基于無人機航測技術的三峽庫區地質災害調查監測方法研究

【摘要】本文著重闡述了三峽庫區地質災害監測情況，指出了其中的不足及缺陷，創造性提出選用無人機航測技術實現對三峽庫區地質災害的全方位、立體化實時監測，并分析了具體的監測方法。主要分析了無人機在對地質災害偵測過程中使用的內業及外業方法及相應的數據處理和三維建模技術。以期提升三峽庫區的地質災害監測能力，保證三峽庫區安全平穩運營。

【關鍵詞】航測技術；內業；外業；數據處理

一、前言

基于復雜的地質構造及環境，三峽庫區區域是國內地質災害發生頻率最高的地區之一，且其地質災害形式復雜、破壞性極大，給庫區安全、平穩運營帶來巨大的威脅和挑戰。因此，為了監測地質災害的發生區域及時間，三峽庫區投入了巨大的資金及技術，但收效甚微，尚未建立一套全方位、立體化試試監測系統。

二、當前監測技術水平及無人機監測技術的特點

（一）目前監測技術呈現的缺點

（1）監測回饋效率低，當信號捕捉到形成預警需要較長時間，而地質災害具備瞬時性，為了最大程度降低地質災害帶來的損失，必須做到提前預警，如果回饋效率過低，將帶來不可估量的損失。（2）無法滿足監測的遠程控制，一旦地質災害發生后，發生部位隨時存在崩塌的可能；在對現場情況一無所知的情況下，草率派人前去救援很可能造成二次災害，為了保證救援人員的安全，必須實現監測的遠程可控性能，保證救援人員能夠在安全區域積水了解災情，并迅速做出響應。

（二）無人機監測技術的優點

（1） 無人機通過航拍相機采集災害現場的具體情況，與傳統信息采集方式相比，獲取信息全面、清晰，能夠快速展現災害現場具體情況，為指揮人員進行救援安排提供可靠資料。（2）能夠做到災前預警，通過高分辨率攝像機能夠采集庫區各角落的運營情況，對于不合理的施工行為可以做到早發現、早上報，確保庫區管理人員能實時掌握庫區動態。

三、無人機監測技術在三峽庫區的具體應用

（一）無人機監測技術構成

無人機監測體系主要由飛行系統和監測系統組成，飛行系統提供監測平臺，監測系統主要由飛控組件、拍攝組件、傳輸組件及數據處理組件構成。

（二）無人機監測系統工作內容

1.監測外業

（1）圖像采集。在拍攝前，設備自動根據被監測區域的地理信息，繪制拍攝區域，根據前期設定的拍攝精度，確定設備拍攝比例尺、飛行高度及航線方案。在正式采集前，選擇光線充足的時間啟動無人機設備，依照前期設定的采集方案進行圖像采集。（2）監測控制。依照提前設定的監測區域、航線預設、圖像重疊度等信息確定控制點的形式及密度，并在所采集的該區域圖像中圈定具有辨識性的特征地物進行刺點；再通過GPS-RTK技術，借助地面監測部門提交的實時差分信號，計算控制點地理坐標，為后期監測內業提供數據支撐。

2.監測內業

（1）拍攝圖片前期處理。為了保證所拍圖片的可用性，根據拍攝時圖片對應的POS參數，篩選滿足要求的圖片，刪除轉交超標的圖片；此外，再檢查初篩后圖片的重疊度、空洞區域面積等參數，對不滿足要求的區域進行二次拍攝。（2）關于DSM及DOM的建立。無人機航攝內業任務主要是對所拍攝圖片進行正射精處理，正射處理的關鍵在于高空三角量測，主要涵蓋以下幾方面內容：向內定位、相對定位、絕對定位及三角加密。對于庫區監測范圍內的特性缺乏區域及攝像機視角外區域，采用三角加密的方法進行插值計算，從而得到對應位置的理論地理坐標值。最后，通過DOM影像技術獲取對應的正射圖像。

3.數據處理及現場建模

借助航測技術獲取圖像具有高重疊度這一特性，能夠快速繪制三峽庫區內地質災害發生位置的大比例尺空間模型。采用無人機航測技術獲取的圖像，其重疊度不論是在航行方向還是旁側方向，均高于85%，因此，在航拍范圍內，每一控制點均可獲取25張圖片，實現了航測的多角度性。借助圖像處理技術，可以快速繪制精確的DOM影像及DSM三維模型，最后通過補償拍攝操作，提升了航測結果的準確性，最終建立能夠對庫區地質災害現場進行快速監測的精確空間模型。

四、總結

（1）在三峽庫區的地質災害監測過程中，選用無人機航測技術能夠有效克服以往監測技術的欠缺和弊端，并建立高效、實時、準確的地質災害現場空間模型。（2）在災害監測精確度方面，采用航測技術能將災害發生位置精確至米級，因此，通過航測獲取的各項監測數據結果可信度及準確性更高，在災前預警及災后救援方面具有顯著的指導意義。（3）通過高效可靠的DOM及DSM技術能為災害現場提供準確而全面的圖像信息、控制點坐標、災害發生區域空間模型等各類信息，有效避免了在災害發生時，庫區可能面臨通訊臨時中斷的危險情況，提高了庫區管理部門在危急情況下的救援指揮能力。

參考文獻

[1] 薛阿亮.無人機航測技術的應用與實踐[J].陜西煤炭，2013（06）：71～72.

作者簡介：楊娟（1978.06—），女，福建政和縣人，碩士，副教授，研究方向：災害與區域經濟可持續發展研究。