大疆 M350 RTK 全新应用,高效协助汶川地质灾害调查
我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一,加强地灾防治研究迫在眉睫。而无人机航测作为一项新技术,能够实现大范围高分辨率图像的快速采集,在地灾调查研究中得到有效应用。
汶川县龙溪沟地处四川省西北部、川西北高原和阿坝藏族羌族自治州东南部,同时位于我国最大地震带上,也是 512 汶川地震重灾区。
区域内 50 万平方米的滑坡体,每天都存在坍塌掉落的情况,极易发展成滑坡塌方。尤其是当下雨季,该区域如遇雨天可能导致滑坡,甚至在山脚处形成堰塞湖等险情,严重威胁多个村寨居民生命财产安全。
现场塌方实录视频
根据地质灾害危险性评估与防治应急预案工作需要,由地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学) 发起,大疆行业合作伙伴成都九江伟业承办,全面收集该区域地理信息数据,用于地灾的精准监测,并提供灾情的有效评估。
项目要求成果多、精度高
区域落差大,可作业点少
本次测区的一级地灾隐患点为 0.59 平方公里的滑坡体,为了对滑坡体走向进行精准研判,需要获取更大范围地理数据,并采集重点区域高精度数据模型。为此,汶川县龙溪沟地灾监测项目设计以下航测区域——
1、正射影像+激光点云数据,3.3 平方公里(下图蓝色区域)
2、三维模型,1.3 平方公里(下图黄色区域)
3、当前灾害点滑坡体范围,0.59 平方公里(下图红色区域)
4、当前灾害点重点滑坡体位置,贴近摄影测量,0.12 平方公里(下图绿色区域)
测区范围
项目面临诸多难点。首先是大面积、高落差的地理环境:汶川龙溪沟测区面积达到 3.3 平方公里,总飞行面积达 4.8 平方公里。测区最高海拔 2527 米,最低海拔 1435 米,落差超 1000 米,这对无人机起降点、平均分辨率提出很高要求。
测区全景
其次,该区域山体存在严重裂缝、断裂等地灾风险,上方道路卡点,无法通行;下方道路大部分处于塌方危险区域,传统人工测绘作业无法完成任务,而区域内仅 1 处地点便于起飞和充电续航,这对无人机图传信号是极大的考验。
此外,变化莫测的天气情况,给航测带来挑战。由于作业后续几天降温降雨,塌方变形随时发生,外业数据采集时间仅 2 天,任务重,时间非常紧张。
除了复杂的作业环境,整个项目对作业精度还有着高要求:为满足测区内地质情况和地灾情况的深度分析,采集的数据需达到 1.5cm 的分辨率要求,部分高危地灾点需要进行毫米级高精细模型重建。
DJI M350 RTK 强大图传信号
从容应对复杂环境
经过综合考虑,项目组投入 1 台 DJI Mavic 3E、1 台 DJI M350 RTK 无人机进行作业。前期勘测上,采用 Mavic 3E 观测测区高压线、录制滑坡体实况和采集全景数据;外业数据采集上,采用飞行性能强大的 M350 RTK 进行作业。
DJI M350 RTK
得益于 M350 RTK 的全新图传系统,“ O3 图传行业版+ 4G 增强图传”强强组合,支持多路图传数据传输,为作业带来极大保障:
在山区 3 平方公里的数据采集中,工作人员均在同一地点作业,中途无转场,节约了外业时间。另外,在山区 O3 图传被遮挡时, 4G 增强图传有效保障图传稳定,作业人员无需靠近滑坡体,即可实现安全飞行。
在项目时间紧张情况下,M350 RTK 配合全新 TB65 电池,电池放电温升更低,无需耗费过长时间等待电池降温,高效循环作业。
TB65 电池
多种数据采集方式
2 天高效精准完成外业
M350 RTK 可通过搭载不同负载,获取激光点云、倾斜摄影、贴近摄影等数据,外业采集主要分为三个步骤——
第一步:为应对测区面积大、落差大的难题,项目组利用 DJI RC PLUS 遥控器内置的 DSM 文件,采用仿地飞行的方式,通过 M350 RTK 搭载 DJI L1 获取雷达数据。
一方面,激光雷达具有极强穿透性能,能够穿透地物获取真实、精确的地表模型信息,提高地质灾害监测的可靠性和精确度,对于灾害的预警、防治等具有无可比拟的优势;另一方面,利用 L1 采集数据,快速生成精细化 DSM 文件,为后续贴近摄影测量提供安全保障。
DJI L1 采集点云数据
生成 DSM 保障精准的仿地飞行
第二步:M350 RTK 搭载第三方五镜头相机,通过仿地飞行高效采集实景三维数据,用于识别是否有地灾隐患存在等重要信息获取。
第三步:利用 DJI L1 采集的点云数据生成精细化 DSM 文件,M350 RTK 搭载全画幅测绘相机 DJI P1 ,进行贴近摄影测量作业,设置航高 40米,航向重叠率 70%,旁向重叠率 80%,完成 7 个架次作业,分辨率优于 5mm。
房屋损毁(模型)
杆塔倒塌(模型)
山体裂缝(模型)
碎石堆积(模型)
在 2 天的外业时间里,M350 RTK 飞行总时长 8.5 小时,共飞行 21 架次,采集 338GB 数据。大疆智图输出的作业成果,整体达到 1.5 cm的分辨率要求,贴近摄影测量分辨率达毫米级。
在汶川县龙溪沟地灾监测项目中,DJI M350 RTK 在落差高、信号弱等环境复杂的考验下,实现免相控测绘作业,高效可靠地完成航测任务。利用倾斜摄影+贴近摄影技术,成功获取了汶川县龙溪沟的地灾数据,为地灾解译工作的重要数据支撑,有效反映出各类地灾隐患的特征,为预防和治理隐患点打下了坚实基础。
无人机航测具备机动灵活、自动化程度高、作业效率高等特点,在地理信息测量展现巨大发展潜力,彻底改变依靠人工实地调研、耗时且危险的地灾调查方式,其生成三维模型在滑坡、崩塌、危岩体等灾害早期识别效果显著。未来,大疆行业应用将充分发挥技术优势,助力地质灾害监测工作,筑牢人民生命财产的“安全线”。