在地形复杂、环境恶劣的山区，直升机临时起降点选址十分困难。传统方法结合卫星影像数据、数字高程模型、地形图等进行目视选点，再组织人工实地踏勘或利用直升机空中漫游落实选点，但方法效率低下、人员安全风险极高、成本昂贵。文章以中国西部某高难山区直升机辅助地震勘探项目为例，将GIS相关空间分析技术应用于直升机临时起降点选址，可以提高直升机起降点选址的合理性、安全性和高效性，为高难山地直升机作业起降点选址提供参考。1确定临时起降点场地技术要求直升机起降点场地技术要求如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F001图1直升机起降点场地技术要求1.1场地平整度指标起降点场地对地表坡度要求严苛，要求场地内微观细部无较大高低起伏，使用坡度和起伏度两个分量约束和量化评价场地平整度；实际应用中，常取两个不同方向的坡度和起伏度作为约束条件，衡量场地平整度。1.2最小临停面积圆形场地直径大于等于2C（C为直升机起落架外距）；方形场地面积等价于2C×2C。1.3地面障碍规避安全距离地面障碍规避安全距离的理论值≥3D（D为直升机全机身长度）；为确保安全，普通建筑或独立地物视其高度适当扩大安全距离。2基本原理及选址思路2.1基本原理坡度、起伏度从DEM中衍生，用于研究与表达地表形态特征所设定的具有一定物理意义的参数或量化指标[1]。在GIS地形分析中，常用一种或多种坡面地形因子及其组合分析或描述特定的地表信息，以满足特定的目的和需要。2.2坡度因子及其提取方法坡度（slope）可以定量表征地表单元陡缓的程度，地表任一单元的坡度指过该单元的切平面与水平地面的夹角。坡度有多种计算方法，一般采用二次曲面拟合法。以规则格网DEM计算坡度为例，3×3栅格计算窗口如图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F002图23×3栅格计算窗口每个栅格中心为一个高程点，以三阶不带权差分公式计算中心点e的坡度。S=arctan(e7-e1+e8-e2+e9-e3)6G2+(e3-e1+e6-e4+e9-e7)6G2 （1）式中：e1~e9——对应栅格点高程；G——DEM格网间距或采样间隔。计算窗口在DEM格网数据矩阵中连续移动并完成整个区域的计算工作。2.3起伏度因子及其提取方法起伏度是描述地形起伏的定量地形因子，可以反映研究区域内所有栅格最大高程与最小高程的差，一般用于宏观区域地形分析研究。起伏度计算方式有两种，分别为高差法和标准差法。使用高差法计算。HF=Hmax-Hmin （2）式中：HF——高差（m）；Ｈmax与Ｈmin——计算单元内最高点与最低点的高程（m）。根据测量误差理论，标准差更能够反映一组同精度观测量的精度或一组数值中个别与整体的差异与变化程度。采用标准差法分析局部地形高低起伏状况。F=(Z1-m)2+(Z2-m)2+⋅⋅⋅+(Zn-m)2n （3）m=Z1+Z2+⋅⋅⋅+Znn （4）式中：F——起伏度标准差；m——计算单元格平均高程；n——DEM采用间隔。计算窗口在DEM格网全部数据矩阵中连续移动并完成整个区域的计算工作。2.4选址思路确定直升机在山地作业时对临时起降点场地的技术要求，收集作业区域相关地理信息数据，利用GIS相关技术从DEM提取起伏度、坡度，矢量化地面障碍边界轮廓，推算探区测线物理点坐标，制作相应专题图层。以起降点相关场地技术要求及优选原则为约束条件，综合利用GIS叠加、擦除、缓冲区分析、面积统计分析、网络分析、三维立体模型构建等空间分析技术，通过自编程序自动选择直升机临时起降点，结合三维模型、物理点分布情况进行筛选、确认。3数据准备、处理及技术路线3.1数据准备收集测区高精度数字高程模型、正射影像图、地形图、交通图、行政区划图等基础地理信息数据、地震勘探施工设计参数及测线端点坐标等数据。3.2数据处理数据处理过程包括对DEM、DOM数据及其他图件的校准、重投影及坐标系转换等预处理；利用高精度DEM提取坡度和起伏度地形因子，按照坡度≤5°、起伏度≤0.5 m建立地形要素符合图层；提取正射影像图、地形图、交通图、行政区划图等基础地理信息数据中影响直升机安全起降的地面障碍，建立地面障碍图层；利用施工设计参数推算接收点、激发点坐标。3.3起降点选择通过地形要素符合图层和地面障碍规避图层，叠加擦除，去除不安全区域，形成起降点选点图层，按照约束条件选择。3.4技术路线起降点选择技术路线如图3所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F003图3起降点选择技术路线4应用实例及效果分析西部某高难山区地形十分恶劣，地震勘探施工采用小松鼠直升机进行辅助作业。4.1确定起降点场地技术要求项目直升机起降点场地技术要求如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.T001表1项目直升机起降点场地技术要求项目主要参数技术要求备注场地平整度S/°≤5天然岩石、硬土等坚实地表F/m≤0.5最小临停面积/m2SShp≥20圆或方形等价面积障碍物规避安全距离/mH≥3D≥33理论值1≤H≤10≥50实际应用值H≥10≥80注：S为坡度；SShp为起降点场地形状及面积；H为周边障碍物高度。4.2建立专题图层（1）建立地形要素符合图层。利用工区高精度数字高程模型DEM（采样间隔1 m），提取满足起降点选点约束条件的坡度和起伏度图层，进行叠置相交分析，建立地形要素符合图层。提取坡度起伏度及建立地形要素符合图层如图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F004图4提取坡度起伏度及建立地形要素符合图层（2）建立地面障碍规避图层。自地形图、交通图、DOM影像图中矢量化提取危及直升机起降的各种障碍物轮廓边界，按照障碍规避安全距离为约束条件进行缓冲区分析。地面障碍规避图层如图5所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F005图5地面障碍规避图层（3）建立起降点选址图层。将地形因子图层和地面障碍规避图层进行叠加擦除，去除影响起降的不安全区域，形成起降点选点图层。4.3临时起降点选择（1）初选。在起降点选点图层中，按约束条件（SShp≥20 m2）作图斑面积计算与统计分析，筛选起降点位置，输出其中心点坐标。初步选点位置如图6所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F006图6初步选点位置（2）优选。将地震勘探物理点（激发点、接收点）与初选点坐标叠加，按照辐射支撑范围广、分布相对均匀原则进行网络分析、支撑点到作业点的最佳路径分析、架次工作量统计分析，优化选择起降点位置，输出其点位坐标。优化选点成果如图7所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F007图7优化选点成果（3）可靠性3D仿真验证。加载DEM和DOM数据，利用3D分析模块构建探区三维地表模型，将优选点加载至模型中进行立体演示、分析、验证，输出起降点选点成果。选点成果3D模型及实地验证如图8所示。10.19301/j.cnki.zncs.2022.01.002.F008图8选点成果3D模型及实地验证场地内圈5.8 m×4.23 m，坡度4.5°，起伏度为0.46 m；外圈400 m2，场地开阔，坡度14°，起伏度为0.8 m，较平缓。经实际验证，选点安全可靠。4.4应用效果分析整个工区选择临时起降点26处，采纳25处，合格率达96.1%。从起降点场地标准制定到起降点选址仅历时2 d，其效率较传统方法提高约20倍，成功率、安全风险、经济效益较好。但本项目使用DEM数据现势性较差（6年前由激光雷达扫描采集生产的DEM数据，采样间隔为1 m）。5结语研究运用GIS空间分析功能，建立高难山区直升机临时起降点选择图层。通过直升机参数、安全条件、飞行条件、气候条件等建立直升机临时起降点场地技术要求。经实际飞行检验，方法切实可行，为今后制定相关技术标准提供参考。研究使用的方法的效率、准确率高，安全可靠，可以规避现场踏勘选址人员的安全风险，对类似行业的野外施工作业具有参考价值。为提高选点的准确性，建议使用具有较高精度和较强现势性的DEM数据。