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傳統基於遙感技術開展公路地質災害調查分析時，容易出現視覺誤差和死角，難以全面、準確地對地質災害進行判別。
本文主要針對兩種公路典型的地質災害(滑坡、泥石流)，系統地闡述了傾斜攝影三維建模與分析方法
，可以從任意視角對地質災害體進行觀察，並可進行定量計算和分析。
全文共計3039字，共計閱讀時間8分鐘。
一、 山區公路地質災害傾斜攝影三維建模與分析技術流程
二、傾斜攝影三維建模技術方案
高原山區公路地質災害區域具有地質破碎、地形起伏大、區域性陣風明顯、區域形狀不規則等特點，故應選擇起落平穩，抗風能力強的無人機系統。
1 航飛拍攝
硬體配置完成後，需要根據具體的公路地質災害型別（滑坡、泥石流）確定航飛拍攝方案。
2 照片檢查和預處理
在高原山區公路地質災害區域開展無人機航飛作業時，存在較多的外界和人為干擾因素，拍攝的照片會不可避免地存在
模糊、畸變、重疊度低、解析度差
等問題。因此，在進行三維立體重建前，需要進行照片檢查和預處理，其主要步驟如下：
全面質量檢查，剔除
存在明顯
模糊、畸變
的照片。若某照片與其餘照片的
重疊度較低
，無法用於三維立體重建，也應予以剔除。另外，在對泥石流溝進行分段航飛作業時，若相鄰航段間的鄰接照片存在較大的拍攝高度差時（如圖1所示，兩照片拍攝高度差為128 m ），會造成相鄰航段間的三維模型出現斷層，此時需在保證剩餘照片重疊度的前提下，剔除
拍攝高度較高
的照片，以便後續建立出統一、連續的三維模型。
對剩餘照片進行
完整性檢查
，若剔除質量不合格照片後，剩餘照片的
重疊度和相鄰照片間的俯仰夾角不滿足要求
，則需要進行
補飛拍攝
，直至滿足要求為止。
高原山區天氣條件複雜，雨霧多發頻發，照片上通常會存在薄霧或者較明顯的色差，可透過
Mirauge3D軟體
對照片進行
去霧和色彩改正
，以滿足後續三維重建的需求。
3 三維立體重建
無人機傾斜攝影三維立體重建的主要步驟包括多檢視像聯合空中三角測量、密集匹配點雲生成、Delaunay三角網構建、紋理對映等步驟。需要注意的是，如果
空中三角測量加密的某些地面點存在著明顯的錯位、斷層
，則需要在這些地面點對應的照片上
選取適當的連線點(一般為不位於同一直線的3個以上的點)，以消除錯位、斷層現象。
然後，透過逐畫素多視密集匹配演算法，完成點雲資料生成工作。最後，從與每個三角網的座標和方位最一致的照片中獲取紋理資訊並對映至三角網上，完成傾斜攝影三維立體重建工作。
4 災害分析與應用
（1）定性分析
山區公路沿線高陡滑坡體、泥石流溝的頂部往往難以通達，高位災害體的判識評估成為災害防治中的難點問題。透過構建傾斜攝影三維模型，不但可
獲得地質災害體的詳細正面資訊
，而且還可以
獲得地質災害體側面的詳細輪廓和紋理資訊
，其360°旋轉、無級縮放特點方便調查人員從
多個角度觀看地物
，更加真實地
反映出地物的原本面貌，輔助查明陡坡危巖體、坡頂變形體、泥石流物源區等的地質環境特徵
，極大地彌補了正射影像應用中的不足之處，這對於開展山區公路地質災害動態監測和災害分析等方面具有重要意義。
(2)定量分析
由於無人機航空攝影時同步獲取了照片GPS座標，因此傾斜攝影三維模型具有座標、長度、面積、體積等數學要素的可量測性，結合三維真實空間場景，可以更加清晰
準確地進行滑坡位置/體積、泥石流溝匯水面積、主溝長度等要素的定量監測和分析工作。
透過建立多期具有一定時間差異的三維模型，可以獲取地質災害體的“時間一位移”變形情況並推測未來變化趨勢。當公路地質災害發生後，透過量測道路損毀長度和損毀區土方量，結合掩埋體組成成分等因素，從而實現道路損毀程度評估，在後續開展應急救援時，可沿任意剖面計算填挖方體積，結合施工機械效能，輔助進行搶險工期的估算。
(3)結合GIS開展應用
目前國內外主流的GIS平臺基本實現了與傾斜攝影三維模型的無縫相容。基於GIS平臺強大的資料管理、分析和展示功能，可以
對公路地質災害屬性資料進行建庫管理，並開展空間分析(如災害影響範圍分析、災害影響時間推算)、資訊展示(如災害監測資料疊加展示)等全方位應用
，從而更加深人地挖掘傾斜攝影三維模型在公路地質災害監測與防治領域的應用價值。
三、實際應用
1 香麗高速窪裡別隧道洞口滑坡
測區背景：
香麗高速窪裡別隧道施工過程中，
洞口出現圈椅狀裂縫，隧道內部仰拱發現貫通裂縫且還在繼續發展
。由於裂縫位於在隧道進口和橋位處，對隧道和橋樑的施工和運營影響較大，對隧道上方的民房安全造成顯著威脅。
作業方案：
航飛作業時，將無人機抵近至滑坡體，從坡頭開始透過
平移飛行結合旋轉雲臺
的方式拍攝了19張正對滑坡體照片；此外，由於滑坡體上存在樹木、房屋、電杆等地物，因此
補充拍攝
了138張其餘四視照片（包括32張坡體正視照片，38張坡頂至坡底斜視照片，68張坡頭至坡尾、坡尾至坡頭斜視照片，如圖3所示），從而形成五視傾斜攝影模式，有效提高了滑坡區域的整體建模效果（如圖4所示，圖4（a）為僅使用19張正對滑坡體照片建立的三維模型（區域性），圖4（b）為使用所有138張照片建立的三維模型（區域性），可以發現圖4（b）圈內房屋和框內植被的建模效果均較圖4（a）有顯著提升）。圖5所示為整體三維模型。
災害分析：
透過對隧道上方出現的圈椅狀裂縫進行量測，發現其最大寬度已達20 cm，對隧道施工安全帶來一定風險隱患，對此施工方已經開展滑坡監測和加固處置，以確保施工安全。
圖3 五視傾斜攝影航飛拍攝位置及方位示意
圖4 補充拍攝其餘四視照片前後建模效果對比
圖5 窪裡別隧道洞口滑坡整體三維模
2 香麗高速上補洛大橋哈巴洛河泥石流溝
測區背景：
哈巴洛河泥石流溝發源自哈巴雪山，穿越香麗高速上補洛大橋主線線位，最後匯人金沙江支流衝江河，具有坡度大、匯水面積大、雨季水流湍急、物質來源豐富等特點。雨季常爆發大規模的泥石流，淹沒溝邊的山路，對上補洛大橋的施工和運營安全威脅很大。傳統人工野外踏勘方式受地形限制，無法對全溝進行完整、準確地調查。
作業方案：
根據實際的地形地貌，將整個泥石流溝
劃分為3個航段
（每個航段長約2。 1 km），採用五視傾斜攝影結合升降飛行高度的方式開展航飛作業，以確保無人機始終位於目視範圍內，保證飛行安全。在拍攝左視、右視巖坡照片時，透過
旋轉雲臺
的方式拍攝多張照片，以完整覆蓋整個巖坡範圍，共計拍攝照片1 588張，剔除不合格照片25張後，剩餘1 563張用於三維建模。進行聯合空中三角測量時，航段連線處地面加密點出現斷層和錯位，因此在兩個航段連線處分別選擇了3個連線點（如河道拐點、房屋角點等），以消除斷層現象，如圖6所示。最終生成的三維模型長度6。 23 km，其中上補洛大橋橋墩附近泥石流溝及拌和站的區域性三維模型如圖7所示。
圖6 地面加密點錯位斷層消除前後示
圖7 上補洛大橋橋墩附近泥石流溝及拌和站三維模型
應用分析：
在三維模型上對泥石流溝開展定量分析解譯工作：其總彙水面積約1。 85 Km²，量取溝道兩側巖坡長度及高差共5組資料，反算巖坡平均坡度約為48。 5°，如圖10所示；區域內物源區最大高程3 373。 1 m，流通區最小高程2304。8m，相對高差1 068。 3 m。主溝長度6。 14km，其中物源區長度約1。 62 km，流通區長度（至公路主線線位處）約4。 52 km，縱坡比降為17。4%，上述資料為了解該泥石流的發育形態和制定後續的防治措施提供了有效支撐。
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文章作者：方留楊，趙鑫，吳曉南，陳賀
文章來源：《公路》
