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為筑牢地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)墻，守護(hù)天寶鎮(zhèn)村民的甜蜜生活，2020年6月，年家峪特大型泥石流防治項(xiàng)目啟動，由山東省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)承擔(dān)前期調(diào)查和實(shí)景三維等技術(shù)服務(wù)。大隊(duì)在項(xiàng)目中總結(jié)完成的《實(shí)景三維在泥石流溝災(zāi)后防治工程施工和監(jiān)測預(yù)警中的應(yīng)用》于近日成功入選“實(shí)景三維山東十大應(yīng)用創(chuàng)新案例”，成為構(gòu)建國家新型基礎(chǔ)測繪體系在山東省的典型經(jīng)驗(yàn)。

高山深峽，“飛”出新數(shù)據(jù)

天寶鎮(zhèn)地勢北高南低，東高西低。2018年發(fā)生泥石流的年家峪村就坐落在高山深峽向平原過渡的“布袋口”處。傳統(tǒng)的航空攝影和調(diào)查方法難以做到全面性和直觀性的有效統(tǒng)一。

考慮到這一現(xiàn)實(shí)情況，項(xiàng)目實(shí)施初期，第五地質(zhì)大隊(duì)從聚焦國家、地方實(shí)景三維建設(shè)和管理需求出發(fā)，首次在崩滑流災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測中使用3種傾斜攝影數(shù)據(jù)采集模式。第五地質(zhì)大隊(duì)遙感監(jiān)測處主任劉法軍介紹：“在項(xiàng)目區(qū)不同區(qū)段，我們使用仿地航線+貼近攝影測量和環(huán)繞攝影測量采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行超高精度三維建模。”

據(jù)了解，為了獲取高精度三維模型，第五地質(zhì)大隊(duì)首先對測區(qū)進(jìn)行航飛，識別出電線、鐵塔等干擾物，用粗模完整還原待測區(qū)域的三維結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場使用便攜工作站對所采集影像進(jìn)行計算，生成測區(qū)內(nèi) DOM（數(shù)字正射影像圖）與 DSM（數(shù)字表面模型）。在此基礎(chǔ)上，規(guī)劃了3種分辨率更為精細(xì)飛行方式：

一是對起伏較大的山坡，生成分辨率為1厘米的仿地航線進(jìn)行變高測量。二是對分散的危巖體，生成分辨率為7毫米的貼近攝影測量航線，進(jìn)行角度始終垂直于邊坡的變高飛行拍攝。三是對狹長泥石流沖溝，生成分辨率為1厘米的帶狀環(huán)繞仿地航線，獲取沖溝帶狀精細(xì)數(shù)據(jù)。

在外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后，采用15節(jié)點(diǎn)的大疆智圖集群軟件在幾小時內(nèi)生成毫米級高精度三維模型及點(diǎn)云成果，并進(jìn)行統(tǒng)計和分析，掌握監(jiān)測區(qū)域的詳細(xì)情況并進(jìn)行相關(guān)研究部署。“項(xiàng)目歷時兩年完成，相關(guān)成果已得到運(yùn)用。”該項(xiàng)目相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹說。

創(chuàng)新技術(shù)，突破應(yīng)用場景

年家峪特大型泥石流防治項(xiàng)目最突出的特點(diǎn)表現(xiàn)在精、變、全、快等方面。

一是首次利用高分辨率實(shí)景三維模型，采用空間三點(diǎn)坐標(biāo)法計算得到巖層的產(chǎn)狀要素，在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)了巖體結(jié)構(gòu)面張開度、發(fā)育密度等清晰識別，可獲取危巖體的準(zhǔn)確幾何空間和地質(zhì)特征，準(zhǔn)確計算其穩(wěn)定狀況和破壞能量。如此一來，能為地災(zāi)調(diào)查保存更多細(xì)節(jié)要素，為地災(zāi)評估、勘查與治理提供可靠依據(jù)。

二是組合使用了仿地攝影+貼近攝影+環(huán)繞傾斜攝影3種數(shù)據(jù)采集模式，在崩塌、滑坡、泥石流等地災(zāi)調(diào)查中，能精準(zhǔn)確定治理區(qū)范圍、覆蓋情況及荷載情況，可清晰、快速獲取巖性組合、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及卸荷帶走向等精確數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)地災(zāi)監(jiān)測從二維平面到三維立體的轉(zhuǎn)變。

三是將多時序三維模型融合 LAS數(shù)據(jù)用于項(xiàng)目全生命周期。通過多期影像比對，可對施工過程進(jìn)行監(jiān)管，達(dá)到高效、安全的目的。在竣工驗(yàn)收方面發(fā)揮三維可矢量化、可統(tǒng)計分析的優(yōu)勢，更精準(zhǔn)量化土方等工程量狀況。

四是通過超高精度實(shí)景三維模型技術(shù)，采用空間三點(diǎn)坐標(biāo)法計算得到結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀要素（傾向、傾角）。通過專業(yè)軟件即可完成結(jié)構(gòu)面巖體填充情況、結(jié)構(gòu)面張開度、結(jié)構(gòu)面發(fā)育密度等方面的清晰識別，進(jìn)行危巖體特征參數(shù)（幾何尺寸、坐標(biāo)高程、高差、結(jié)構(gòu)面特征）等定量化勘測，明確危巖區(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，為危巖體穩(wěn)定性分析提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐，從而大大降低了人員野外調(diào)查測量的安全風(fēng)險，同時實(shí)現(xiàn)了調(diào)查工作的全面性與時效性的統(tǒng)一。

沿著此次項(xiàng)目形成的技術(shù)路徑，第五地質(zhì)大隊(duì)通過傾斜攝影三維實(shí)景建模技術(shù)在崩滑流調(diào)查施工和山水林田湖草生態(tài)修復(fù)等工程中不斷實(shí)踐，總結(jié)了一套包括“影像采集——模型——指標(biāo)提取—定量分析——三維應(yīng)用”的地災(zāi)識別流程，在國家新型基礎(chǔ)測繪體系建設(shè)“山東試點(diǎn)”中脫穎而出，并將發(fā)揮出更大的作用。

（劉國魯）

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