无人机倾斜摄影测量精度分析与泥石流单体要素提取及易发性评价研究

发布时间：2020-07-06 20:25

【摘要】：黄土地区自身脆弱的地质环境,极易受外界诱发因素的影响,为泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害提供了有利的孕灾条件,致使地质灾害频发。在进行黄土地区地质灾害调查时,传统人工地面调查手段危险性较大,无法有效实施,利用摄影测量与遥感非接触测量技术方法,实现高效精准的获取相关致灾因子信息是当前地质灾害调查与评价工作中面临的迫切任务和必需解决的技术问题。本文首先介绍无人机倾斜摄影测量的原理和技术过程,深入分析其测量的绝对和相对精度,验证在没有野外控制点的条件下无人机倾斜摄影测量能满足地质灾害调查的几何精度需求。然后,以黄土地区赵家沟泥石流为研究对象,通过无人机倾斜摄影和影像处理得到泥石流的三维模型、DOM、DEM并结合相关地质资料,分析提取采用层次分析法选取的15项定性和定量致灾因子信息。最后,研究与构建了基于层次分析法(AHP)的“半定性半定量评分”模型,对赵家沟泥石流进行易发性评价,并将该评价结果与野外调查数据的评价结果进行可靠性对比。具体工作和结论如下:(1)通过野外人工调查赵家沟泥石流,完成对比实验数据的采集和获取;通过对地质图、地形地貌图、降雨量等数据的收集,完成相关资料的整理和分析;野外飞行与测量获取实验倾斜影像与数据。(2)无人机倾斜摄影测量精度分析表明,基于POS数据的测量精度相比POS+GCP数据的测量精度在绝对精度上相差2个数量级,在相对精度上只相差0.5个数量级。在地质灾害调查中,所需信息多为相对数据(如高差、坡度等),在非测绘级精度要求下,POS数据支持下的测量精度可满足地质灾害调查需求。(3)基于真实景三维模型、DOM、DEM等多种成果,对赵家沟泥石流进行全面的定性分析和定量信息计算,采用SVM分类方法提取了泥石流汇水区植被覆盖信息,研究了两种坡度获取方法,一种较粗略但高效,另一种较繁琐但精确。(4)研究与构建了基于层次分析法的“半定性半定量评分”模型,应用该模型采用倾斜摄影测量调查结果得赵家沟泥石流总评分为86分,易发性程度中等,采用人工地面调查结果总评分为96分,易发性程度中等。最后对比两种结果分析得出基于倾斜摄影测量手段,所得要素信息更快捷、更科学合理。
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P642.23;P231
【图文】：

黄土区,地质灾害,干冷气候,弱胶结

济化的进一步深入，城镇化进程步伐加快，人类经济活动对环境的破坏依旧居高不下，世界范围内的地质灾害事故依旧频发，造成严重的人员伤亡和经济财产损失，制约着经济与社会的可持续发展。我国幅员辽阔，地形地貌复杂多样，构造活动频繁，山区面积广大（约占总面积的三分之二），而这些山区又影响着气流运动，进而影响降水，成为泥石流、滑坡、崩塌、地面沉降、地裂缝等多种地质灾害频发的温床，给我国的地质灾害调查与防治工作带来严峻的挑战。黄土是第四纪冰期干冷气候条件下形成的多孔隙、弱胶结的特殊沉淀物，广泛分布于亚洲、欧洲、北美和南美等地[1]。我国黄土分布之广、厚度之大、沉积之典型、地层之完整均属世界罕见，是地球上分布最集中、面积最大的黄土区，总面积 64 万平方千米。我国黄土高原不仅是中华民族的发源地之一，也是世界上唯一的最年轻且正在堆积的高原，地势由西北向东南倾斜，位于中国第二级阶梯之上，海拔高度 800～3000 米，它记录着 240 万年以来全球自然环境和气候变化、地表灾害演化的丰富信息，为地球科学研究提供了丰富的素材。如图 1-1 为黄土区地形地貌概图。

泥石流,陇南,灾害,东乡族自治县

滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害发生在这一地区[2]， 2016”崩滑，造成 7 人死亡，数十人无家可归；2010 年甘肃舟，如图 1-2，灾害导致 1467 人遇难和 298 人失踪；2011 年西 32 人死亡，负面影响极大；2011 年甘肃省东乡族自治县，牵动居民楼变形，国家投入 9.8 亿元资金重建该县城；，甘肃陇南发生大暴雨，之后陇南发生“8.7”暴洪泥石流灾寨沟发生里氏 7.0（M7.0）级地震，陇南市震感强烈并加和救援难度，因灾死亡 9 人，受伤 4 人，紧急转移安置倒塌 588 户，严重受损 4335 户，一般损坏 5596 户, 三灾失 41.98 亿元[3]。

技术路线图,倾斜摄影,三维重建,无人机

图 1-3 本文技术路线图Figure 1-3 The technical roadmap of this article1.5 论文组织结构全文共包含六章，每章的具体内容和组织结构如下：第一章：绪论。主要介绍本文研究背景及意义，同时详细介绍倾斜摄影测量技术和地质灾害遥感调查研究现状，并在综合分析的基础上提出本文的研究内容和技术路线。第二章：介绍无人机倾斜摄影测量系统组成，探讨倾斜摄影成像原理与影像特点，最后论述数据获取技术方法包括外业控制点布设与测量、航线设计规划与飞行作业、数据检查与预处理。第三章：研究无人机倾斜摄影测量三维重建在两种数据组合方式下的绝对精度和相对精度，并通过对比分析得出基于 POS 数据的倾斜摄影三维重建获得的

【参考文献】