謝潤培，梅偉標(biāo)，金炯球

（廣東省地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)技術(shù)中心，廣東廣州510400）

我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，現(xiàn)有可開發(fā)利用土地已不多，為對(duì)廢棄礦山的綜合開發(fā)利用及防治，需對(duì)其地質(zhì)環(huán)境條件進(jìn)行綜合調(diào)查，傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查多采用技術(shù)人員直接測量的方法，但因采石開采多形成高陡邊坡，無法直接到達(dá)邊坡上進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和測量，其調(diào)查難度及危險(xiǎn)性均較大，采用無人機(jī)搭載三維激光掃描技術(shù)，可準(zhǔn)確高效出色地完成高陡邊坡的調(diào)查任務(wù)。本文選取廣東中山某采石場高陡邊坡地質(zhì)環(huán)境條件野外綜合調(diào)查進(jìn)行實(shí)例分析。

1 工程概況

該采石場位于中山市，周邊有多條高速公路、國道、省道等，交通便利。已廢棄多年，目前人類工程活動(dòng)較多，主要包括邊坡治理與綠化恢復(fù)項(xiàng)目、坡頂氣象中心、坡腳氣象公園項(xiàng)目、永久上山道路等。

采石場分為兩個(gè)采坑，南西側(cè)為1#采坑，北東側(cè)為2#采坑，兩個(gè)采坑緊緊相連，總體呈北東—南西向展布，總長約360m，寬約200m，總面積約72000m2。1#采坑開挖邊坡高差一般25~75m，最大高差可達(dá)85m，坡度陡，一般50°~65°，局部巖質(zhì)可達(dá)75°以上；2#采坑開挖邊坡高差一般10~75m，最大高差可達(dá)95m，坡度陡，一般50°~65°，局部巖質(zhì)可達(dá)70°以上。

2 野外調(diào)查方法

2.1 無人機(jī)拍攝、三維激光掃描輔助調(diào)查

傳統(tǒng)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查方法以地面調(diào)查為主，多使用地質(zhì)羅盤、鐵錘、放大鏡、皮尺、測繩和照相機(jī)等傳統(tǒng)調(diào)查工具，需要技術(shù)人員爬上邊坡、山上進(jìn)行實(shí)地測量，但采石場開挖的邊坡陡峭險(xiǎn)峻，人力難于爬上邊坡及坡頂進(jìn)行實(shí)地測量，實(shí)地調(diào)查危險(xiǎn)性高，故本次野外調(diào)查采用了較多的先進(jìn)儀器設(shè)備，運(yùn)用四旋翼無人機(jī)、六旋翼無人機(jī)搭載五機(jī)頭傾斜相機(jī)、三維激光測量儀快速獲取現(xiàn)場實(shí)時(shí)高清影像資料及現(xiàn)場地形點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)工程需要與現(xiàn)場條件配合定位系統(tǒng)（GPS）一起使用，不需要技術(shù)人員爬上邊坡，避免了安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。

2.2 生成地形圖、剖面圖、三維模型

通過無人機(jī)搭載五機(jī)頭傾斜相機(jī)、三維激光掃描儀取得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可進(jìn)行三維影像建模，對(duì)獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)需要可以進(jìn)行斷面圖、投影圖、等值線圖的生成，大量的點(diǎn)云數(shù)據(jù)均含有三維坐標(biāo)信息，點(diǎn)間距可以達(dá)到厘米級(jí)，可利用CASS軟件快速完成繪制地形圖工作。通過跟原實(shí)測地形圖及現(xiàn)場調(diào)查進(jìn)行對(duì)比，三維激光掃描儀生成的地形圖、剖面圖準(zhǔn)確清晰，符合實(shí)際情況，特別是對(duì)于一些地形變異細(xì)微的地方，也能很好地表示出來。

2.3 巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀測量

采石場邊坡高且陡，沒有什么爬坡路徑，坡面節(jié)理裂隙發(fā)育，為了準(zhǔn)確反映邊坡節(jié)理裂隙發(fā)育情況，通過三維激光掃描述術(shù)進(jìn)行坐標(biāo)換算，能夠測量出邊坡結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀數(shù)據(jù)（見圖1及表1）。與現(xiàn)場調(diào)查實(shí)測的幾組節(jié)理產(chǎn)狀基本一致，避免技術(shù)人員爬上邊坡測量的危險(xiǎn)，且能全面反映邊坡的實(shí)際情況，更安全、更準(zhǔn)確、更便捷。

表1 邊坡巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀一覽表

圖1 邊坡巖體結(jié)構(gòu)面節(jié)理裂隙發(fā)育測量

2.4 滑坡體、危巖體的測量

現(xiàn)場調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)在邊坡處發(fā)現(xiàn)一處滑坡（HP01），通過三維激光掃描取得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)可進(jìn)行三維影像建模，對(duì)獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，根據(jù)需要可以進(jìn)行長、寬、高、面積、體積等幾何數(shù)據(jù)的測量；通過現(xiàn)場勘查掃描，獲得掃描滑坡體及危巖體空間精確三維坐標(biāo)，測量危險(xiǎn)體的位置及體積，取得相關(guān)數(shù)據(jù)，為滑坡及危巖體的治理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。HP01滑坡體厚約2~10m，平均厚約5m，滑坡方向約185°，滑坡后壁高約8m，滑坡面積約750m2，體積約3750m3，屬淺層小型滑坡，滑坡堆積物分兩段堆積于坡面，詳見圖2。堆積物上段呈舌型，上窄下寬，上寬約12m，下寬55m，斜長65m，面積約1483.5m2，體積約1921.50m3；下段呈扇型，下寬約55m，斜長50m，面積約1184.5m2，體積約1828.50m3。

3 結(jié)語

在高陡邊坡采石場地質(zhì)環(huán)境條件調(diào)查中，利用無人機(jī)搭載正攝拍攝、三維激光掃描技術(shù)，能夠大大提高地質(zhì)災(zāi)害野外調(diào)查的工作效率，極大提高測繪精度，查明高陡邊坡巖體結(jié)構(gòu)面特征、產(chǎn)狀，測量滑坡體、危巖體位置、體積等，進(jìn)行邊坡三維建模，為地質(zhì)災(zāi)害防治工程的開展提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地質(zhì)資料。與傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查方法相比，安全性更高，效率更快，成果更準(zhǔn)確。