【三维实景重建】三维实景重建在地质灾害预警中的运用

灾害预警区域概况

很多沿海城市及地区，由于地理位置及地质构造的影响，碧海环抱，地貌多山地丘陵，少平原低地，因此这样的地区是地质灾害较为多发的地区，可能发生的地质灾害以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷为主，地质灾害常发生于震后及强降雨后，具有高隐蔽性和危害性，在高陡斜坡的坡顶，通常会发育大量的风化卸荷裂隙，岩体被各类成因的结构面切割，处于欠稳定状态，突发地质灾害对公路、建构筑物及人身安全等具有大的威胁。而且由于沿海城市环山而居的地理特点，很多建筑场地选择在岩土体边坡上，这些边坡天然条件下就存在着失稳问题，再加之人为因素的影响，灾害巳经或正在孕育。

无人机倾斜摄影及三维实景建模技术优势介绍

近年来随着技术的进步，地质灾害防治工作中也引入无人机技术，利用无人机的高机动、易操作、可视化的特点，将其用于地质灾害应急调查中拍摄灾害体的变形特征等，并形成影像资料，但常规的无人机技术受限于其低续航性，以及人为操作的局限性，并不能记录到完整的、准确的变形体特征，因此，通过引入无人机倾斜摄影技术，只需设置航线飞行一次，利用软件生成三维模型，可以为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的可量测的三维空间模型，为灾害体的稳定性及处理方案提供更有力的研判依据。

另外，地灾的勘察和稳定性评估工作非常必要，但是地灾勘察一直属于工程难题。传统的勘察方法属于接触式、单点式调查，工程人员攀爬至危岩体位置处，采用工具测量危岩体结构面参数，工作效率低，工作量大，且由于攀爬困难，作业人员危险性又很高。但是通过构建三维空间模型，从而提取危岩体特征参数，为危岩体稳定性分析提供数据支撑。

无人机倾斜摄影测量技术是以无人机为飞行平台搭载传感器设 备，来获取地面信息的遥感方式。其具有机动性强、获取数据快和数据精度高的特点，结合三维空间数据处理、建模和应用分析技术方法，既能够完成滑坡、泥石流、危岩落石等质灾害调查工作，又能结合z新的摄影测量技术完成岩性组合、结构面产状及卸荷带走向、宽度的识别，是在传统作业方式之上的重大突破。

因此通过无人机倾斜摄影测量技术构建三维模型在地质灾害治理的应用上具有明显优势

（1）可以克服复杂地形、恶劣作业环境对传统的外业作业方式的限制，绝大部分区域都可以进行航拍

（2）可以大提高地质灾害治理工作的效率和精度，可以对任意危岩进行空间尺寸及结构面产状测量。

（3）技术输出成果的表现方式也较为多样，可以满足应用与科研等多层次不同目的的工作需要

（4）工作人员不需要攀爬作业，风险小，工作方式实现从外业到内业的工作转化。

无人机倾斜摄影及三维实景建模技术工作流程及实例分析

数据采集及三维实景建模

技术流程可分为无人机倾斜摄影数据获取和实景三维建模两个部分。无人机倾斜摄影是集航空技术、材料科学、导航定位技术、测绘技术、微电子技术、自动化控制技术、计算机图像处理技术等于一体的新型摄影测量技术。同时从一个垂直、多个倾斜视角不仅可以获取地表地物顶部信息，还能获取立面详细的轮廓和纹理信息。采用处理软件软件进行模型空三加密及三维建模，整个建模过程人工干预量少。具体步骤包括 空三测量、几何处理、三角网构建、自动赋纹理__等。利用无人机倾斜摄影测量采集得到的数据，建立了全景三维模型，并同时能够获得大量高分辨率的影像图片及正射影像图等成果。

基于三维实景模型的应用

（1）基本应用

运用三维实景模型进行内业处理后可以制作摄区地形测绘成果，也可收集变形监测基础资料。可以根据正射影像图确定边坡高差，确定边坡影响范围，了解坡体表面覆盖情况及荷载情况，对进行变形监测的位置布设变形监测点。

（2）危岩分析

采用专业软件即可获取三维模型在CGCS2000坐标系，空间点坐标参数。可通过测量空间点坐标参数，采用空间三点坐标法计算得到结构面产状要素倾向、倾角。同时通过专业软件，在室内即可完成结构面填充情况、结构面张开度、结构面发育密度等清晰识别。通过上述手段，可以实现基于高清三维模型的陡坡危岩几何尺寸、具体坐标高程、高差、结构面特征等要素的定量化勘测，得到关于该陡坡危岩区段内任意一个危岩体的准确几何特征、空间特征和地质特征。因此可以对陡坡危岩的稳定状况、与母岩剥离后破坏能量的大小进行准确计算，量化后的数据可以为监测、治理等提供参数。

总结

根据上述技术介绍及实例展示，倾斜摄影测量及三维实景建模技术生成一个直观、真实、立体、逼真的三维模型，可以在室内通过细致研究模型特征、测算规模等，进而全面掌握灾害体的变性特征，为决策者提供一个可靠的研判依据。

灾害预警具体实施方案

对于灾害预警的实施方案的主要内容：运用倾斜摄影测量与三维实景建模完善原现场查看，人员攀爬勘察测绘的技术方法，实现地质灾害工作从二维平面到三维立体的转换。在新技术应用方面的人员组织机构及仪器设备安排要符合作业要求，无人驾驶航空器外业操作人员要具备操作资格，有专业合格证，内业处理人员可以熟练运用ContextCapture Center、Smart 3D、EPS等建模及三维数据处理等软件。

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针对灾害预警区域具体实施方案概述如下：

（1）在地质灾害发生后第yi时间赶往灾害发生现场，并由项目负责人组织进行现场踏勘，资料收集进行现场情况预判；

（2）联合地灾、勘察及测绘专业专家对已有资料进行分析，并迅速制定工作实施方案，建立人员组织机构；

（3）按照方案设计的航摄区域、航线、航摄比例尺等参数，由专业人员采用无人机进行现场倾斜摄影测量，采集现场数字图像；

（4）外业及内业作业人员根据现场的采集资料进行三维实景建模，根据需要进行不同形式的成果整理与输出；

（5）将z终的输出成果提供给单位领导与各专业专家进行地质灾害现场评估、勘地质灾害察与治理。

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