基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法与流程

本发明涉及地质灾害管理领域。更具体地说，本发明涉及基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法。

背景技术：

1、我国地质灾害频发，国家每年用于地质灾害工作的经费高，地质灾害调查作为地质灾害工作第一步，市场需求大；地质灾害关乎人命，因此地质灾害工作分秒必争；综上，地质灾害快速识别技术市场需求大。

2、传统的地质勘察方法往往依赖于人工实地测量，不仅工作量大、周期长，而且在某些高危或人员难以到达的区域难以实施。因此，需要一种更高效、更安全的技术手段来改善这一状况。

3、随着无人机的行业普及，与无人机结合的地质灾害快速识别方法应用前景广泛。基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别技术的研究，不仅是应对复杂地质环境和频发地质灾害挑战的必然选择，也是提升地质灾害管理水平、保障人民生命财产安全、促进科技进步的重要途径。

技术实现思路

1、本发明为了提高建设项目的整体防灾减灾能力，提出了基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，包括以下步骤：

2、s1、对工作区域进行地质资料的收集和分析，确定工作区的范围；

3、s2、规划无人机的航线，并标定至少三个基准点；

4、s3、利用无人机进行倾斜摄影，获取区域斜坡的影像，然后基于影像数据，对区域斜坡进行地形的三维重构；

5、s4、在三维重构的基础上，识别斜坡上的变形特征；

6、s5、识别出变形特征后，确定地质单元和变形区单元；

7、s6、根据收集的地质资料和变形特征，构筑三维地质模型；

8、s7、生成区域坡度分布图；

9、s8、根据斜坡破裂面标准和底层分布，生成区域破裂角分布图；

10、s9、通过比较坡度分布图和破裂角分布图，圈定初步的地质灾害范围；

11、s10、进一步标定破坏面的位置；

12、s11、构建三维地灾模型；

13、优选的方案中，步骤s3中进行三维重构时，利用高程数据(dem)生成等高线图。

14、优选的方案中，步骤s4中，在识别斜坡上的变形特征时，通过等高线图分析坡度变化，识别出不稳定区域。

15、优选的方案中，不稳定区域指等高线突然中断或出现异常弯曲的区域。

16、优选的方案中，步骤s8中在生成区域破裂角分布图时，等高线图与破裂角数据结合，识别潜在的破坏区。

17、优选的方案中，由等高线反映的坡度大于破裂角时，表示相应区域存在不稳定风险。

18、优选的方案中，步骤s9包括：圈定初步地质灾害范围时，等高线图辅助确定斜坡的临界状态，通过比较坡度和破裂角，识别出潜在的滑坡或崩塌区域。

19、优选的方案中，步骤s11中具体通过剖面组插值，获取破坏面的空间参数，构建三维地质模型。

20、优选的方案中，步骤s8中，区域破裂角分布图的生成过程包括以下步骤：

21、a1、确定斜坡材料的抗剪强度参数，包括内摩擦角和凝聚力；

22、a2、计算破裂角；

23、a3、获取斜坡的高程数据，并生成数字高程模型；

24、a4、从数字高程模型中提取坡度信息，坡度表示为斜坡的高度变化率；

25、a5、将计算得到的破裂角与数字高程模型中的每个点相关联，生成破裂角分布图；

26、a6、分析破裂角分布图，识别出坡度大于破裂角的区域。

27、优选的方案中，步骤s10具体为：在初步灾害范围内布置剖面组，提取剖线、岩土体结构和变形迹象信息，确定剖面破裂面的顶点和底点，进一步标定破坏面的位置。

28、本发明具有以下的有益效果：本方法流程、标准明确，操作简单，与现行规范匹配，具有普适性；无人机航飞资料获取较便捷，与传统勘察方法相比，工作成本较低，时间较短，能满足快速地质灾害决策及初步处置方案需求；无需在高危区进行勘察作业，避免了勘察作业引发的安全与环境问题。

技术特征：

1.一种基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s3中进行三维重构时，利用高程数据生成等高线图。

3.根据权利要求2所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s4中，在识别斜坡上的变形特征时，通过等高线图分析坡度变化，识别出潜在的破坏区。

4.根据权利要求3所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，等高线图的具体表现包括高线突然中断或异常弯曲。

5.根据权利要求3所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s8中在生成区域破裂角分布图时，等高线图与破裂角数据结合，识别潜在的破坏区。

6.根据权利要求5所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，当由等高线反映的坡度大于破裂角时，表示相应区域为潜在的破坏区。

7.根据权利要求5所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s9包括：圈定初步地质灾害范围时，等高线图辅助确定斜坡的临界状态，通过比较坡度和破裂角，识别出潜在的滑坡或崩塌区域。

8.根据权利要求1所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s11中具体通过剖面组插值，获取破坏面的空间参数，构建三维地质模型。

9.根据权利要求1所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，其特征在于，步骤s8中，区域破裂角分布图的生成过程包括以下步骤：

10.根据权利要求1所述的基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，步骤s10具体为：在初步灾害范围内布置剖面组，提取剖线、岩土体结构和变形迹象信息，确定剖面破裂面的顶点和底点，进一步标定破坏面的位置。

技术总结基于无人机航飞的斜坡破坏面及灾害体快速识别方法，旨在应对复杂地质环境和频发的地质灾害挑战。该技术利用无人机搭载的LiDAR和倾斜摄影技术，能够高效、精准地获取高分辨率地表数据，从而显著提高地质灾害隐患的识别速度和准确性。通过这一技术，可以实现对偏远或难以接近区域的高效勘查，避免了人员直接暴露在高风险环境中，降低了勘察过程中的安全风险。本发明的研究和应用不仅为地质灾害管理提供了新的工具和方法，还促进了遥感学、地理信息系统(GIS)和地质工程等相关学科领域的发展。更重要的是，该技术深化了对地质灾害形成机理、演变规律的认识，为灾害防治提供了科学依据，对于提升地质灾害管理水平、保障人民生命财产安全具有重要意义。技术研发人员：陈培帅,周伟,姬付全,杨钊,刘哲,于锦,陈世豪,杨林,曹昂,彭松林受保护的技术使用者：中交第二航务工程局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9