lái)對(duì)滑坡災(zāi)害的研究深入，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，滑坡提取、監(jiān)測(cè)技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。傳統(tǒng)方法滑坡提取及監(jiān)測(cè)通常是將室外現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和理論分析相結(jié)合[8]。隨著現(xiàn)代傳感技術(shù)的進(jìn)步，各種新方法和新型裝置已廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際，滑坡監(jiān)測(cè)和提取的精度和范圍顯著提高。

(1) 目視解譯法：陳述彭、蹼靜娟等人解釋了目視進(jìn)行滑坡遙感圖像目標(biāo)提取的原理、基本方法、注意事項(xiàng)[9]。目視方法主要是通過(guò)遙感技術(shù)人員利用專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)遙感圖像進(jìn)行綜合分析，例如滑坡的形狀、紋理、光譜等特征，并結(jié)合非遙感資料進(jìn)行提取[10]。

目視解譯具有靈活性較強(qiáng)的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是主觀(guān)作用較強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度較大、操作過(guò)于專(zhuān)業(yè)，需要根據(jù)遙感專(zhuān)業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)才能獲得滿(mǎn)意的滑坡提取。

(2) 人機(jī)交互解譯法：20 世紀(jì) 70年代開(kāi)始，隨著數(shù)字遙感圖像的發(fā)展，人們開(kāi)始用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)滑坡遙感圖像目標(biāo)提取。在人機(jī)交互階段，主要是利用用戶(hù)的先驗(yàn)操作再結(jié)合計(jì)算機(jī)建模、識(shí)別，進(jìn)行提取[11]。王濤等人在 VC++6.0 平臺(tái)下建立了遙感圖像人機(jī)交互判讀系統(tǒng)，將用戶(hù)交互與計(jì)算機(jī)提取無(wú)縫地結(jié)合起來(lái)[12]。通過(guò)對(duì)遙感圖像中滑坡的各種特征進(jìn)行自動(dòng)分析，分割出不同區(qū)域，然后用智能計(jì)算方法提取出不同區(qū)域。

人機(jī)交互解譯法實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)滑坡提取，可以降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，根據(jù)需求利用計(jì)算機(jī)按照預(yù)期的想法對(duì)滑坡進(jìn)行提取，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像增強(qiáng)技術(shù)可以改善圖像的清晰度，提取的準(zhǔn)確度增高，也可以隨時(shí)對(duì)滑坡提取進(jìn)行局部修改以及提高效率等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是主觀(guān)性較強(qiáng)、自動(dòng)識(shí)別和提取目標(biāo)準(zhǔn)確率不高。

2 滑坡監(jiān)測(cè)的相關(guān)方法

(1) GPS 法：GPS 監(jiān)測(cè)法是目前應(yīng)用較多的滑坡監(jiān)測(cè)方法。通過(guò)跟蹤 GPS 衛(wèi)星的連續(xù)信號(hào)可以獲取經(jīng)度、緯度及三維坐標(biāo)。以坐標(biāo)、距離和角度為基礎(chǔ)，用新值與初始坐標(biāo)之差反映目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)變形的目的[13]。GPS 滑坡監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：滑坡體與地表水平位移和垂直位移的監(jiān)測(cè)。該法適用于進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，不受氣候條件的限制，具有操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但滑坡所在區(qū)域地形較為復(fù)雜的衛(wèi)星信號(hào)易被阻擋，多路徑效應(yīng)較為嚴(yán)重，影響精度。嚴(yán)忠權(quán)等在對(duì)重慶萬(wàn)州區(qū)傅家?guī)r滑坡的監(jiān)測(cè)中，根據(jù) GPS 法得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量，計(jì)算出位移速度，然后根據(jù)位移速度，比較了該滑坡不同階段的特征性，得到滑坡體現(xiàn)今所處位置，為滑坡預(yù)報(bào)提供了依據(jù)[14]。

(2) 遙感監(jiān)測(cè)法：衛(wèi)星遙感解譯技術(shù)已成為滑坡遙感調(diào)查的快捷方法。國(guó)外通常采用航空攝影與彩色紅外攝影及熱紅外掃描來(lái)調(diào)查滑坡，利用不同時(shí)相的航空遙感圖像監(jiān)測(cè)其動(dòng)態(tài)變化[15]。根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，選擇相應(yīng)的遙感資料和監(jiān)測(cè)方法這一環(huán)節(jié)很重要。其特點(diǎn)是可以不直接接觸有關(guān)目標(biāo)物來(lái)收集信息并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別分類(lèi)、判讀和分析[16]。如三峽庫(kù)區(qū)湖北省秭歸縣沙溪鎮(zhèn)千將坪村發(fā)生特大型滑坡災(zāi)害，研究人員利用先進(jìn)的數(shù)字遙感技術(shù)，結(jié)合滑坡前后的高分辨率遙感數(shù)據(jù)、地形圖資料和野外所測(cè)的 GPS 控制點(diǎn)，制作出研究區(qū)滑坡前后的數(shù)字高程模型、滑坡前后正射影像圖。利用三維可視化技術(shù)，采用人機(jī)交互解譯滑坡，分別對(duì)滑體的滑動(dòng)方向、距離和堆積體面積進(jìn)行了定量計(jì)算。通過(guò)綜合分析得出滑坡是古滑坡的大規(guī)模復(fù)活，三峽庫(kù)區(qū)蓄水和降雨綜合作用是促使滑坡復(fù)活的主要誘發(fā)因素[17]。

(3) TDR 監(jiān)測(cè)法：時(shí)間域反射測(cè)試技術(shù) (Time Domain Reflectoretry，簡(jiǎn)稱(chēng) TDR) 是一種電子測(cè)量技術(shù)。TDR 滑坡監(jiān)測(cè)法的基本思想是向埋入監(jiān)測(cè)孔內(nèi)的電纜發(fā)射脈沖信號(hào)，當(dāng)電纜在孔中產(chǎn)生變形時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反射波信號(hào)。經(jīng)過(guò)對(duì)反射信號(hào)的分析，即可確定電纜發(fā)生形變的程度和位置[18]。其特點(diǎn)是價(jià)格低廉、監(jiān)測(cè)時(shí)間短、可遙測(cè)、安全性高?？梢怨?jié)省監(jiān)測(cè)時(shí)間但不能監(jiān)測(cè)傾斜的實(shí)際情況，如果電纜產(chǎn)生變形破壞，就很難監(jiān)測(cè)滑坡的位移狀況。如史彥新[19]等在對(duì)四川省雅安市隴西河左岸的滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)使用了 TDR 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)滑坡變形，且監(jiān)測(cè)的變形位置與鉆探揭示的滑帶位置以及鉆孔傾斜儀的監(jiān)測(cè)結(jié)果相吻合。

綜上所述，傳統(tǒng)地面觀(guān)測(cè)手段和衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)能夠?qū)聻?zāi)害進(jìn)行大尺度的長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，但是很難滿(mǎn)足全部覆蓋的快速應(yīng)急監(jiān)測(cè)。此外，由于滑坡地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性，往往需要不定期的進(jìn)行強(qiáng)化觀(guān)測(cè)，傳統(tǒng)影像獲取方法成本高、效率低，不具有適用性[20]。近幾年興起的無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)操作方便、作業(yè)方式靈活、投入低、效率高，將其自身靈活的特點(diǎn)與航空攝影測(cè)量結(jié)合，對(duì)大型滑坡區(qū)域進(jìn)行低空飛行拍攝，能及時(shí)獲得高分辨率影像數(shù)據(jù)[21]；利用高效、可靠的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理手段，可以減少險(xiǎn)要地形和氣候等外界因素的影響，制作出高精度的 DEM、DOM，為滑坡地質(zhì)災(zāi)害分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3 無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)應(yīng)用于滑坡提取監(jiān)測(cè)

3.1 無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)及其特點(diǎn)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)是利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛飛行器技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通訊技術(shù)、GPS 差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)自動(dòng)化、專(zhuān)用化、智能化快速獲取國(guó)土、環(huán)境和資源等空間遙感信息，完成遙感數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析的一門(mén)應(yīng)用技術(shù)[22]。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、風(fēng)險(xiǎn)小、機(jī)動(dòng)靈活、快速響應(yīng)等特點(diǎn)，既能克服載人航空遙感受制于航時(shí)長(zhǎng)、大機(jī)動(dòng)、惡劣氣象條件等問(wèn)題，又能彌補(bǔ)航天衛(wèi)星遙感因天氣和時(shí)間原因無(wú)法及時(shí)獲得目標(biāo)區(qū)域影像的問(wèn)題，同時(shí)又避免地面遙感工作范圍小、視野窄、工作量大的缺陷。因此，將無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用于滑坡災(zāi)害的提取和監(jiān)測(cè)方面的工作越來(lái)越有必要。尤其在地形條件惡劣，人工難以到達(dá)的區(qū)域，無(wú)人機(jī)航拍可以提供最準(zhǔn)確的第一手影像。經(jīng)過(guò)像控點(diǎn)測(cè)量滑坡的正射影像 (DOM) 和數(shù)字高程模型 (DEM)，數(shù)字高程模型 (DEM) 是大比例的影像成果，更適合滑坡細(xì)節(jié)的判讀；還可將無(wú)人機(jī)技術(shù)應(yīng)用于提取滑坡有效地形因子，如坡度，坡度是滑坡崩塌發(fā)生的主要控制因素；坡向，可以反映滑坡的發(fā)育狀況以及坡向性等地貌特性；利用無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)對(duì)大型滑坡體進(jìn)行多次連續(xù)觀(guān)測(cè)，獲得長(zhǎng)序列的滑坡連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為分析大型滑坡體的動(dòng)態(tài)變化提供數(shù)據(jù)保障，為實(shí)現(xiàn)滑坡災(zāi)害的預(yù)測(cè)提供技術(shù)支持。

無(wú)人機(jī)遙感系統(tǒng)組成可以分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分，硬件系統(tǒng)由機(jī)載系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)組成，其中機(jī)載系統(tǒng)包括動(dòng)力系統(tǒng)、攝影系統(tǒng)、導(dǎo)航與飛行控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)包括通信系統(tǒng)與任務(wù)系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)有航線(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)、飛行控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控、航攝質(zhì)量檢查和數(shù)據(jù)預(yù)處理[23]。

3.2 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的發(fā)展已有十余年，在地質(zhì)災(zāi)害方面的應(yīng)用中起到了無(wú)可替代的作用。在 2008年的汶川大地震中，無(wú)人機(jī)遙感發(fā)揮了重要的作用，快速獲取到了滑坡、崩塌以及堰塞湖等地震次生災(zāi)害的分布狀況與動(dòng)態(tài)變化等，為緊急救援、災(zāi)情評(píng)估、地震次生災(zāi)害防治和災(zāi)后重建工作等提供了第一手信息，以及較科學(xué)的決策依據(jù)[24]。梁京濤[25]獲取了六期文家溝震后滑坡泥石流災(zāi)害的無(wú)人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù)，闡述并討論了無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)在高位泥石流動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)方面的具體應(yīng)用方法及應(yīng)用效果；尹鵬飛[26]等利用無(wú)人機(jī)航空遙感系統(tǒng)，對(duì)地震形成的山體滑坡、崩塌等地貌變化造成的堰塞湖和其他次生地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)行了高空間、高時(shí)間分辨率的低空遙感探測(cè)；曾濤、楊武年等[27]在對(duì)比分析了低空遙感影像的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)人機(jī)航拍影像處理方法做了深入探討，快速確定汶川震區(qū)泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害的分布位置，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)后地質(zhì)災(zāi)害信息快速勘測(cè)中的信息提??；U.Niethammer[28]等人用無(wú)人機(jī)航拍對(duì)法國(guó)東南部的一處大型滑坡進(jìn)行為期三年的監(jiān)測(cè)，根據(jù)無(wú)人機(jī)航拍數(shù)據(jù)得到滑坡的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。

圖1 無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)組成圖Fig.1 UVA aerial system composition

3.3 無(wú)人機(jī)遙感數(shù)據(jù)的獲取

在無(wú)人機(jī)遙感滑坡監(jiān)測(cè)應(yīng)用的整個(gè)過(guò)程中，航拍過(guò)程的順利進(jìn)行直接關(guān)系到數(shù)據(jù)的成功獲取，航拍過(guò)程的技術(shù)控制直接影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量[29]。數(shù)據(jù)獲取主要分為航拍前準(zhǔn)備、組織飛行作業(yè)和航拍后數(shù)據(jù)整理三個(gè)步驟，航拍流程圖如圖2 所示。

圖2 無(wú)人機(jī)航拍流程圖Fig.2 Flow chart of aerial drones

3.4 無(wú)人機(jī)遙感影像數(shù)據(jù)處理

(1) 影像校正：在 Photoscan 軟件工具箱中打開(kāi)photoscan preference，進(jìn)行語(yǔ)言設(shè)置和其他參數(shù)的設(shè)置；然后添加照片、導(dǎo)入相片位置；執(zhí)行 align photo和 built mesh，生成稀疏點(diǎn)云模型和三維網(wǎng)格模型。

創(chuàng)建 maker 時(shí)應(yīng)創(chuàng)建與野外 GPS 相同的位置(從照片中選擇)。位置標(biāo)記能優(yōu)化相機(jī)位置和數(shù)據(jù)定向，獲得更好的重建結(jié)果。生成精確的正射影像，要利用感興趣區(qū)域的 10-15 個(gè)地面控制點(diǎn)。為了能夠遵循引導(dǎo)標(biāo)記位置的方法首先需要重建幾何，選擇 build mesh 命令，設(shè)置參數(shù)。

(2) 構(gòu)建密集點(diǎn)云：基于估測(cè)的相機(jī)位置和稀疏點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)，選擇 build dense point cloud 按鈕，設(shè)置參數(shù)，在 quality 選項(xiàng)中，如果選擇higher，則需要很長(zhǎng)的執(zhí)行時(shí)間，要求更多的計(jì)算資源，選擇 low 可以快速處理。在 depth filtering 選項(xiàng)中，如果重建的幾何場(chǎng)景相對(duì)復(fù)雜，有更多的細(xì)節(jié)，例如屋頂，推薦使用 mild。可以利用工具箱中 delete/ crop 工具對(duì)密集點(diǎn)云中不需要的點(diǎn)進(jìn)行刪除。點(diǎn)擊view 工具中的 point cloud、dense cloud、dense cloud工具將顯示生成的密集點(diǎn)云，最終得到正射影像、DOM 和 DSM。

(3) 滑坡監(jiān)測(cè)設(shè)置：利用 Arc GIS10.1 軟件，基于DEM 和 DSM 定量計(jì)算出滑坡位移量，滑坡體積和面積，結(jié)合位移方向計(jì)算出位移速度。根據(jù)無(wú)人機(jī)搭載的數(shù)碼相機(jī)的配置參數(shù)不同，監(jiān)測(cè)到的結(jié)果達(dá)到的精度不同。后期的監(jiān)測(cè)只需將航線(xiàn)直接導(dǎo)入到飛行控制系統(tǒng)，就可以在現(xiàn)場(chǎng)直接進(jìn)行飛行采集工作，大大縮短工作時(shí)間。

林海玉[30]等人對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的一山梁進(jìn)行研究，因三峽水庫(kù)蓄水，該山梁被選為附近城鎮(zhèn)回填的取土場(chǎng)地，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期取土后發(fā)生一次整體下座滑移，形成了不穩(wěn)定斜坡，嚴(yán)重威脅斜坡下方省級(jí)公路運(yùn)輸以及長(zhǎng)江支流航運(yùn)安全。為有效防止該不穩(wěn)定斜坡發(fā)生變形而引發(fā)災(zāi)害，決定對(duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)警?？紤]到該斜坡規(guī)模大、地形陡峭、人類(lèi)無(wú)法涉足等因素，決定采用小型無(wú)人機(jī)遙感方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量處理最后生成了空間分辨率為 5 cm 的數(shù)字正射影像DOM 和數(shù)字高程模型 DEM 等遙感成果。借助上述遙感影像成果，迅速圈定出該不穩(wěn)定斜坡內(nèi)部及周邊的四處局部變形，這是通過(guò)地面調(diào)查很難實(shí)現(xiàn)的。后期對(duì)該不穩(wěn)定滑坡實(shí)現(xiàn)了常態(tài)化的小型無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)，再次工作時(shí)可以通過(guò)航線(xiàn)導(dǎo)入將時(shí)間壓縮到 30 min以?xún)?nèi)，這是其他監(jiān)測(cè)方式不具備的。更重要的是可以通過(guò)每期監(jiān)測(cè)獲得的遙感影像成果與前期進(jìn)行對(duì)比分析，從而真正實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)。

4 結(jié)論與展望

目前，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)還存在一些技術(shù)方法方面的不足需要改進(jìn)。首先，突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害多在山區(qū)等地理?xiàng)l件惡劣的地方，對(duì)大型無(wú)人機(jī)起降的技術(shù)要求極大，小型輕型無(wú)人機(jī)可以采用彈射起飛或者撞網(wǎng)降落的方式，但是由于其質(zhì)量比較輕，抗風(fēng)性很差，所以航攝過(guò)程中的穩(wěn)定性就顯得尤為重要；其次，無(wú)人機(jī)機(jī)載的多為小型的數(shù)字相機(jī)，存在影像像幅小，數(shù)量多的缺點(diǎn)。不能滿(mǎn)足快速處理和拼接航拍影像數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和快應(yīng)急性的要求?？偠灾?，滑坡提取和監(jiān)測(cè)不能僅局限于某一種方法，而應(yīng)結(jié)合各種方法取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)滑坡的孕育過(guò)程進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，為滑坡的治理作出合理的預(yù)判，最大程度地避免滑坡地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生。

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The Application of Highway Landslide Monitoring Based on Unmanned Aerial Vehicle 3D Photography Technology

Tian Ji, Sun Hu, Wang Bin, Li Qiang, Chen Yingyun, Yang Rulan, ZhangZhiming
Institute of Ecology and Geobotany, School of Ecology and Environmetal Science YNU, Kunming, Yunnan 650091, China

So many mountainous highway brings the serious landslide disaster in our country, it has always been a problem for scholars and engineers how to take effective measures to cope with the occurrence of landslides.Landslide monitoring is the main and the most effective mean for landslide control and has been widely recognized.It has very important practical signi ficance to reduce highway landslide disaster and make prevention scheme.Now all kinds of monitoring techniques are widely used, including unmanned aerial vehicle (UVA),UVA as the rise of emerging technology in recent years, with high efficiency, high accuracy data, the characteristics of convenient and quick operation.In this paper, through summarizing the development condition of landslide monitoring technology around home and abroad, and compares the advantages and disadvantages of different methods, it is concluded that the UVA remote sensing technology application of landslide monitoring and realistic signi ficance in the future.

UAV remote sensing; roadlandslide; monitoring

10.11871/j.issn.1674-9480.2017.03.006

國(guó)家科技支撐計(jì)劃“受威脅區(qū)域生物多樣性恢復(fù)及示范”(2017YFC0505206)

張志明 (zhiming_zhang76@hotmail.com)

2016年12月20日

田 冀：云南大學(xué)生態(tài)無(wú)環(huán)境學(xué)院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)闊o(wú)人機(jī)攝影技術(shù)的研究。

E-mail:601024403@qq.com

孫 虎：云南大學(xué)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫b感與地理信息系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)評(píng)估、無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)等方面。

E-mail:1071872920@qq.com

王 彬：云南大學(xué)生態(tài)學(xué)與環(huán)境學(xué)院，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榫坝^(guān)生態(tài)學(xué)、近地面遙感。

E-mail:472917878@qq.com

李 強(qiáng)：云南大學(xué)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檫b感與地理信息系統(tǒng)。

E-mail:473477633@qq.com

陳盈赟：云南大學(xué)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)槌鞘猩鷳B(tài)。

E-mail:543291986@qq.com

楊汝蘭：云南大學(xué)，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)氣候調(diào)節(jié)方法研究。

E-mail:2015109297@qq.com

張志明：云南大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院副院長(zhǎng)，云南大學(xué)地植物研究所副所長(zhǎng)，副教授，主要研究方向?yàn)檫b感與地理信息系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)在生態(tài)監(jiān)測(cè)、測(cè)繪方面的應(yīng)用。

E-mail:zhiming_zhang76@hotmail.com