三維實景建模在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警中的運用

1、 三維實景建模在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警中的運用 一、災(zāi)害預(yù)警區(qū)域概況很多沿海城市及地區(qū)，由于地理位置及地質(zhì)構(gòu)造的影響，碧海環(huán)抱，地貌多山地丘陵，少平原低地，因此這樣的地區(qū)是地質(zhì)災(zāi)害較為多發(fā)的地區(qū)，可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷為主，地質(zhì)災(zāi)害常發(fā)生于震后及強降雨后，具有極高隱蔽性和危害性，在高陡斜坡的坡頂,通常會發(fā)育大量的風(fēng)化卸荷裂隙,巖體被各類成因的結(jié)構(gòu)面切割,處于欠穩(wěn)定狀態(tài),突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對公路、建構(gòu)筑物及人身安全等具有極大的威脅。而且由于沿海城市環(huán)山而居的地理特點，很多建筑場地選擇在巖土體邊坡上,這些邊坡天然條件下就存在著失穩(wěn)問題，再加之人為因素的影響，災(zāi)害巳經(jīng)或正在孕育。二、無人機

2、傾斜攝影及三維實景建模技術(shù)優(yōu)勢介紹近年來隨著技術(shù)的進步，地質(zhì)災(zāi)害防治工作中也引入無人機技術(shù)，利用無人機的高機動、易操作、可視化的特點，將其用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查中拍攝災(zāi)害體的變形特征等，并形成影像資料，但常規(guī)的無人機技術(shù)受限于其低續(xù)航性，以及人為操作的局限性，并不能記錄到完整的、準(zhǔn)確的變形體特征，因此，通過引入無人機傾斜攝影技術(shù)，只需設(shè)置航線飛行一次，利用軟件生成三維模型，可以為應(yīng)急現(xiàn)場指揮者、決策者展示一個更加直觀、真實、立體、逼真的可量測的三維空間模型，為災(zāi)害體的穩(wěn)定性及處理方案提供更有力的研判依據(jù)。另外，地災(zāi)的勘察和穩(wěn)定性評估工作非常必要,但是地災(zāi)勘察一直屬于工程難題。傳統(tǒng)的勘察方法屬于接

3、觸式、單點式調(diào)查,工程人員攀爬至危巖體位置處,采用工具測量危巖體結(jié)構(gòu)面參數(shù)，工作效率低,工作量大,且由于攀爬困難,作業(yè)人員危險性又很高。但是通過構(gòu)建三維空間模型,從而提取危巖體特征參數(shù),為危巖體穩(wěn)定性分析提供數(shù)據(jù)支撐。無人機傾斜攝影測量技術(shù)是以無人機為飛行平臺搭載傳感器設(shè) 備,來獲取地面信息的遙感方式。其具有機動性強、獲取數(shù)據(jù)快和數(shù)據(jù)精度高的特點,結(jié)合三維空間數(shù)據(jù)處理、建模和應(yīng)用分析技術(shù)方法,既能夠完成滑坡、泥石流、危巖落石等質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作,又能結(jié)合最新的攝影測量技術(shù)完成巖性組合、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及卸荷帶走向、寬度的識別,是在傳統(tǒng)作業(yè)方式之上的重大突破。因此通過無人機傾斜攝影測量技術(shù)構(gòu)建三維模型在地

4、質(zhì)災(zāi)害治理的應(yīng)用上具有明顯優(yōu)勢: ()可以克服復(fù)雜地形、惡劣作業(yè)環(huán)境對傳統(tǒng)的外業(yè)作業(yè)方式的限制,絕大部分區(qū)域都可以進行航拍; ()可以極大提高地質(zhì)災(zāi)害治理工作的效率和精度,可以對任意危巖進行空間尺寸及結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀測量。（3）技術(shù)輸出成果的表現(xiàn)方式也較為多樣,可以滿足應(yīng)用與科研等多層次不同目的的工作需要 (4)工作人員不需要攀爬作業(yè)，風(fēng)險小,工作方式實現(xiàn)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)的工作轉(zhuǎn)化。三、無人機傾斜攝影及三維實景建模技術(shù)工作流程及實例分析1、數(shù)據(jù)采集及三維實景建模技術(shù)流程可分為無人機傾斜攝影數(shù)據(jù)獲取和實景三維建模兩個部分。無人機傾斜攝影是集航空技術(shù)、材料科學(xué)、導(dǎo)航定位技術(shù)、測繪技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化控制

5、技術(shù)、計算機圖像處理技術(shù)等于一體的新型攝影測量技術(shù)。同時從一個垂直、多個傾斜視角不僅可以獲取地表地物頂部信息，還能獲取立面詳細(xì)的輪廓和紋理信息。采用處理軟件軟件進行模型空三加密及三維建模,整個建模過程人工干預(yù)量少。具體步驟包括: 空三測量、幾何處理、三角網(wǎng)構(gòu)建、自動賦紋理等。利用無人機傾斜攝影測量采集得到的數(shù)據(jù),建立了全景三維模型，并同時能夠獲得大量高分辨率的影像圖片及正射影像圖等成果。2、基于三維實景模型的應(yīng)用（1）基本應(yīng)用運用三維實景模型進行內(nèi)業(yè)處理后可以制作攝區(qū)地形測繪成果，也可收集變形監(jiān)測基礎(chǔ)資料?？梢愿鶕?jù)正射影像圖確定邊坡高差，確定邊坡影響范圍，了解坡體表面覆蓋情況及荷載情況，對進行

6、變形監(jiān)測的位置布設(shè)變形監(jiān)測點。（2）、危巖分析采用專業(yè)軟件即可獲取三維模型在cgcs2000坐標(biāo)系,空間點坐標(biāo)參數(shù)?？赏ㄟ^測量空間點坐標(biāo)參數(shù),采用空間三點坐標(biāo)法計算得到結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀要素(傾向、傾角)。同時通過專業(yè)軟件,在室內(nèi)即可完成結(jié)構(gòu)面填充情況、結(jié)構(gòu)面張開度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育密度等清晰識別。通過上述手段,可以實現(xiàn)基于高清三維模型的陡坡危巖幾何尺寸、具體坐標(biāo)高程、高差、結(jié)構(gòu)面特征等要素的定量化勘測,得到關(guān)于該陡坡危巖區(qū)段內(nèi)任意一個危巖體的準(zhǔn)確幾何特征、空間特征和地 質(zhì)特征。因此可以對陡坡危巖的穩(wěn)定狀況、與母巖剝離后破壞能量的大小進行準(zhǔn)確計算,量化后的數(shù)據(jù)可以為監(jiān)測、治理等提供參數(shù)。四、總結(jié)根據(jù)上述技術(shù)

7、介紹及實例展示，傾斜攝影測量及三維實景建模技術(shù)生成一個直觀、真實、立體、逼真的三維模型，可以在室內(nèi)通過細(xì)致研究模型特征、測算規(guī)模等，進而全面掌握災(zāi)害體的變性特征，為決策者提供一個可靠的研判依據(jù)。5. 災(zāi)害預(yù)警具體實施方案對于災(zāi)害預(yù)警的實施方案的主要內(nèi)容：運用傾斜攝影測量與三維實景建模完善原現(xiàn)場查看，人員攀爬勘察測繪的技術(shù)方法，實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害工作從二維平面到三維立體的轉(zhuǎn)換。在新技術(shù)應(yīng)用方面的人員組織機構(gòu)及儀器設(shè)備安排要符合作業(yè)要求，無人駕駛航空器外業(yè)操作人員要具備操作資格，有專業(yè)合格證，內(nèi)業(yè)處理人員可以熟練運用contextcapture center、smart 3d、eps等建模及三維數(shù)據(jù)處理等軟件。針對災(zāi)害預(yù)警區(qū)域具體實施方案概述如下：1. 在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后第一時間趕往災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場，并由項目負(fù)責(zé)人組織進行現(xiàn)場踏勘，資料收集進行現(xiàn)場情況預(yù)判；2. 聯(lián)合地災(zāi)、勘察及測繪專業(yè)專家對已有資料進行分析，并迅速制定工作實施方案，建立人員組織機構(gòu)；3. 按照方案設(shè)計的航攝區(qū)域、航線、航攝比例尺等參數(shù)，由專業(yè)人員采用無人機