無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用分析

趙淑玲，王澤，王曉娜

（黑龍江第三測繪工程院，哈爾濱150086）

1 引言

我國也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率比較高的國家，無人機(jī)遙感技術(shù)的使用有效提高了地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測能力，其技術(shù)特點(diǎn)是其他監(jiān)測方式所無法達(dá)到的，這也使得無人機(jī)遙感技術(shù)越來越受到相關(guān)行業(yè)人員高度青睞的原因之一。

2 無人機(jī)遙感系統(tǒng)

無人機(jī)遙感系統(tǒng)主要可以分為三個部分，分別是：地面部分、空中部分和數(shù)據(jù)處理部分。在這三個部分中，地面部分和空中部分是最為主要的，也是最為關(guān)鍵的兩個部分。地面部分主要包括地面的控制、指揮以及顯示等方面的系統(tǒng)，空中部分主要包括空中的控制、指揮、傳感等方面的系統(tǒng)。

無人機(jī)遙感系統(tǒng)同時也包括航跡規(guī)劃系統(tǒng)，航跡規(guī)劃系統(tǒng)的主要作用是進(jìn)行飛行軌道的規(guī)劃，也就是飛行地點(diǎn)、飛行速度、飛行性能、飛行要求等。航線規(guī)劃完成后會將具體的航跡傳遞到地面和空中控制系統(tǒng)，然后再進(jìn)行地面和空中的航跡控制[1]。無人機(jī)上所安裝的傳感器系統(tǒng)的主要作用是獲取遙感信息，呈現(xiàn)遙感影像。傳感器系統(tǒng)所應(yīng)用到的設(shè)備包括很多，例如數(shù)碼相機(jī)、雷達(dá)等，將這些技術(shù)結(jié)合在一起，就可以形成一個相對比較完善，技術(shù)水平比較高的遙感系統(tǒng)，可以滿足復(fù)雜性比較高，實(shí)際環(huán)境比較惡劣的監(jiān)測應(yīng)用。另外遙感系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)后，可以將數(shù)據(jù)資料傳遞到空中或者地面控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、處理以及加工等工作。

無人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)際上是無人機(jī)技術(shù)和遙感技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，將這兩種技術(shù)有效結(jié)合在一起，可以達(dá)到更加完善的技術(shù)效果和應(yīng)用效果。首先無人機(jī)遙感技術(shù)的成本比較低，操作起來方便快捷，風(fēng)險性小，安全性高，應(yīng)用的范圍比較廣泛且效果良好。其次，無人機(jī)遙感技術(shù)有空中、地面、數(shù)據(jù)處理三個部分，這三個部分的有機(jī)結(jié)合能夠更好地進(jìn)行監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)分析，從而提高監(jiān)測效率和效果。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

無人機(jī)技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)初，最早應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。由于受到技術(shù)方面的限制，無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展比較緩慢，并且長期沒有實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用，沒有擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。在現(xiàn)代化技術(shù)高速發(fā)展的今天，我國無人機(jī)技術(shù)的也得到了快速的發(fā)展與提高，除了在軍事領(lǐng)域中取得了良好的作用效果，獲得了巨大優(yōu)勢之外，還將無人機(jī)技術(shù)引入到測繪和科研等方面。與世界發(fā)展水平相比，我國無人機(jī)技術(shù)雖然仍然存在一定的局限性和落后性，但是正在逐漸走向成熟，逐漸朝著世界先進(jìn)水平而不斷努力。當(dāng)前，無人機(jī)技術(shù)和遙感技術(shù)結(jié)合迅速發(fā)展起來，并且在許多領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，紅外線技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、多光譜技術(shù)等都實(shí)現(xiàn)了在無人機(jī)遙感技術(shù)當(dāng)中的應(yīng)用，并且具有高度的實(shí)際應(yīng)用價值。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)的特征

無人機(jī)遙感技術(shù)不僅能夠進(jìn)行影像的拍攝和獲取，還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和分析處理，這與傳統(tǒng)的影像技術(shù)和效果是大不相同的。在實(shí)際應(yīng)用中，無人機(jī)遙感技術(shù)可以進(jìn)行測繪工作，利用相機(jī)技術(shù)和傳感等技術(shù)來完成一定區(qū)域內(nèi)的測繪工作，具有低成本、高精度、廣范圍的特點(diǎn)。

無人機(jī)遙感技術(shù)的另外一個特征就是對于測繪數(shù)據(jù)有關(guān)具體信息的分析和處理功能。無人機(jī)遙感技術(shù)擁有比較強(qiáng)大的測繪系統(tǒng)，它所測繪出來的圖像、數(shù)據(jù)等信息有著比較高的準(zhǔn)確度和分辨率，并且能夠利用極短的時間完成整個區(qū)域周期的測繪工作，同時還能實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析與處理，這是其他技術(shù)所無法達(dá)到的功能[2]。另外，無人機(jī)遙感技術(shù)所測繪出的圖像和獲得信息有著一定的實(shí)效性，其真實(shí)程度相對比較高。

5 無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害檢測中的應(yīng)用分析

5.1 快速測繪

無人機(jī)遙感技術(shù)具有快速測繪的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)測繪方式相比，無人機(jī)具有一定的靈活性，可以自如地在空中飛行，并且飛行速度、高度等都可以進(jìn)行實(shí)時操控，此外，無人機(jī)飛行速度比較快，可以利用更少的時間拍攝更多更真實(shí)的圖像，同時還可以對某一特定地區(qū)進(jìn)行多次重復(fù)的拍攝，獲取更多的資料以及信息。通過這種方式就可以實(shí)現(xiàn)對發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)進(jìn)行實(shí)時動態(tài)的監(jiān)測，提高監(jiān)測效果，確保災(zāi)區(qū)災(zāi)情在可控范圍之內(nèi)。另一方面，這種監(jiān)測方式通常不會受到災(zāi)區(qū)惡劣環(huán)境的影響，可以在小阻力的情況下進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測[3]。以魯?shù)榈貐^(qū)地震災(zāi)害的監(jiān)測為例，就采用了無人機(jī)遙感技術(shù)。該無人機(jī)拍攝的速度為72次/s，拍攝的精度高達(dá)40mm，取得了良好的監(jiān)測效果。無人機(jī)具有比較強(qiáng)的可操控性，并且操作簡單快捷，有關(guān)工作人員只需要花費(fèi)一小部分時間就可以完全掌握無人機(jī)操控技術(shù)，進(jìn)行災(zāi)區(qū)的現(xiàn)場測繪與監(jiān)控。當(dāng)工作人員完成了測繪工作之后就可以將圖像等信息傳達(dá)到地面部分，進(jìn)行接下來的數(shù)據(jù)分析、處理等工作，另外通過無人機(jī)所拍攝的圖像可以真實(shí)清楚地看到災(zāi)區(qū)全方位的災(zāi)情圖，從而快速幫助有關(guān)人員了解災(zāi)區(qū)狀況和災(zāi)情程度，以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況制定救援方案，采取一系列的救援措施。由此可見，無人機(jī)遙感技術(shù)的測繪技術(shù)對于地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測作用是不容忽視的。

5.2 地質(zhì)災(zāi)害排查測評

通過無人機(jī)遙感技術(shù)可以快速獲得災(zāi)區(qū)的圖像，對于圖像數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和處理就可以得到全方位的災(zāi)區(qū)圖片，展示出真實(shí)的災(zāi)區(qū)現(xiàn)場情況。因此無人機(jī)遙感技術(shù)可以作為地質(zhì)災(zāi)害排查測評的重要依據(jù)。通過無人機(jī)遙感技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測時，再通過GIS技術(shù)對災(zāi)區(qū)的破壞程度、地質(zhì)條件、傷亡人數(shù)、氣候預(yù)測等信息進(jìn)行專門的繪制，并進(jìn)行信息分析，通過這種方式就可以實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害的測評，確定災(zāi)害狀況、災(zāi)害等級、災(zāi)害類型、發(fā)生災(zāi)害次生的可能性等信息。這些信息的獲取和分析將有利于救援工作的開展，有利于實(shí)現(xiàn)救援資源、救援方式、救援人員的合理優(yōu)化配置。

5.3 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中的應(yīng)用

近幾年來我國開始使用無人機(jī)遙感技術(shù)來進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測工作，通過對無人機(jī)所獲得的各種信息、圖像等數(shù)據(jù)可以有效完成對地質(zhì)問題、生態(tài)問題等方面的監(jiān)測，并且預(yù)測災(zāi)害程度以及所產(chǎn)生的影響。例如，對礦區(qū)災(zāi)害的監(jiān)測就可以采用無人機(jī)遙感技術(shù)。利用無人機(jī)可以進(jìn)行礦山災(zāi)情的圖片拍攝，進(jìn)行災(zāi)區(qū)測繪工作，同時通過對傳遞的數(shù)據(jù)等信息的詳細(xì)分析可以自動計(jì)算土方量，從而能夠有效幫助礦區(qū)進(jìn)行安全的生產(chǎn)工作和轉(zhuǎn)移工作。

5.4 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急中的應(yīng)用

當(dāng)某一地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的情況下，就非常容易出現(xiàn)信息中斷、交通破壞等現(xiàn)象，因此在這種情況下最為重要的工作內(nèi)容就是獲取災(zāi)區(qū)的真實(shí)、詳細(xì)的現(xiàn)場信息。利用無人機(jī)技術(shù)可以打破傳統(tǒng)的測量模式，通過對無人機(jī)的操控就可以實(shí)現(xiàn)對災(zāi)區(qū)現(xiàn)場的圖片獲取、進(jìn)行現(xiàn)場測繪，以及災(zāi)情的預(yù)測等，可以第一時間將災(zāi)區(qū)的信息數(shù)據(jù)傳遞到外界。除此之外，無人機(jī)傳感技術(shù)還可以對災(zāi)情進(jìn)行進(jìn)一步的分析與處理，預(yù)測潛在的危險或者可能發(fā)生的次生災(zāi)害，從而為有關(guān)專家制定救援方案和災(zāi)害應(yīng)急方案提供真實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，防止災(zāi)害的進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大。

6 結(jié)論

在地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測應(yīng)用中，無人機(jī)遙感技術(shù)體現(xiàn)出了高速度、高精度、高靈活度、高真實(shí)度等特點(diǎn)，可以及時準(zhǔn)確地進(jìn)行災(zāi)害監(jiān)測，傳遞災(zāi)害數(shù)據(jù)信息，并且具有較高的安全性，為人們進(jìn)行災(zāi)區(qū)的監(jiān)測控制提供了便利。在未來的發(fā)展過程中，無人機(jī)技術(shù)將會實(shí)現(xiàn)質(zhì)量更佳的數(shù)據(jù)采集，無人機(jī)飛行功能和抗氣流的功能將會得到進(jìn)一步提高，從而更好地造福于人類社會。