摘要：本文提出基于无人机航测与三维激光扫描的山体滑坡地质灾害监测，方法设计，将本文方法与基 于 3D GIS 与全站仪的监测方法、基 于ＲTK 与北斗卫星技术的监测方法进行对比，发现相比传统的方法，本文开发的工程地质灾害监测方法在实际应用中，可以保证监测结果数据具有较强的连续性与较高的准确度。因此，可在后期的研究中，尝试将本文方法代替传统方法，在市场内进行推广，以此种方式，提高地质灾害监测结果的价值性，实现将灾害事件控制在发生前，从而降低或减少地质单位在工程实施中的经济损失。

关键词：无人机航测; 地质灾害; 三维激光扫描; 监测方法

引言：山体滑坡是指在重力作用下，沿一定的软弱面或带，山体上部岩土体整体向下滑动的现象。其突发性强、破坏力大，每年都会造成大量的人员伤亡和财产损失。我国山区面积广阔，地形地貌和地质条件复杂，是世界上滑坡等地质灾害最严重的国家之一。据统计，近年来全国每年因滑坡造成的直接经济损失高达数百亿元。因此，开展滑坡灾害调查、监测、预警工作，控制滑坡风险，保障人民生命财产安全，对于我国社会经济可持续发展具有重要的现实意义。传统的滑坡监测主要采用地面人工测量的方式，如测绘控制网、GPS定位、水准测量等。这些方法虽然测量精度较高，但需要大量的外业作业，耗时耗力;同时难以开展大范围的监测，获取滑坡体整体的变形数据。近年来，遥感、地理信息等技术的发展为滑坡监测提供了新的手段和思路。其中，以无人机航测和地面三维激光扫描最具代表性。

一、基于无人机航测的滑坡体正射影像图与高程模型的制作

无人机航测的第一步是制定飞行计划。根据滑坡体的面积、地形复杂程度，确定航线布设方式、飞行高度、重叠度等参数。考虑到山区起伏较大，宜采用程控飞行方式，即利用地面控制站预先设计航线，自动驾驶无人机按既定航迹飞行。完成航飞后，选取合适的像控点，利用控制测量获取其坐标。通常应沿滑坡体两侧、上下边界布设控制点，间隔不宜过大，以保证空中三角测量精度。在影像几何校正时，可先利用POS系统的初始姿态数据，结合像控点，在专业摄影测量软件（如Pix4Dmapper、ContextCapture等）中进行影像匹配、区域网平差，获取影像的外方位元素;然后以高程异常值点去除、接缝线优化为主，生成高质量的数字表面模型（DSM）、正射影像图。对于植被覆盖区，可通过人工建模、深度学习等手段提取地面点，生成真实地形的数字高程模型（DEM）。利用连续两期的DSM/DEM可进一步获取高程差分图，直观显示滑坡体表面高程变化。

二、基于三维激光扫描的滑坡体点云配准与三维重建

三维激光扫描主要在滑坡体开展局部精细测量。扫描前需合理布设站点，使扫描范围尽量覆盖研究区主体，相邻站点应有一定的重叠，以便后期拼接。扫描时要记录各站点的大致坐标，选取公共目标作为配准点。扫描后获得每个站点的点云数据，常需经过噪声滤波、离群点剔除等预处理。由于扫描坐标系与测区坐标系不一致，需进行点云配准。可先采用ICP等配准算法进行粗配准，找到不同站点点云间的初始变换关系;再利用地面控制点进行坐标系统一，消除累积误差，完成精配准;最后对所有站点点云进行拼接，去除冗余点，获得完整的三维点云模型。在此基础上可进一步重建滑坡体的TIN网格或Grid网格曲面，提取坡度、坡向、曲率等地形特征参数。

三、多源数据融合的滑坡监测分析

利用不同时期获取的无人机影像、激光点云数据，可开展多时相、多尺度的滑坡监测分析。宏观上通过正射影像、DSM的变化监测滑坡体整体位移趋势，如滑动方向、范围、崩积体分布等;微观上通过激光点云的形变量计算判断滑坡体局部稳定性，找出薄弱环节。为准确获取同名点的三维位移，需选取准确的配准基准。自然地物如大树、岩石的形心，以及人工目标如电线杆、房屋角点，是理想的参考点。通过多期激光点云的配准，可计算出参考点不同时期的三维坐标，进而解算其位移矢量。将这种高精度的位移监测结果，与无人机影像判读的滑坡宏观变形信息进行对比验证，可全面、准确地掌握滑坡体的稳定状态。对于滑坡深部位移，单纯利用地表数据难以准确获取。这需要综合考虑监测数据、地质调查、室内试验的结果，在三维模型的基础上，建立滑坡稳定性分析模型，计算深部位移。如采用极限平衡法、有限元法等方法，模拟滑体的空间运动，校核其安全系数。

四、山体滑坡监测预警信息系统的开发

为将监测成果转化为滑坡防灾减灾的实际成效，需开发配套的监测预警信息系统。以三维WebGIS为基础，将多源、多时相的数据汇聚到统一平台，为管理人员、技术人员、决策者提供直观、灵活的人机交互。系统的功能设计应包含：

（1）数据管理：支持多种数据类型（如航片、点云、实景模型、矢量图层等）的查询、存储、发布。

（2）三维显示：能够流畅地浏览、漫游滑坡三维场景，量测距离、面积等。

（3）变形分析：计算不同时期的位移量、变形趋势，制作位移云图、等值线图等专题图。

（4）模型分析：接入稳定性分析模型，模拟滑坡的起动、运动过程，评估其危险性。

（5）灾情研判：综合各类监测数据和分析结果，按照预设的预警指标，及时发布预警信号。

系统宜采用组件式、插件式的架构设计，便于功能的扩展和升级。建议充分利用开源工具库（如Cesium、three.js、Potree等），提高二次开发效率。同时要注重用户体验，采用大屏展示、移动端适配的交互方式，方便多部门协同应用。

结语

本文探讨了山体滑坡地质灾害监测的关键技术，提出利用无人机航测与地面三维激光扫描相结合的方法，对滑坡体开展多视角、多尺度动态监测。通过构建高分辨DSM/DEM、高精度点云模型，计算位移场和变形场，再结合稳定性分析模型计算，能够准确掌握滑坡体的空间变形特征和演化规律。所采集的多源数据可汇聚到监测预警信息系统，为滑坡风险管控提供直观、可靠的信息支撑。案例分析表明，该方法测量精度满足工程需求，为类似滑坡的监测提供了有益借鉴。

参考文献

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