·1090 工程科学学报，第42卷.第9期 泰锰业尾矿库泄露应急监测、2010年吉林永吉县 据，引入一系列植被指数作为输入变量，并结合人 山洪灾害导致化学原料泄露遥感监测等，该技术 工神经网络构建模型评估土壤表层湿度，与地面 可弥补传统地面环境监测手段周期长、范围小、 实测记录比对显示该方法能够胜任土壤表层湿度 连续性差等局限.在矿区地表塌陷变形监测方面， 的低成本、高效率监测.综上可见，国内外学者应 高冠杰等阿将无人机遥感技术引入到采煤地表沉 用该技术在矿区环境风险评估、塌陷区变形监 陷量变形监测中，测得羊场湾煤矿某工作面最大 测、土地侵蚀、植被保护、生态修复等方面积累了 沉陷量为6.5cm,与地面实测结果较为吻合；侯恩 大量研究经验，在我国生态矿山建设的浪潮下，该 科等7以宁东煤炭基地金凤煤矿地表塌陷灾害监 技术在矿山环境监测领域拥有良好推广前景 测为案例，研究高分辨率无人机遥感信息在矿区 2.5边坡灾害防治 地表裂隙解译、地面沉降量计算、塌陷移动规律 滑坡灾害识别与防治是当前无人机遥感技术 的处理与分析方法，结果显示：1)地形平坦区域 的热点应用领域.Tofani等调查了来自意大利、 143m航高可识别约2cm宽度的地表裂缝；2)基 西班牙、挪威等欧洲17个国家的49家地灾防治 于光谱、延长线和紧密阈值规则的计算机自动提 研究机构与终端用户，受访者认定遥感信息可靠 取分类方法可实现采煤地面塌陷裂缝的快速有效 度为中等，主要顾虑在于数据质量低与重访周期 识别：3)采煤工作面地表下沉量和下沉系数精度 过长，而无人机遥感技术是化解上述难题的可行 经验证满足现场技术需求.无人机搭载多光谱传 方案之一，文献[46]列举案例剖析了卫星高分遥 感器监测矿区植被同样受到研究者青睐，肖武等3] 感、合成孔径雷达、无人机遥感、地面红外扫描等 基于无人机多光谱影像遥感数据构建了采煤沉陷 技术在滑坡领域的应用进展，指出无人机遥感具 区农作物生物量反演模型，评估高潜水位矿区开 有低成本、高效率、可重复、高分辨率等无可比拟 采沉陷而引发的农作物渍害影响程度，并分析了 的优势.国内外学者在滑坡灾害领域开展了大量 该方法在矿山土地破坏监测、土地复垦与生态修 研究：Rossi等7、Balek等、Mateos等91深入介 复评价等领域的应用潜力，此外，在矿区土地侵蚀 绍了搭载光学传感器无人机与摄影测量技术在滑 方面，魏长婧等9通过提取山西省马脊梁矿区无 坡体识别与监测中的应用前沿进展；Turner等s0 人机遥感影像与多波段扫描影像的纹理特征、线 利用无人机遥感获取某滑坡区域4年的高分辨率 性特征、分形维数、归一化植被指数及光谱特征， DSM数据，结合COSI-Cor算法量化分析得出滑 绘制出矿区地裂缝分布信息图，为矿区灾害综合 坡体运移方向与轨迹；Peternel等s)通过固定周期 治理提供参考：杨超等o利用该技术研究矿山排 无人机摄影测量建模分析斯洛文尼亚境内某山体 土场边坡土壤侵蚀速率，获取的数字高程模型精 2年期间表面高程、体积变化规律及滑坡运动模 度达到0.26m,推算得出土壤流失面积、侵蚀沟体积、 式，结果表明坡脚是该滑坡运动最活跃部分，滑坡 侵蚀速率等重要参数：赵星涛等应用无人机遥 运动稳定伴有局部剧动与浅层滑移；Niethammer 感技术排查地面塌陷、地裂缝等矿山地质灾害，认 等5四使用四旋翼无人机对法国南部一处活跃滑坡 为其具备精度高、耗时短、机动性强等优点，在土 山体开展位移监测研究，获取的高分辨率摄影测 地利用变化、矿山地质灾害规模及分布探测等场 量重建成果与航空遥感数据对比揭示出滑坡体水 景中有良好应用前景：D'Oleire-Oltmanns等2制定 平位移与裂缝发展特征：Giordan等s列举了无人 年度/季度的无人机摄影测量采集计划，以获取摩 机遥感在意大利西北部地区城市环境小型滑坡体 洛哥南部沟壑区的多尺度数字地形模型，结合 调查与监测的应用案例，指出低成本无人机遥感 GIS工具量化该区域沟谷面积与体积，揭示其随时 获取的高分辨率成果可在灾害快速识别、滑坡位 间的变化规律，实现了优于卫星遥感与传统野外 移动态监测、滑坡演化模式分析、数值模拟建模 调查的土壤侵蚀高分辨率监测.在矿区生态修复 中发挥重要作用：唐尧等以2018年金沙江两次 方面，何原荣等基于无人机重建影像数据与三 滑坡灾害为研究对象，融合卫星高分遥感、无人机 维激光扫描点云数据评估紫金矿区生态修复工 遥感与三维激光扫描等数据，开展了滑坡孕灾机 程，指出该项技术具备分辨率高、非接触性、效率 制与蠕动特征分析、受灾区域灾情研判与隐患排 高的优势，可用于矿区修复质检、复垦工程管理 查研究，并展望了遥感技术在地质灾害监测与应 中；Hassan-Esfahani等通过无人机搭载多光谱传 急救援中的应用前景：叶伟林等5阿借助无人机摄 感器采集视觉光谱数据、近红外和红外热遥感数 影测量技术研究分析了2017年甘肃罗家坡滑坡事泰锰业尾矿库泄露应急监测、2010 年吉林永吉县 山洪灾害导致化学原料泄露遥感监测等，该技术 可弥补传统地面环境监测手段周期长、范围小、 连续性差等局限. 在矿区地表塌陷变形监测方面， 高冠杰等[36] 将无人机遥感技术引入到采煤地表沉 陷量变形监测中，测得羊场湾煤矿某工作面最大 沉陷量为 6.5 cm，与地面实测结果较为吻合；侯恩 科等[37] 以宁东煤炭基地金凤煤矿地表塌陷灾害监 测为案例，研究高分辨率无人机遥感信息在矿区 地表裂隙解译、地面沉降量计算、塌陷移动规律 的处理与分析方法，结果显示：1）地形平坦区域 143 m 航高可识别约 2 cm 宽度的地表裂缝；2）基 于光谱、延长线和紧密阈值规则的计算机自动提 取分类方法可实现采煤地面塌陷裂缝的快速有效 识别；3）采煤工作面地表下沉量和下沉系数精度 经验证满足现场技术需求. 无人机搭载多光谱传 感器监测矿区植被同样受到研究者青睐，肖武等[38] 基于无人机多光谱影像遥感数据构建了采煤沉陷 区农作物生物量反演模型，评估高潜水位矿区开 采沉陷而引发的农作物渍害影响程度，并分析了 该方法在矿山土地破坏监测、土地复垦与生态修 复评价等领域的应用潜力. 此外，在矿区土地侵蚀 方面，魏长婧等[39] 通过提取山西省马脊梁矿区无 人机遥感影像与多波段扫描影像的纹理特征、线 性特征、分形维数、归一化植被指数及光谱特征， 绘制出矿区地裂缝分布信息图，为矿区灾害综合 治理提供参考；杨超等[40] 利用该技术研究矿山排 土场边坡土壤侵蚀速率，获取的数字高程模型精 度达到 0.26 m，推算得出土壤流失面积、侵蚀沟体积、 侵蚀速率等重要参数；赵星涛等[41] 应用无人机遥 感技术排查地面塌陷、地裂缝等矿山地质灾害，认 为其具备精度高、耗时短、机动性强等优点，在土 地利用变化、矿山地质灾害规模及分布探测等场 景中有良好应用前景；D'Oleire-Oltmanns 等[42] 制定 年度/季度的无人机摄影测量采集计划，以获取摩 洛哥南部沟壑区的多尺度数字地形模型 ，结合 GIS 工具量化该区域沟谷面积与体积，揭示其随时 间的变化规律，实现了优于卫星遥感与传统野外 调查的土壤侵蚀高分辨率监测. 在矿区生态修复 方面，何原荣等[43] 基于无人机重建影像数据与三 维激光扫描点云数据评估紫金矿区生态修复工 程，指出该项技术具备分辨率高、非接触性、效率 高的优势，可用于矿区修复质检、复垦工程管理 中；Hassan-Esfahani 等[44] 通过无人机搭载多光谱传 感器采集视觉光谱数据、近红外和红外/热遥感数 据，引入一系列植被指数作为输入变量，并结合人 工神经网络构建模型评估土壤表层湿度，与地面 实测记录比对显示该方法能够胜任土壤表层湿度 的低成本、高效率监测. 综上可见，国内外学者应 用该技术在矿区环境风险评估、塌陷区变形监 测、土地侵蚀、植被保护、生态修复等方面积累了 大量研究经验，在我国生态矿山建设的浪潮下，该 技术在矿山环境监测领域拥有良好推广前景. 2.5    边坡灾害防治 滑坡灾害识别与防治是当前无人机遥感技术 的热点应用领域. Tofani 等[45] 调查了来自意大利、 西班牙、挪威等欧洲 17 个国家的 49 家地灾防治 研究机构与终端用户，受访者认定遥感信息可靠 度为中等，主要顾虑在于数据质量低与重访周期 过长，而无人机遥感技术是化解上述难题的可行 方案之一. 文献 [46] 列举案例剖析了卫星高分遥 感、合成孔径雷达、无人机遥感、地面红外扫描等 技术在滑坡领域的应用进展，指出无人机遥感具 有低成本、高效率、可重复、高分辨率等无可比拟 的优势. 国内外学者在滑坡灾害领域开展了大量 研究：Rossi 等[47]、Balek 等[48]、Mateos 等[49] 深入介 绍了搭载光学传感器无人机与摄影测量技术在滑 坡体识别与监测中的应用前沿进展；Turner 等[50] 利用无人机遥感获取某滑坡区域 4 年的高分辨率 DSM 数据，结合 COSI-Corr 算法量化分析得出滑 坡体运移方向与轨迹；Peternel 等[51] 通过固定周期 无人机摄影测量建模分析斯洛文尼亚境内某山体 2 年期间表面高程、体积变化规律及滑坡运动模 式，结果表明坡脚是该滑坡运动最活跃部分，滑坡 运动稳定伴有局部剧动与浅层滑移；Niethammer 等[52] 使用四旋翼无人机对法国南部一处活跃滑坡 山体开展位移监测研究，获取的高分辨率摄影测 量重建成果与航空遥感数据对比揭示出滑坡体水 平位移与裂缝发展特征；Giordan 等[53] 列举了无人 机遥感在意大利西北部地区城市环境小型滑坡体 调查与监测的应用案例，指出低成本无人机遥感 获取的高分辨率成果可在灾害快速识别、滑坡位 移动态监测、滑坡演化模式分析、数值模拟建模 中发挥重要作用；唐尧等[54] 以 2018 年金沙江两次 滑坡灾害为研究对象，融合卫星高分遥感、无人机 遥感与三维激光扫描等数据，开展了滑坡孕灾机 制与蠕动特征分析、受灾区域灾情研判与隐患排 查研究，并展望了遥感技术在地质灾害监测与应 急救援中的应用前景；叶伟林等[55] 借助无人机摄 影测量技术研究分析了 2017 年甘肃罗家坡滑坡事 · 1090 · 工程科学学报，第 42 卷，第 9 期