近年來，無人機航測技術(shù)快速發(fā)展，成為重要的地理信息采集手段。如今，無人機搭配機載激光雷達的方案，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)險評價等方面。
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。正安縣整體地勢險要，植被密集，每年 4 至 9 月份是地質(zhì)災(zāi)害防范重點時期。為短時間內(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)害詳細調(diào)查及風(fēng)險評價工作，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、高密度的點云數(shù)據(jù)，達到對災(zāi)體基本特征信息的精準抓取，更是為地質(zhì)災(zāi)害隱患點的勘察設(shè)計工作提供詳實的地理信息數(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)，最高點和最低點海拔相對高差為 1054.50 米。而廣大村位于正安縣格林鎮(zhèn)西北面，是本鎮(zhèn)偏邊遠的一個村寨，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)查手段無法精準獲取危巖帶災(zāi)害體的特征信息。為進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，采用機載 LiDAR 激光掃描與無人機航空傾斜攝影測量以及貼近攝影測量相結(jié)合的方式進行數(shù)據(jù)采集。其中，DJI L1 起到了不可忽略的作用。
DJI L1集成 Livox 激光雷達模塊、高精度慣導(dǎo)、測繪相機、三軸云臺等模塊于一身，同時 DJI L1 激光雷達具備最遠測距 450 米、最高支持 3 次回波的特性，激光穿透能力極強。其可穿透植被冠層直接探測地表，獲取地物及地面的點云數(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的方式進行高精度、高質(zhì)量點云數(shù)據(jù)采集的問題。
以 DJI L1 高精度的點云數(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色彩的高密度點云，點云拼接精度達 1.51cm，點云密度達到 180個/m2，并生成植被過濾后的三維地面點。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)險評估、方量計算、裂隙分析等環(huán)節(jié)。
危巖帶貼近點云
在此次點云數(shù)據(jù)采集的飛行任務(wù)中，經(jīng)緯 M300 RTK 起到了保駕護航的作用。經(jīng)緯 M300 RTK 擁有著 7000 米最大飛行海拔高度，55 分鐘長續(xù)航，遠達 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項，可確保點云數(shù)據(jù)的精度一致。其憑借強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 個架次進行點云掃描。鑒于機載 LiDAR 激光掃描具有的優(yōu)勢，飛行器貼近垮塌面，進行高密度點云掃描，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)害體三維點云數(shù)據(jù)，可提取裂隙信息，并以此為依據(jù)快速、準確、高效的計算危巖帶方量等信息。
崩塌危巖帶三維點云裂隙識別
最終，共劃分出 1 個危巖帶。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，總計約為 4500m3，其規(guī)模屬于小型崩塌。與此同時，危巖帶中心坐標、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一步完成。
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，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。
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)域的精準三維空間數(shù)據(jù)，制作生成具有真實色彩的高密度地表點云模型，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、準確、可靠，達到了本次工作設(shè)計的質(zhì)量要求。
以白果塘崩塌危巖帶區(qū)域為例，如今，無人機測繪技術(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)查方式進行有效補充，并且在應(yīng)用過程中體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。通過測繪無人機攝取高分辨率圖像的同時具有較高的機動性，使評估效果更加準確，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)用價值。
未來，大疆行業(yè)應(yīng)用將進一步推動無人機測繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，支持地質(zhì)災(zāi)害重點區(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)生機理及預(yù)防治理研究提供有力的技術(shù)支撐。