一、應(yīng)用背景

　　我國作為山地面積占全國陸地面積2/3的多山國家，且絕大部分山區(qū)植被茂密，地形、地質(zhì)情況復雜，極易發(fā)生滾石、塌方、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，是世界上地質(zhì)災(zāi)害最嚴重、受威脅人口最多的國家之一。

　　地質(zhì)災(zāi)害防治直接關(guān)系人民群眾生命財產(chǎn)安全，如何盡可能搞清楚“隱患點在哪里”、“什么時候可能發(fā)生”等核心問題，提高地質(zhì)災(zāi)害防治能力，成為亟待破解的難題。

二、技術(shù)對比

　　目前地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的主要技術(shù)手段包括：傳統(tǒng)測量、航空攝影測量和機載激光測量技術(shù)。

　　然而，傳統(tǒng)的地災(zāi)監(jiān)測手段存在技術(shù)落后、惡劣條件下監(jiān)測難、監(jiān)測人員安全受威脅等問題。光學遙感技術(shù)、無人機低空航拍等技術(shù)，因其不能獲取到植被底下真實地表信息，且數(shù)據(jù)的幾何精度受天氣因素、傳感器類型的影響，在地質(zhì)災(zāi)害隱患的早期識別方面也存在一定的局限性。

　　機載激光測量技術(shù)作為一種新興的測量方式，擁有獨特的“多回波”技術(shù)，可以穿透植被間隙直達地表，真實刻畫地貌特征，通過點云數(shù)據(jù)去噪、濾波，剔除植被點云層數(shù)據(jù)后，快速構(gòu)建高精度地形貌，在無地面控制點情況下數(shù)據(jù)的相對精度可達厘米級，更有利于對林區(qū)、山區(qū)等植被茂密的區(qū)域開展滑坡、崩塌、泥石流等地災(zāi)調(diào)查和風險評估研究。

　　機載激光雷達技術(shù)與傳統(tǒng)測圖技術(shù)對比·注1

三、技術(shù)路線

　　利用機載激光系統(tǒng)開展地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的主要技術(shù)路線如下：

　　1、機載激光雷達數(shù)據(jù)采集

　　利用機載激光系統(tǒng)對目標地物進行激光數(shù)據(jù)采集(可配置高清正射相機)，數(shù)據(jù)成果主要包括測區(qū)的原始激光點云數(shù)據(jù)、高分辨率影像、POS數(shù)據(jù)和地面基站GNSS數(shù)據(jù)等。

　　海達數(shù)云智喙PM-1500機載激光測量系統(tǒng)對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)進行勘察

　   2、數(shù)據(jù)預處理

　　利用點云數(shù)據(jù)預處理軟件，對激光點云數(shù)據(jù)進行融合解算，生成三維點云數(shù)據(jù)；再通過軟件去噪、分類功能進行二次處理，可將植被等非地表數(shù)據(jù)去除，從而獲取真實地面模型（DEM）。

　　過濾前點云

　過濾后地表點云數(shù)據(jù)

　　3、數(shù)據(jù)精細化處理

　　地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)用中,激光點云數(shù)據(jù)的處理和傳統(tǒng)測繪生產(chǎn)DEM相比,還有細微差別。傳統(tǒng)測繪生產(chǎn)DEM時，一些小斜坡、大型石塊、小陡坎等微小地貌信息會做濾波處理，但在地災(zāi)調(diào)查中，這些信息常被認為是非常重要的成災(zāi)前兆特征，這類信息的精度可直接決定地災(zāi)評價的準確程度，因此在地災(zāi)分析時，這些微小地貌信息應(yīng)予以保留。

　　經(jīng)精細化處理后的斷層·注2

　　4、影像及三維數(shù)據(jù)制作

　　將經(jīng)過預處理和精細化處理的點云數(shù)據(jù)生成數(shù)字高程模型，建立測區(qū)的地表三維地形，再現(xiàn)測區(qū)場景DOM，可綜合開展滑坡、泥石流、崩塌等潛在地質(zhì)災(zāi)害隱患識別工作。

　　海達數(shù)云機載激光測量系統(tǒng)生成的DEM成果

四、總結(jié)

　　機載激光雷達不僅可以對人工無法到達或危險性較大的區(qū)域進行測量，更能穿透茂密植被，真實反應(yīng)出陡坡、凹陷、裂縫等地質(zhì)災(zāi)害隱患，更好的賦能應(yīng)急決策，推動科技防災(zāi)減災(zāi)，相信未來該技術(shù)將逐步在地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。

（注1：表格數(shù)據(jù)引用自《機載激光雷達技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用———以四川九寨溝7．0級地震為例》.Earthquake Research In China）

（注2：圖片引用自《裸露的地球：激光雷達是如何呈現(xiàn)地質(zhì)情況和自然災(zāi)害的》.Journal of Geodesy and Geoinformation Science）