分析無人機(jī)傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害三維可視化中的應(yīng)用

金 輝

（重慶一三六地質(zhì)隊(duì)，重慶 渝北 401147）

在現(xiàn)代化建設(shè)中，工程建設(shè)的數(shù)量以及規(guī)模均在持續(xù)性的增加，而大規(guī)模的工程建設(shè)雖然實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化發(fā)展，但是對地質(zhì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境等造成了嚴(yán)重的破壞，所以地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的頻率在不斷的提升，災(zāi)害規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大。從我國近年來的災(zāi)害分析來看，地震、滑坡、泥石流等災(zāi)害的發(fā)生日漸頻繁，而針對災(zāi)害的安全隱患排除和救援工作開展卻沒有想象的順利，主要的原因是部分地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，會出現(xiàn)頻繁的二次災(zāi)害，這影響了安全隱患排除和救援的效率和安全。從安全隱患排除和救援實(shí)踐來看，要實(shí)現(xiàn)安全隱患排除和救援效果以及效率的提升，準(zhǔn)確掌握區(qū)域地質(zhì)資料非常必要，而無人機(jī)傾斜攝影可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的三維可視化，這能夠?yàn)榘踩[患排除和救援工作提供重要的幫助。以下是對無人機(jī)傾斜攝影在地質(zhì)災(zāi)害三維可視化應(yīng)用中的具體分析。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

利用無人機(jī)傾斜攝影實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害三維可視化，需要構(gòu)建完整的系統(tǒng)，只有在完整的系統(tǒng)中，具體的工作開展才會更加的順利。就系統(tǒng)的具體構(gòu)建來看，主要包括了兩大部分。

第一大部分是無人機(jī)系統(tǒng)。在具體的工作中，無人機(jī)的作用十分顯著，所以構(gòu)建完整的無人機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)實(shí)意義顯著。就無人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)建來看，主要的內(nèi)容如下：1） 動力系統(tǒng)。無人機(jī)的傾斜拍攝需要持續(xù)進(jìn)行，而無人機(jī)的具體工作需要有持續(xù)的動力支持，如果失去動力，不僅其工作無法實(shí)施，飛行也會停滯，所以需要對無人機(jī)的動力系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)。2）控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)建設(shè)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對無人機(jī)工作的具體控制，比如數(shù)據(jù)的采集，飛行路線規(guī)劃等。通過控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，無人機(jī)的最終利用效果會提升。3） 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是無人機(jī)工作的核心系統(tǒng)，其是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集工作的關(guān)鍵，所以在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，不僅需要拍攝設(shè)備，更需要存儲設(shè)備等。4） 應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)。在無人機(jī)的具體工作中，會遇到突發(fā)性事件，為了避免工作狀態(tài)停止，需要對無人機(jī)進(jìn)行應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以此來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定和持續(xù)。

第二大部分是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。雖然在上文中提到無人機(jī)系統(tǒng)會包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但是采集系統(tǒng)具有相對的獨(dú)立性。就獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，其建設(shè)需要重視3 方面的內(nèi)容：1） 采集數(shù)據(jù)的設(shè)備準(zhǔn)備。設(shè)備是數(shù)據(jù)采集的重要工具，如果缺少該工具，采集工作無法完成，所以需要準(zhǔn)備采集數(shù)據(jù)的設(shè)備。2） 數(shù)據(jù)校驗(yàn)設(shè)備。在數(shù)據(jù)采集的過程中，受外力的影響，無人機(jī)的具體狀態(tài)會發(fā)生變化，在狀態(tài)改變的情況下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性會發(fā)生變化，所以在無人機(jī)狀態(tài)改變的時(shí)候，校驗(yàn)設(shè)備會對數(shù)據(jù)采集進(jìn)行調(diào)整和校驗(yàn)，這樣保證了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性。3） 數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的建設(shè)。存儲系統(tǒng)的主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的存儲，其對于數(shù)據(jù)利用有著重要的意義。所以為了保證數(shù)據(jù)的完整，存儲系統(tǒng)的空間要大，存儲的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化也要提升。

2 數(shù)據(jù)采集、處理與分析

數(shù)據(jù)采集、處理與分析是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)利用的重要環(huán)節(jié)，所以需要對這些內(nèi)容進(jìn)行具體的分析。以下是基于實(shí)踐總結(jié)的對數(shù)據(jù)采集、處理與分析的具體討論。

2.1 數(shù)據(jù)采集

地質(zhì)災(zāi)害三維可視化的重要依據(jù)是數(shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)采集的重要性不言而喻。以某次地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的無人機(jī)傾斜攝影三維可視化為例進(jìn)行分析：此次無人機(jī)的航攝區(qū)域內(nèi)最高海拔是460m，最低海拔則為250m。海拔相對高差為210m，具體的航拍范圍約為400mX600m。在拍攝的時(shí)候，天氣為多云的狀況，拍攝的時(shí)間集中在上午的九點(diǎn)半到十一點(diǎn)半之間。無人機(jī)的傾斜攝影航線按照矩形登高進(jìn)行設(shè)計(jì)，航拍的高度與地形的最高點(diǎn)有200m 的海拔差距，按照相機(jī)內(nèi)的方位元素進(jìn)行計(jì)算，地面的分辨率設(shè)置地面分辨率設(shè)置范圍為3.5cm～7.2cm。由于災(zāi)害區(qū)域的高差大，而且地形坡度比較的陡，所以為了盡快的進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取，采用了66%的旁向重疊以及80%的航向重疊進(jìn)行拍攝。在拍攝中形成的數(shù)據(jù)文件通過存儲設(shè)備進(jìn)行了自行存儲。

2.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是數(shù)據(jù)采集之后需要做的重要內(nèi)容。就實(shí)踐分析來看，數(shù)據(jù)處理主要分為三部分：第一部分是數(shù)據(jù)整理。為了對區(qū)域?qū)崨r有更加清楚的了解，無人機(jī)會盡可能多的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所以最終獲得的數(shù)據(jù)資料非常的豐富。這些資料存在著一定的混亂性，所以需要對其進(jìn)行整理。具體的整理主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。數(shù)據(jù)分類之后，同類型數(shù)據(jù)在相同的數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲，以待接下來的應(yīng)用。

第二部分是進(jìn)行數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析。從實(shí)踐研究可知，雖然在每一個采集點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息是獨(dú)立的，但是不同采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息資料是存在關(guān)聯(lián)性的，所以在數(shù)據(jù)分類完成之后，接下來的重要工作辨識進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析。通過關(guān)聯(lián)性分析，相關(guān)數(shù)據(jù)會被整合到一起，而利用這些數(shù)據(jù)資料，地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的基本地質(zhì)情況會有初步的顯現(xiàn)。

第三步是基于數(shù)據(jù)之間的關(guān)系確定具體因素的相互影響。從三維可視化的具體分析來看，可視化的效果與可視化效果與數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有密不可分的關(guān)系，所以在初步確定數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的時(shí)候，需要通過數(shù)據(jù)分析模型進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)影響的分析，這樣可以構(gòu)建出更加全面、有效的三維可視化數(shù)據(jù)模型。

簡單來講，數(shù)據(jù)處理工作是地質(zhì)災(zāi)害三維可視化的重要環(huán)節(jié)，如果數(shù)據(jù)處理存在缺漏，最終的可視化效果也會大受影響，所以需要對數(shù)據(jù)處理的過程進(jìn)行全面的了解，還需要對過程細(xì)節(jié)進(jìn)行一步步的強(qiáng)調(diào)。

2.3 精度分析

基于數(shù)據(jù)處理的結(jié)構(gòu)構(gòu)建三維可視化模型，還需要做重要的一項(xiàng)工作就是進(jìn)行精度分析。所謂的精度分析具體指的是對數(shù)據(jù)精度以及對模型的表現(xiàn)精度進(jìn)行分析。從實(shí)踐研究的角度來看，數(shù)據(jù)精度的分析主要的目的是確定數(shù)據(jù)的精度能都滿足可視化模型的構(gòu)建要求，因?yàn)楫?dāng)精度要求不達(dá)標(biāo)的時(shí)候，可視化模型的具體利用效果會大打折扣，此時(shí)對地質(zhì)災(zāi)害區(qū)的具體了解效果也會弱化。所以需要對數(shù)據(jù)精度進(jìn)行分析。模型的精度分析主要強(qiáng)調(diào)的是模型的表現(xiàn)效果，三維可視化模型的精度與其可視化整體程度有顯著的關(guān)系，精度越高，表現(xiàn)的資料越清楚，人們對災(zāi)害區(qū)域的掌握越詳細(xì)，基于詳細(xì)的資料，安全隱患排除和救援計(jì)劃的制定和實(shí)施也會更加的有效。

總的來講，精度的分析對于三維可視化模型的具體應(yīng)用有突出的意義，所以對精度分析的方法、技術(shù)以及理念和原則進(jìn)行全面的討論與分析，這對于實(shí)踐的幫助非常的大。

3 結(jié)語

綜上所述，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后，進(jìn)行災(zāi)害安全隱患排除和救援首先要考慮的是災(zāi)害區(qū)的安全，否則不但安全隱患排除和救援無法有效實(shí)施，還會引發(fā)新一輪的災(zāi)害。所以在地質(zhì)災(zāi)害的安全隱患排除和救援中，獲取區(qū)域地質(zhì)資料有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。無人機(jī)傾斜攝影能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害區(qū)域的基本資料進(jìn)行收集，還能夠基于基本的資料均實(shí)現(xiàn)區(qū)域的三維可視化，這于區(qū)域情況分析與研究有重要的意義，對區(qū)域安全隱患排除和救援也有重要的指導(dǎo)作用，所以在地質(zhì)災(zāi)害安全隱患排除和救援中積極的進(jìn)行無人機(jī)傾斜攝影的利用現(xiàn)實(shí)意義突出。文章就具體的分析進(jìn)行討論，旨在指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害安全隱患排除和救援安全性的提升。