引入小型無人機遙感的地質災害現場勘查的關鍵技術以及設計方法

吳志強

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局六總隊，貴州 黔東南苗族侗族自治州 556000）

小型無人機遙感技術的優點十分明顯，并且其系統具有較強的實時性，在具體應用時較為靈活，在運行過程中風險較小、成本低，并且系統的結構較為簡單，在近幾年，此技術得到非常快速的發展，以目前情況來看，此技術在地質災害以及搶險救災工作中已經得到了大幅范圍的推廣以及應用，已經成為不可或缺的應用技術。

1 小型無人機遙感的作用

將此技術應用于滑坡應急治理工作中，可以對勘查工作以及制圖設計起到非常重要的作用，在繁瑣的地形測量工作中，小型無人機遙感技術的應用，可以使工作簡單化，根據事實表明，在應用GPS技術以及地面控制點的配合后，在飛行高度二百米以內的小型無人機，便可以得到分辨率較高的DSM以及DOM。一般來說，施工的設計圖紙的比例為1:200以上，那么小型無人機探測所得到的圖像會超越普通施工設計圖紙水平，對施工現場的勘查監察工作起到協助作用。在一些技術人員無法到達的區域，可以使用小型無人機進行探測，為施工人員提供準確的判斷，可以繪制工程線路，并且合理布局[1]。

2 關鍵技術方法

小型無人機遙感系統。無人機機遙感系統，是由地面控制以及飛行平臺兩個部分組成，地面控制是由數臺電臺以及監控站發射機等部分構成，飛行平臺則是由飛行控制系統遙感傳感器等結構組成的，小型無人機的多功能，可以使操作較為簡潔，隨著遙感技術的提高，可以在固定位置懸停，提高圖像收集的準確度，而飛行路線以及圖像處理技術使用的是慣性測量以及IMU系統的動態差分GPS技術，航空遙控傳感器使用的數碼相機為普通家用數碼照相機。像素在一千八百萬以上，可以將拍照平臺進一步的穩固，但是此無人機的缺點為電池續航能力較短，對于小規模的滑坡，可以一次性滿足調查需要，但是對滑坡較大的山體滑坡，需要數次飛行才可以調查清晰[2]。

在應用中小型無人機遙感技術時，在實施過程中可以分為四個步驟，室內準備、全面處理、快速處理以及現場作業等，每個步驟的流程如以下：

①室內準備，在室內準備過程中可以提高現場作業效率，其主要的任務便是對系統進行充電，對當前所要勘查的滑坡進行行情初步規劃，減少在現場規劃時間，并且對系統進行初次的檢查，避免在操作現場中出現無法解決的故障問題。

②現場作業，在無人機工作中，需要滿足快捷高效的特點，滿足上述特點的同時還應該以安全工作作為前提條件，在正式工作前需要確定現場環境，然后根據實際環境，確定無人機的調查方案分為自動調查以及手動調查兩種，其中大部分的情況下，應當采取自動調查方案，充分利用無人機的GPS信息，使系統可以按照既定的航線開展自主飛行拍攝，此種方式不僅具有安全可靠的特點，也可以提高拍攝質量，在深山等沒有GPS信號的區域，由于信號不穩定，則需要使用手動調查的方式，通過手動操作的方式對當前調查區域進行飛行與拍攝工作，這種方式的安全性以及拍攝質量較低，但是更加快速靈活，當災害范圍較小時，可以應用此方案，除此之外，無論是哪種調查方案，在飛行前應當設置相控點，然后通過控制測量的方式，得到精確度較高的三維坐標，提高后期成果精確度。

③快速處理，在現場作業完成后，需要對所拍攝到的照片，在現場進行快速處理工作，生成分辨率較低的的照片以及三維模型，幫助現場開展快速決策，使無人機遙感技術的快捷、高效的特點得到體現。

④全面處理，設計應急處理方案是實施應急處理的重要依據，根據當前地形以及正射影像等數據，對照片進行高精確度的處理，此處理過程需要在數小時內完成，需要處理能力較為強大的計算機，因此此階段的處理需要在室內進行，在實踐過程中，進行應急勘查時，施現場作業以及快速處理是最為重要的環節，現場作業一般情況下，可以在一個小時內完成。快速處理則取需要半個小時便可處理完成，在應用小型無人機傳感系統后，可以在極短時間內獲得當前滑坡的正射影像數據，提高應急處理效率。

3 關鍵技術的設計方法

3.1 像控點的布置以及測量

由于無人機的GPS系統精確度有限，因此需要提高精確度，在滑坡應急現場作業中，除完成無人機的拍攝工作外，還需要對像控點進行布置以及測量像控點的選擇，布置時應該使用以下的方式，在滑坡周圍確定。無人機所收集到照片上可視特征點，例如公路房屋等，此類像控點可直接使用，在沒有直接可辯證的區域，應當在地面設置可分辨的輔助標志，作為像控點位置。像控點的位置數量一般設置在三至五處，保證分布的均勻性，并且需要注意的是像控點的布置應當在采集照片之前完成，保證照片上可以清楚的體現像控點。

3.2 航線規劃

在自主飛行拍攝模式中，需要進行航線規劃，合理的航向規劃可以保證飛行過程中的安全性以及可靠性，使照片的質量得到保證，規劃可以分為室內初步規劃以及現場詳細規劃兩部分，其中室內初步規劃可以根據實際情況省略，而后者需要在正式飛行前在檢查無誤后才可進行，飛行控制系統中對滑坡災害進行調查時，對當前范圍進行針對性的分析與策劃，是提高實施效率的重要保證。

4 結語

在科學技術的飛速發展中無人機可以在較低經精確度的攝像儀器的作用下拍攝地面上的高清影像，所需要的相機僅是普通數碼照相機即可，通過小型的無人機便可以進行攝影的測量，最終得到當前地域的高清地形圖以及高精確度的三維模型，但是在應用過程中，仍然存在硬件以及續航等方面的缺陷，需要在今后的發展中得到解決。