基于实景三维的天-空-地-内滑坡协同观测.pdf

实景三维是对人类生产、生活和生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间。我国的地质灾害点多面广，“点面双控”是今后防灾减灾的重要举措。如何有效获取广域尺度的地质体的动态变化信息以及重大地质灾害点的精细化地质信息，是实现“点面双控”的重要途径。本文在地质灾害隐患识别“三查”体系的基础上，提出进一步构建天 空地 内滑坡协同观测体系，实现对地上 地下、水上 水下、室内 室外、致灾体 承灾体的全空间、全要素的动态观测和精细感知，以进一步提升我国地质灾害防治能力和水平。除构建天 空 地 内滑坡协同观测体系外，本文重点介绍了高分辨率贴近摄影测量技术、基于多波束测深的水下地形快速测绘技术、基于 的建构筑物和洞穴等封闭空间形态快速精细化测绘技术。关键词实景三维；滑坡；协同观测；贴近摄影测量中图分类号：文献标识码：收稿日期：；修回日期：基金项目：国家重点研发计划（资助号：），自然科学基金项目（资助号：）（）（）第一（通讯）作者简介：许强（），男，博士，教授，主要从事地质灾害防治的理论与方法研究 ：（，）“”“”，“”，“”，“”，“”，“”，；引言 年 月 日，自然资源部办公厅印发 关于全面推进实景三维中国建设的通知，明确了实景三维中国建设的目标、任务及分工等，标志着实景三维中国建设工作将全面启动。实景三维作为真实、立体、时序化反映人类生产、生活和生态空间的时空信息，是国家重要的新型基础设施，可以通过“人机兼容、物联感知、泛在服务”实现数字空间与现实空间的实时关联互通。实景三维中国建设明确了两大建设目标，即：年完成 格网的地形级实景三维建设，实现对全国陆地及主要岛屿覆盖，并通过 分辨率的城市级实景三维初步实现对地级以上城市覆盖。到 年，优于 格网的地形级实景三维实现对全国陆地及主要岛屿覆盖，优于 分辨率的城市级实景三维实现对地级以上城市和有条件的县级城市覆盖（王维等，；张帆等，）。地质灾害之所以称之为灾害，一方面取决于致灾体，即孕育和产生地质灾害的地质环境条件，尤其是地形地貌和地质结构；另一方面取决于承灾体，即遭受地质灾害威胁的人员、建构筑物和基础设施。借助于实景三维建模技术，可望同时获取地质灾害高风险区致灾体和承灾体的高分辨率实景三维模型，尤其是通过天 空 地 内协同观测技术，获取相关区域地上 地下、水上 水下、室内 室外的全空间、全要素、实时化的观测和感知信息，将极大推动我国地质灾害风险防控的科技进步，使我国地质灾害防灾减灾抗灾救灾能力和水平产生一次新的飞跃。我国自 年开展全国高易发县市?万地质灾害调查与区划以来，已排查出地质灾害隐患点约 万处，并据此建立了具有中国特色的群测群防和地质灾害防治体系，对相关隐患点开展了诸如工程治理、避让搬迁、监测预警等针对性的防范措施，取得了良好的防灾减灾成效（殷跃平，）。但是，通过对近年来发生的典型地质灾害案例分析发现，因强降雨、强震等的影响，新的地质灾害隐患点在不断出现，且增加速度较快，每年发生的地质灾害绝大多数并不在已发现的隐患点范围内。为此，年以来，自然资源部和应急管理部先后多次召开专题会议，讨论地质灾害防治对策。原自然资源部陆昊部长更是明确指出，防范地质灾害的核心需求是要搞清楚“隐患点在哪里？”，“什么时候可能发生？”。为了破解地质灾害隐患尤其是高位隐蔽性地质灾害隐患发现难的问题，我们提出通过充分利用现代遥感技术构建天 空 地一体化的“三查”体系和综合遥感识别方法（葛大庆，；许强，；许强等，；葛大庆等，）。相关体系和方法已在全国地质灾害近 的中高风险区推广应用，取得了良好的效果，识别出数万处新的地质灾害隐患。但是，大量的滑坡实例表明，大多数滑坡在发生前并不都具有明显的成灾迹象，特别是强降雨诱发的滑坡其发生具有一定的突发性和不确定性，我们将其称为第类滑坡隐患 潜在不稳定斜坡（许强等，）或风险斜坡。一次强降雨过后往往遍地开花，发生成千上万处群发性地质灾害。因此，以前仅重点盯住已知隐患点的地质灾害防治思路和策略存在明显不足，为此相关部门在防灾实践中进一步提出“点面双控”的防灾策略，即不仅关注已发现的地质灾害隐患点，即“点控”；还需同时关注地质灾害高风险区，即“面控”或“区控”。为了进一步确定地质灾害高风险区，自 年开始我国实施了新一轮地质灾害风险普查工作，通过对新一轮县域?万和重点区?万地质灾害风险调查评价结果重新进行地质灾害风险区划，将地质灾害风险区分 （）许强等：基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测为极高风险区、高风险区、中风险区及低风险区 个等级。截至 年底，仅西南地区就已完成 个县市?万地质灾害风险普查工作。但根据目前各省地质灾害风险评价结果看，不管是县域?万还是重点区?万的评价结果都存在精准度不够的问题，主要表现在一些风险区面积过大，或风险区内有明显不易发生地质灾害的平缓地形、区内无明显变形灾害点等情况，地方政府在开展风险管控时难以有针对性地采取管控措施（铁永波等，）。为了进一步提高地质灾害风险普查的精度，本文提出充分利用实景三维中国建设的契机，通过构建基于实景三维的天 空 地 内协同观测和调查技术，充分考虑数据尺度性、时效性和知识性等特性，推进地质灾害全时空要素刻画，在提高调查测绘精度的同时，从过去的以陆地表层空间为主，扩展到同时考虑致灾体和承灾体的“地上 地下、水上 水下、室内 室外、致灾体 承灾体”多源数据采集与三维模型构建，同时与实时感知和物联网有机融合（图 ）。通过精细化的调查测绘在精准掌握地质灾害形成条件和发育分布规律的基础上，在地质灾害中高风险区内，将承灾体作为主要关注对象，进一步收缩“区控”或“面控”范围，提高防灾针对性，并开展精细化的地质灾害定量风险评估与防控，使“风险双控”能真正落地并产生实效。本文以滑坡为主要研究对象，阐述如何利用现代测绘地理信息技术，如卫星遥感、航空（有人机、无人机）摄影测量、机载激光雷达、移动测量等，与大数据、信息通信、物联网、人工智能等新兴技术有机结合，实现对滑坡体本身及威胁对象的精细化调查测绘，以此进一步提升滑坡的防治水平和能力。基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测体系为了适应新的情况，满足新的要求，在天 空地“三查”体系的基础上（许强，；许强等，），进一步提出如图 所示的基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测体系。“天”主要是卫星观测平台，利用高分辨率光学卫星影像可观测到滑坡的变形迹象，也可根据滑坡地貌识别古老滑坡体。利用 卫星通过干涉差分观测地表正在缓慢变形的区域，以此来识别和圈定滑坡潜在隐患。“空”主要是指航空平台，利用航空平台的倾斜摄影测量技术尤其是近年发展起来的图 基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测体系 “”贴近摄影测量技术，可实现毫米级的三维摄影测量，观测地表细微的变形和岩体结构，构建地表及建构筑物室外三维精细化模型（，）。利用机载激光雷达（）不仅可获取高分辨率（一般厘米级）的点云数据，还可利用其特殊的去除植被功能，使隐藏于茂密植被之下的“损伤”（如裂缝、滑坡边界等）暴露无遗（许强等，），成为识别隐蔽型滑坡隐患的利器，同时为地表和建构筑物室外三维模型构建提供高分辨率的点云数据。“地”主要为地基观测手段，包括三维激光扫描仪、地基 以及放置于地表的各种感知传感装置（如 、裂缝计、微震、次声、摄像器材等），从地面获取地表三维模型、变形、岩土体破裂产生的微震、次声信 号、岩 土 体 运 动 的 实 时 影 像 等（许 强 等，）。“内”主要指建构筑物的室内三维模型快速获取、水下地形测绘、斜坡体内部结构和各种场（如水、应力、变形、温度等）的探测和观测。通过上述天 空 地 内的协同观测，可实现地下 地下、室内 室外、水上 水下、致灾体 承灾体的全时空要素的观测。利用“天 空 地”观测手段可实现地面以上的相关各种观测，利用“内”的观测手段实现斜坡内部结构和状态的探（观）测。利用实时定位与地图构建（，）技术可实现建构筑物、地下洞穴、巷道等空间结构的快速高精度测量；利用多波束探测仪可实现水下地形的快速高精度测量；利用“天空 地”观测手段很容易实现室外、水上的测绘和观测，具体见图 。工程地质学报 天 基于卫星平台的滑坡观测技术前已述及，按照实景三维中国的规划，我国将在 年和 年分别完成 和 格网的地形级实景三维建设，并实现对全国陆地及主要岛屿覆盖。基于光学卫星平台的滑坡观测自 世纪 年代起，分辨率优于 的光学卫星陆续发射，如法国 ，随后，卫星的空间分辨率不断提高，如美国 公司的 卫星影像空间分辨率已达 ，重复观测周期也不断缩短，如美国 公司的卫星星座可实现全球范围的每天重访，多时相光学卫星影像被广泛应用于区域和单体地质灾害的精细调查、中长期监测和三维地形构建（许强等，）。我国高分辨率对地观测系统一共规划了 颗卫星，其中 颗是民用卫星，颗是军用卫星。这 颗星包含了光学、雷达卫星，从地球同步轨道卫星到太阳同步轨道卫星，光学卫星的空间分辨率达到 ，雷达卫星的分辨率达到 （孙伟伟等，），且具有全极化数据，可满足大比例尺国土调查与测绘、重点区域自然资源遥感监测、灾害风险与应急监测、生态环境精细化监测、生态保护红线监管、城市精细化管理、森林和草原动态监测与评估等领域对高精度遥感数据的迫切需求。年 月 日高分十一号 星已成功发射升空。利用高分辨率的光学影像，一方面可以构建高分辨率的三维地形，为“风险双控”的“面控”提供高精度的地形地貌数据，为研究滑坡形成的地形地貌甚至是微地貌条件提供了重要支撑；另一方面，滑坡的形成往往需经历一个从变形到破坏的过程，并产生变形迹象（如拉张裂缝、下错台坎、局部垮塌等），这些变形迹象在光学影像上与周围影像将存在光谱上的巨大差异，很容易人工解译和自动检测出来，也即可通过光学影像对变形迹象进行识别来提前发现滑坡隐患。同时，古老滑坡体往往具有特殊的滑坡地貌，如双沟同源、后缘圈椅状负地形和前缘舌头凸起等，也可通过纹理特性的差异和三维模型来解译和识别古老滑坡体。相关方面已研究较多，尤其是近年来在利用光学遥感进行滑坡隐患识别方面取得较大进展（陆会燕等，；许强等，）。实景三维为 带来的机遇利用 可观测到地表毫米级的缓慢变形，因此，通过 识别正在形成的滑坡隐患近年来成为研究的热点，并取得重要进展（张路等，；戴可人等，；李振洪等，；赵超英等，；姚鑫等，）。我国利用 与光学遥感有机结合的技术手段，累计完成全国 个高易发县市 万 的地质灾害隐患识别工作，经核查确认新识别的隐患近万处。系统的侧视成像特点带来的几何畸变以及 结果并不具备精准的三维坐标，同时 形变结果中形变点的高精度高程信息也需要借助于高精度地形数据进行恢复（，）。因此，将 所获取的斜坡形变结果按照统一的格式和要求融入实景三维平台，基于实景三维的高纹理特征，以及其他观（监）测数据，例如降水、地质条件等，才能直观地对滑坡隐患进行综合解译识别，以此复核校正 的解译结果。对于需要长期持续监测的滑坡，融入更高时空分辨率、更高精度的三维模型，结合 、无人机实时影像、点云数据、地面监测设备以及气象信息等多源实时监测数据，便可形成部件级的实景三维数字孪生平台。空 基于航空平台的滑坡观测技术航空遥感是以有人飞机、无人机等航空平台搭载不同类型传感器，采集高时空分辨率遥感信息继而完成数据处理、建模和应用分析的一种非接触式遥感技术（郭庆华等，）。因其具有高时空分辨率、机动灵活、自动化程度高等优势，能够快速、高效地获取地表信息，已成为除卫星观测外的另一重要遥感观测技术，也是实景中国建设数据获取的最主要来源。其中以搭载光学相机、激光雷达（，）两种传感器的航空平台应用最为集中，近年来已被广泛用于滑坡的高精度调查、评价，尤其是应急调查测绘（龚建华等，；巨袁臻，；彭大雷等，；董秀军等，），在此不再赘述。除利用高分辨率的倾斜摄影测量和 点云数据进行高精度地表三维模型构建、滑坡变形迹象观测和隐患识别外，最新的进展是贴近摄影测量 （）许强等：基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测技术的提出使空间分辨率从原来的厘米级提高到毫米级（何佳男，），同时在利用高分辨率三维摄影测量进行岩体结构的非接触式测量和描述也取得重要进展。贴近摄影测量技术数字摄影测量发展可以概括为 个阶段，即传统竖直航空摄影测量、倾斜摄影测量和贴近摄影测量。最早采用单镜头相机垂直对地观测获得影像数据，经空三解算等处理手段获取测区正射影像图（，），一般用于地形图测绘。随着多视立体航空摄影技术兴起，航空摄影模式开始变为多镜头相机进行垂直、倾斜等不同角度的集成观测，可快速制作带有真实纹理信息的厘米级地质体三维几何模型，适合于地形起伏较大区域的滑坡三维地质建模；近年，由武汉大学张祖勋院士团队提出通过贴近被测物体表面而不断调整拍摄角度的贴近摄影测量技术（言司，），可有效获取毫米级三维几何信息，特别适合于陡立危岩体等复杂形态地质体的精细化地形测绘与三维建模。图 为利用贴近摄影测量技术获取的青藏高原高海拔地区的精细化三维影像示例。从该图可以看出，由于影像的空间分辨率已达毫米级，通过航空摄影测量已可获取细小到厘米甚至毫米级别的裂缝、危岩块体的三维地表影像，利用此三维影像便可在室内逐个识别和圈定地处高位、人迹罕至区域的滑坡崩塌隐患和危岩体，并据此构建危岩体的三维模型，进行危岩稳定性评价。滑坡堆积物结构的统计分析是滑坡动力学研究的重要方向，依靠贴近摄影测量技术可轻易获取堆积物表层高分辨率三维模型，利用数字图像识别软件（如 系统）便可轻易实现对滑坡堆积物颗粒粒径的统计分析和量化评价（彭双琪等，；陈建湟等，）。通过厘米甚至毫米级的地形实景模型可直观展示滑坡几何纹理特征及其周围环境，真实反映滑坡、危岩等地质体的三维几何形状、位置、高度等属性（，；，），增强了三维数据所带来的真实感，弥补了传统的基础测绘数据不能完整反映滑坡立体空间关系的缺陷。将实景三维模型作为数字化立体“底图”，核查、叠加、展示地质体观测、调查、监测成果，更立体、更直观地展现灾害真实情况，为使用者和决策者提供 全方位的可视化、可量可算、信息丰富的模型和更具大局观、更加贴近自然现状的决策图 采用贴近摄影测量获取的精细化地质体影像 贴近摄影测量获取的某库岸三维实景模型（红色框范围为图 ；黄色框范围为图 ；蓝色框范围为图 ）；危岩体三维影像；山体裂缝三维影像；滑坡堆积区的碎块石三维影像依据。通过高精度三维实景模型，能够清晰获取三维立体视角下不稳定斜坡的变形迹象，特别是岩壁或坡表中与周围环境有明显灰度纹理差异的形变裂缝（巨袁臻，）。岩体结构非接触测量技术对于岩质滑坡和危岩体而言，其滑动面和边界主要受控于岩体中的结构面。结构面一方面将完整的岩体切割成可滑动块体，同时也是岩体中最薄弱的部位，因此，岩质边坡稳定性评价的主要任务就在于查明结构面的发育分布状况（闫国强等，；朱赛楠等，）。结构面可以部分或全部以面状形式出露，在边坡或硐室的开挖面或自然斜坡面上也往往仅以线状形式出露，此线即为结构面与露头剖面的交线，一般称为节理或裂隙。传统结构面和节理裂隙调查主要依靠地质罗盘量测结构面的产 工程地质学报 状，即空间展布方向，然后用常规量测工具（如皮尺、钢卷尺等）对几何参数进行逐条量测，如结构面的长度、粗糙度、起伏度，同组节理裂隙的迹长（结构面在地质断面的出露长度）、间断长（同组同一结构面上两条节理间的断开距离，也即岩桥长度）、间距（同组两个临近节理裂隙间的距离，也即两组节理面法向方向的间隔距离）等。在此基础上进行结构面的统计分析和构建三维节理网络模型。由于岩体中结构面尤其是相对细小的基体裂隙众多，用传统测量方法工作量巨大，现代数字摄影测量技术可实现结构面的快速精确测量。与传统人工量测相比，除测量监测快速外，利用数字摄影测量技术量测岩体结构具有如下优势：（）产状更宏观准确：传统人工测量只能量测一个结构面上的某一点或某些点，但数值摄影测量则可一次性提取面上成百上千个点位处产状，计算平均产状，因此所得的产状更宏观也更具代表性。同时，根据精度要求和实际需要，也可利用密集的点生成结构面的真实曲面形态。同时，在实际测量中，因某些结构面仅出露很小部分，给人工量测造成一定的难度，但因数字摄影测量的分辨率很高，且可从不同角度拍摄该结构面，即使某结构面仅出露一小部分也能通过多点的量测获取其较真实的产状信息。（）自动提取同组结构面：基于同一组结构面的产状（倾向 倾角）基本差不多的原则，很容易将某一圈定范围内同一组产状的结构面自动提取并显示出来（图 ）。（）岩体结构的统计分析：利用数字摄影测量可快速全面获取测区的节理、裂隙在出露面的空间展布情况，据此便可进行结构面的相关统计分析，分析研究结构面的组数及产状，制作极点密度图（图 ），统计分析各组节理的产状、间距、迹长、连通率、粗糙度等特征参数，制作节理平面展示图等。（）块体稳定性分析和岩体结构三维建模：根据节理测量信息，利用块体理论便可搜索计算出哪些结构面可共同构成可滑动的块体，并计算其稳定性。同时，将节理的统计分析成果与节理三维网络模拟技术有机结合，便可模拟构建整个岩体或斜坡、硐室围岩的三维节理网络模型（陈剑平，；伍法权等，），以此为基础，进一步利用离散元软件（如 ）和非连续变形分析软件 ，便可模拟预测岩体的失稳破坏情况。图 岩体节理裂隙的自动提取与统计分析 自动提取岩体的同组结构面；自动生成的极点密度图 地 基于地面的滑坡监测技术常用的基于地面的监测技术主要包括三维激光扫描仪、地基 、以及放置和安装于地面的各种监测装置。利用三维激光扫描仪，从各个角度对被测物体如地质体、建构筑物等进行非接触式扫描，通过自动拼接可快速获取被测物体的外观形态，构建高精度地表模型和建构筑物外观模型。激光扫描仪自本世纪初诞生以来，已在地质灾害调查评价、应急测绘等方面发挥了重要的作用，已成为地质测绘 的 重 要 技 术 手 段 被 广 泛 使 用（董 秀 军，）。地基 与天基 类似，其差别在于发射和接收电磁波的雷达是放置于地面而非卫星上。其主要优势是可将地基雷达放置于被监测对象的对面实施全天候扫面性持续监测。大多地基 的最远监测距离可达 千米，变形监测精度可到亚毫米（吴星辉等，）。地基 除多用于矿 （）许强等：基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测山边坡监测外，因地基 价格较为昂贵，主要用于应急抢险阶段的滑坡变形监测。实景三维下的滑坡的地表（内）观测感知主要涵盖 个层面：滑坡变形监测、滑坡诱发因素监图 基于实景三维的滑坡物联感知与监测预警架构 测、与滑坡变形的相关物理量监测（图 ）。其中：滑坡变形监测包括地表变形和深部位移监测，主要有裂缝计、北斗 地表位移监测技术、深部位移 阵列监测技术、数字图像摄影等；滑坡诱发因素监测主要指降雨量、地下水位、孔隙水压力、土体含水率等驱使滑坡变形的指标监测；与滑坡变形相关的物理量监测则主要指滑坡孕育过程中内部岩土体损伤破裂中能量释放产生的微震、声发射和应力变化等，以及直接影响滑坡变形破坏机理和范围的坡体内部结构的观测。随着物联网与传感技术的迅速发展，滑坡地面（内）专业监测均已实现了自动化、低功耗、分布式监测，通过无线局域组网构建“节点 网关”的滑坡区域分布式无线传感监测模式，多个传感节点将采集数据自动上传至网关，网关通过北斗 等远程数据通讯技术发送至云服务器，运行在云服务器上的滑坡监测预警系统对多源异构实时监测数据进行自动处理、管理、分析和预警，并通过短信或网络等方式发布预警信息给相关人员。内 水下地形和承灾体内部测量技术 水下地形探测水下地形测量有时在滑坡防治中显得非常重要和必要。例如，在三峡工程库区的滑坡研究和防治过程中，库区不少古老滑坡堆积体在水库蓄水后都出现了复活变形，但因在蓄水前并不知道其在蓄水后会产生变形破坏，所以蓄水前不少滑坡并未作相关的地质勘测工作，致使蓄水后因水下地形测绘困难，最后连一个完整的滑坡剖面都不能形成，严重影响了后续的滑坡成因机制分析和稳定性计算评价。在 年金沙江白格滑坡发生后，当时利用无人机航拍技术很容易生成地表精细化的三维地形，但在计算滑坡坝体积时却因部分坝体已处于堰塞湖的水下而不能准确量测（郭晨等，）。因此，对于库区、沿海河湖被水体淹没的斜坡体，其水下形态和侵蚀变化对于斜坡整体稳定性的评价具有重要意义。近年来，随着水下地形测量技术的发展，这一局面得到了改观。水下地形探测是利用水上定位系统和水深测量系统，获取水下地形表面三维坐标的过程（王鑫等，）。水下地形测绘技术大致经历了原始测量、工程地质学报 常规测量和多波束测量 个阶段。原始测量阶段是将带有刻度的测杆插入水底来测量水深。世纪 年代美国、法国出现的回声测深仪，使人们开始真正了解海底地形，将这种利用回声测深仪用于海底地形测量的阶段称为常规水下测量阶段。世纪 年代人们又在单波束的基础上研制了多波束测深系统，美国通用仪器公司（）在 年研制了世界上第 台多波束测深系统 （赵会滨等，）。近年来，随着水下测绘工程的急迫需求，出现了多种新型技术，实现了对水下地形高精度、全天候的监测，如多波束测深仪、侧扫声纳、浅地层剖面探测仪以及声学多普勒流速剖面仪（）等（漆随平等，），都是测量海洋水下地形和地质因素的主要设备。多波束测深探测仪（，缩写：），是一种应用多个声波发射出去，至河海床或障碍物后反射回来，探测仪依据接收到讯号的时间，计算出声波所行走的距离。因为多个声波一齐发出，成一扇面状，故较单波束测深探测仪覆盖得更多，效率佳，为近年普遍采用的测深仪器。在实景三维中国建设的大背景下，可在船只上架设三维激光扫描仪，船下安置多波束测深仪，并辅以姿态仪、等传感器，实现水上 水下地形的同步联合测量（图 ），快速获取水上、水下地貌三维形态、坡体结构、水体流速性质等综合特征（蔺岩等，；李成旭等，）。上海华测导航技术股份有限公司已研发出配置多波束测深仪的智能无人船，实现复杂环境下水下地形的快速测绘。建构筑物内部结构测绘快速量测建构筑物室内外形态并构建三维模型是地质灾害定量风险评估和数字城市建设的迫切需求。利用三维激光扫描仪、无人机摄影测量技术可轻易实现建构筑物室外形态的量测，但因室内往往空间狭小、形态复杂，信号往往很微弱甚至无，室内形态测绘一直是一个难题，而近年来出现的 技术为快速获取建构筑物和洞穴等密闭空间的内部形态测绘提供了新的技术手段。技术（）又被称为同步定位与地图构建技术，最早由 （）提出，因其具有自动化、高效率、多平台等优势，能够在无 信号的情况下，实现连续移动获取周围环境的三维激光点云数据，为封闭空间的真实三维形态特征的获取与建模提供了新图 水上水下一体化探测技术 同时搭载三维激光扫描和多波束测深仪的船只；利用多波束测深仪测得的某库区水下地形手段。目前 技术按传感器类型主要分为视觉 与激光 两大类。其中激光 是利用三维激光传感器，获取三维数据，通过三维数据的特征点匹配进行定位，并以此来解算和匹配完整的三维数据。相比于视觉 ，后者凭借激光测量的精度，广阔的视场角度能够在暗处或者一些无纹理区域获取点云数据，从而实现定位与地图重建，具有更广阔的应用场景，且测量速度快、精度高，更适合于建构筑物的室内测绘和三维建模构建。使用激光 设备，可在短时间内获取受地质灾害威胁的建构筑物完整三维点云数据（图 ），只需进行简单的去噪过滤，即可建构三维精细化模型（图 ）。同时，通过人工选择多期影像数据的同名点或 （，即最近点迭代算法）等进行点云校正配准，实现滑坡体（航空平台或三维激光扫描获取的灾害地形和岩体结构信息）与建构筑物的数据融合与联合建模。以此为基础，三维数值模拟技术可实现滑坡的形成、运动以及对建构筑物的破损作用等全过程的模拟分析和评价，以此实现滑坡的定量风险评价（，）。技术不仅对于承载体的三维逆向建模快捷方便，对于狭小地下空间的三维数据采集也有巨 （）许强等：基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测图 激光 扫描建构筑物点云数据 建构筑物外围轮廓；建构筑物室内测量图 基于激光 点云数据的建构筑物三维精细化建模 建构筑物室外三维模型；建构筑物室内精细化模型大优势，如地下采空区、溶洞等（王孟和等，；林宝琪，），配合航空摄影测量或机载 等地表空间数据，可形成完整、立体的空间数据成果，为斜坡沉降变形分析等提供技术支撑。结论我国疆域辽阔，地质灾害发育点多、面广，情况复杂，利用实景三维中国建设契机，构建基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测和地质调查技术方法体系，是实现地质灾害风险双控的重要举措。对于实景三维中国建设在防灾减灾领域实际应用，有以下几点认识：（）实景三维中国建设不仅仅是新型基础测绘体系建设，也是行业融合、学科交叉的创新建设，是一个顶层统一设计、协同实施的过程。对于防灾减灾行业而言，需要开阔思路、创新应用，突破传统人工地质调查观念的束缚，通过构建天 空 地 内协同观测技术方法体系，获取地上 地下、水上 水下、室内 室外、致灾体 承灾体的全空间、全要素、实时化的观测和感知数据，将会使我国地质灾害风险防控的能力和水平出现一次新的飞跃。（）通过实景三维建设结合地面人工调查，查明地质灾害致灾体特征及孕灾背景环境条件，空天遥感技术融合实现致灾体的高分辨率三维形态和时序形变特征的精细表达，利用多波束测深仪还可实现水库库区、河流、海岸等水下地形的快速精细化测绘与三维模型构建。对于风险评估而言，承灾体的模型构建与量化描述一直是一个难题，利用 技术可实现建构筑物室内外形态的快速精细化测绘与三维模型构建，由此可打通地质灾害量化风险的全流程。充分利用和发挥天 空 地 内各种技术的优势，通过多源数据的有机融合，便可实现又取长补短，优势互补，实现地质灾害调查测绘的地上与地下一体化、水上与水下一体化、室内与室外一体化、致灾体与承灾体一体化的三维动态建模与感知能力。（）针对防灾减灾工作实际需求，实景三维建设中的基础地理实体分类及属性信息，在考虑地质灾害要素的基础上可进一步扩展。基础地理实体分类可按照灾害类型开展，如崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等。基础地理实体属性可包括岩土体类型、岩体结构面信息、地层岩性界限、断裂构造位置、灾害体边界、下错裂缝、形变范围等属性信息。将地质灾害专业监测数据及预警信息纳入 工程地质学报 实景三维物联感知大数据中，共享数据接口、统一数据形式、统一存入数据库，由此补充完善实景三维中国建设的行业信息及专业应用。（）遵循边建设边应用原则，实景三维中国建设是一个复杂而且漫长的过程，地形级、城市级的实景三维建设由国家统筹，部件级建设还需要广大社会资本、行业科研生产单位参与，需要以此为基础不断扩大应用范围、细分行业应用领域。就防灾减灾领域而言，需要众多的航测单位、地勘单位参与，将宝贵的航空遥感数据、三维建模数据、地质勘查数据，通过合理的数据保密措施（如区块链技术），尽快实现共享共用，提高数据的利用率，真正发挥数据应有的社会和经济效益，加速实景三维中国建设进程。可以预见，实景三维中国建设势必极大推动防灾减灾抗灾救灾行业发展，推动相关行业科技进步。参考文献 ，（）：，（）：，（）：，：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（）：，（）：，：，（）：，：（）：（）许强等：基于实景三维的天 空 地 内滑坡协同观测 ，：，（）：，：，（）：，“，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：“”，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（）：，（），（）：，（）：，（）：，（）：，（）：陈建湟，张中俭，徐文杰，等 基于数字图像处理的矿物颗粒形态定量分析 工程地质学报，（）：陈剑平 岩体随机不连续面三维网络数值模拟技术 岩土工程学报，（）：戴可人，卓冠晨，许强，等 雷达干涉测量对甘肃南峪乡滑坡灾前二维形变追溯 武汉大学学报（信息科学版），（）：，董秀军，许强，佘金星，等 九寨沟核心景区多源遥感数据地质灾害解译初探 武汉大学学报（信息科学版），（）：董秀军 三维空间影像技术在地质工程中的综合应用研究 成都：成都理工大学葛大庆，戴可人，郭兆成，等 重大地质灾害隐患早期识别中综合遥感应用的思考与建议 武汉大学学报（信息科学版），（）：葛大庆 地质灾害早期识别与监测预警中的综合遥感应用 城市与减灾，（）：龚建华，赵忠明 四川汶川地震应急无人机遥感信息获取与应用 城市发展研究，（）：，郭晨，许强，彭双麒，等 无人机摄影测量技术在金沙江白格滑坡应急抢险中的应用 灾害学，（）：郭庆华，胡天宇，刘瑾，等 轻小型无人机遥感及其行业应用进展 地理科学进展，（）：何佳男 贴近摄影测量及其关键技术研究 武汉：武汉大 工程地质学报 学巨袁臻 基于无人机摄影测量技术的黄土滑坡早期识别研究 成都：成都理工大学李成旭，侯欣欣，王月，等 多波束测深系统与侧扫声呐在水电站坝前淤积测量中的应用 电力勘测设计，（）：李振洪，宋闯，余琛，等 卫星雷达遥感在滑坡灾害探测和监测中的应用：挑战与对策 武汉大学学报 信息科学版，（）：林宝琪 三维激光扫描技术在采空区测量中的应用探讨 科技创新与生产力，（）：蔺岩，李芸，刘军廷 多波束测深系统和侧扫声呐在港口扫海测量中综合应用 海洋技术学报，（）：陆会燕，李为乐，许强，等 光学遥感与 结合的金沙江白格滑坡上下游滑坡隐患早期识别 武汉大学学报（信息科学版），（）：彭大雷，许强，董秀军，等 基于高精度低空摄影测量的黄土滑坡精细测绘 工程地质学报，（）：彭双麒，许强，李骅锦，等 基于高精度图像识别的堆积体粒径分析 工程地质学报，（）：漆随平，厉运周 海洋环境监测技术及仪器装备的发展现状与趋势 山东科学，（）：孙伟伟，杨刚，陈超，等 中国地球观测遥感卫星发展现状及文献分析 遥感学报，（）：铁永波，徐伟，向炳霖，等 西南地区地质灾害风险“点面双控”体系构建与思考 中国地质灾害与防治学报，（）：王孟和，储征伟，郑勇，等 基于 移动扫描技术的地下空间测量方法研究 城市勘测，（）：王维，王晨阳 实景三维中国建设布局与实现路径思考 测绘与空间地理信息，（）：，王鑫，潘华志，罗胜，等 机载激光雷达测深技术研究与进展 海洋测绘，（）：吴星辉，马海涛，张杰 地基合成孔径雷达的发展现状及应用 武汉大学学报（信息科学版），（）：伍法权，祁生文 岩体结构力学效应的统计岩体力学研究 工程地质学报，（）：许强，董秀军，李为乐 基于天 空 地一体化的重大地质灾害隐患早期识别与监测预警 武汉大学学报（信息科学版），（）：许强，陆会燕，李为乐，等 滑坡隐患类型与对应识别方法 武汉大学学报（信息科学版），（）：许强，朱星，李为乐，等 “天 空 地”协同滑坡监测技术进展 测绘学报，（）：许强，郭晨，董秀军 地质灾害航空遥感技术应用现状及展望 测绘学报，（）：许强 构建新“三查”体系，创新地灾防治新机制 中国矿业报，许强 对地质灾害隐患早期识别相关问题的认识与思考 武汉大学学报信息科学版，（）：许强 对滑坡监测预警相关问题的认识与思考 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