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山東省地礦局五院：以測繪創新助力高山深峽地災防治
為筑牢地質災害防災墻，守護天寶鎮村民的甜蜜生活，2020年6月，年家峪特大型泥石流防治項目啟動，由山東省地礦局第五地質大隊承擔前期調查和實景三維等技術服務。大隊在項目中總結完成的《實景三維在泥石流溝災后防治工程施工和監測預警中的應用》于近日成功入選“實景三維山東十大應用創新案例”，成為構建國家新型基礎測繪體系在山東省的典型經驗。
高山深峽，“飛”出新數據
天寶鎮地勢北高南低，東高西低。2018年發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。傳統的航空攝影和調查方法難以做到全面性和直觀性的有效統一。
考慮到這一現實情況，項目實施初期，第五地質大隊從聚焦國家、地方實景三維建設和管理需求出發，首次在崩滑流災害調查監測中使用3種傾斜攝影數據采集模式。第五地質大隊遙感監測處主任劉法軍介紹：“在項目區不同區段，我們使用仿地航線+貼近攝影測量和環繞攝影測量采集數據，并進行超高精度三維建模。”
據了解，為了獲取高精度三維模型，第五地質大隊首先對測區進行航飛，識別出電線、鐵塔等干擾物，用粗模完整還原待測區域的三維結構。現場使用便攜工作站對所采集影像進行計算，生成測區內 DOM（數字正射影像圖）與 DSM（數字表面模型）。在此基礎上，規劃了3種分辨率更為精細飛行方式：
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厘米的帶狀環繞仿地航線，獲取沖溝帶狀精細數據。
在外業數據采集完成后，采用15節點的大疆智圖集群軟件在幾小時內生成毫米級高精度三維模型及點云成果，并進行統計和分析，掌握監測區域的詳細情況并進行相關研究部署。“項目歷時兩年完成，相關成果已得到運用。”該項目相關負責人介紹說。
創新技術，突破應用場景
年家峪特大型泥石流防治項目最突出的特點表現在精、變、全、快等方面。
一是首次利用高分辨率實景三維模型，采用空間三點坐標法計算得到巖層的產狀要素，在室內實現了巖體結構面張開度、發育密度等清晰識別，可獲取危巖體的準確幾何空間和地質特征，準確計算其穩定狀況和破壞能量。如此一來，能為地災調查保存更多細節要素，為地災評估、勘查與治理提供可靠依據。
二是組合使用了仿地攝影+貼近攝影+環繞傾斜攝影3種數據采集模式，在崩塌、滑坡、泥石流等地災調查中，能精準確定治理區范圍、覆蓋情況及荷載情況，可清晰、快速獲取巖性組合、結構面產狀及卸荷帶走向等精確數據，實現地災監測從二維平面到三維立體的轉變。
三是將多時序三維模型融合 LAS數據用于項目全生命周期。通過多期影像比對，可對施工過程進行監管，達到高效、安全的目的。在竣工驗收方面發揮三維可矢量化、可統計分析的優勢，更精準量化土方等工程量狀況。
四是通過超高精度實景三維模型技術，采用空間三點坐標法計算得到結構面產狀要素（傾向、傾角）。通過專業軟件即可完成結構面巖體填充情況、結構面張開度、結構面發育密度等方面的清晰識別，進行危巖體特征參數（幾何尺寸、坐標高程、高差、結構面特征）等定量化勘測，明確危巖區段內任意一個危巖體的準確幾何特征、空間特征和地質特征，為危巖體穩定性分析提供更加精準的數據支撐，從而大大降低了人員野外調查測量的安全風險，同時實現了調查工作的全面性與時效性的統一。
沿著此次項目形成的技術路徑，第五地質大隊通過傾斜攝影三維實景建模技術在崩滑流調查施工和山水林田湖草生態修復等工程中不斷實踐，總結了一套包括“影像采集——模型——指標提取—定量分析——三維應用”的地災識別流程，在國家新型基礎測繪體系建設“山東試點”中脫穎而出，并將發揮出更大的作用。
（劉國魯）
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