無人機影像在地質災害調查中的應用

周全通

（江西省地質礦產勘查開發局九一二大隊，江西 鷹潭 335000）

無人機具有靈活、快速、廉價等優勢，可以深入到人們無法進入的位置進行地質災害調查。隨著技術的發展，無人機影像技術正在變成地質災害調查工作中的重要手段，可以幫助技術人員充分了解當地的地質情況[1]。

1 無人機影像概述

無人機就是無人駕駛的，可遙控或者自動飛行飛行器，其優勢在不同的方面都有體現。利用無人機搭載影像設備，能在很多人類不容易到達的地方錄制影像資料，并且隨著影像技術的提升，很多無人機搭載的影像設備都具備很高的清晰度，能滿足專業影像的大比例、高清晰度的要求[2]。目前，無人機影像技術已經能滿足災害地區拍攝的需要，并且在起降的過程中，并不會有太多的限制條件，無論是穩定性還是經濟性，都比傳統的地址災害影像調查效果更好。同時，由于災害地區的特殊地貌和氣候條件的影響，多數時候會處在人無法達到的位置，利用無人機進入，能避免出現拍攝死角。同時，很多無人機具有非常強的自動化水平，可以搭載不同的傳感器，利用影像、紅外等方式能作出不同領域的自動化調查，深入研究地質災害的影響，確保后續的研究和救援工作順利進行。

2 無人機在地質災害中的優缺點

2.1 無人機的優勢

使用無人機最直接的優點在于成本非常低，很多無人機不需要駕駛員，而且是機體的體積和質量都比較小，易于運輸和存放[3]。在部署上，具有全天候、全時段作業的優勢，能夠深入危險地區作業，最大幅度上避免了人員傷亡。無人機可以深入到惡劣的飛行環境中，只要程序設計合理、遙控人員穩定，無人機在空中滯留的時間就不會太長。在維護上，無人機依靠自身簡單的構造也有維護成本低的優點，操作人員的訓練成本也比較低，只需要學習一定的理論知識和應用知識就能順利完成對無人機的操控。

2.2 無人機的缺陷

使用無人機進行地質災害影像調查時，飛行的過程中容易受到其他無電線信號和人員因素的干擾，如果發生比較嚴重的電磁干擾，那么無人機飛行就會產生嚴重的事故。其次，如果需要測量的數據量比較大，或者傳輸系統受到了干擾，無人機的操控系統也會有一定的延遲性，影響救援和調查的速度[4]。

3 地質災害調查中的無人機影像技術

3.1 影像獲取技術

在地質災害中發揮作用的飛行設備非常多，包括飛行器平臺、動態差分GPS、光譜成像儀、激光掃描儀、數碼相機等等。無人機設備是在應用中，能夠實現地質災害調查的設備多樣化，并且軟件系統也比較豐富，包括圖像處理軟件、GIS系統、飛行系統等等。另一方面，無線網絡通信系統和衛星通信系統也是無人機操控的重要支撐，使用飛行系統可以將設備運送到預定好的位置，并且根據地質災害調查的需要，針對性地進行拍攝等工作。無人機的飛行系統能對航線進行規劃工作，以及記錄無人機飛行過程中的各方面情況，包括飛行姿態、航程、黃臺等等，所有數據都會向地面信息系統同步[5]。地面系統則能夠針對接到的信息數據，對飛行路線優化，以及接收無人機發出的影像資料。

在調查中的過程中，調查人員只需要根據地質災害調查的需求來選擇相關設備，保證影像的質量并且保證圖像獲取的速度，有效調查地區的各方面情況。也能確保后期利用這些數據來進行地區調查，了解地質災害發生的原因。

3.2 數據處理技術

對地質災害進行調查的工作中，無人機并不會搭載測量型數碼相機，所以拍攝影像是就會出現鏡頭畸變的問題，為了保證圖像的可用性，就需要在拍攝過程中對畸變參數作出調整，以便快速獲得地質災害的數據信息，為災害調查和救援提供保障。在對數據處理的過程中，調查人員需要對無人機系統影響下的影像資料作出針對性處理，例如統一圖像的色彩和光線，處理好地質災害應當向，確保影響匹配中的穩定性。并且，調查人員也要全面、深入把握飛行控制系統的功能和作用，以及準確記錄地質災害信息數據。對地質災害信息建立數字化高程模型，配合現代技術手段，合理改正所有的影像資料中傾斜和投影方面的問題，完成不同數字正射影響的拼接工作，在規定的范圍內完成科學化的剪切，獲取地址災害的數字正射影像圖。

為了提升影像匹配的精確性，可以采用同名點匹配的方式，讓影像匹配的搜索范圍縮小，確保匹配精度。在完成同名點匹配之后，調查人員就可以根據地區各方面的實際情況，進行自由平網差。之后，再向地圖內加入控制點數據、坐標信息等等，確保精確完成絕對定向。在進行處理的過程中，針對地址再黑數據的后期處理工作必須要主義空中三角測量控制，必須要對地區地址災害影像做好針對空中的三角測量加密工作，利用地面的控制點，來對地址災害進行調查，獲得一系列影像資料，以及獲取地址災害整個調查范圍內各個方面的加密點的云數據。

3.3 地質災害解譯

地址災害的解譯工作就是利用無人機影像，通過人工判斷和解譯構建等遙感解譯方式，解譯人員的水平、無人機影響資料的質量，都會關系達到解譯工作的完成水平。對此，解譯人員需要使用理論知識和技術手段，結合解譯資料和無人機影像來規范化地進行地質災害的解譯工作，以保證解譯范圍的全面性，并且利用標準化的工作流程有效控制解譯工作的誤差。通過完成解譯工作，能夠構建地址災害的三維模型，了解災害的立體形象和特征，并且模型也具有可測量性。未來，技術人員還可以利用數據對災害進行二次挖掘，不斷完善解譯工作。

4 無人機影像技術在地質災害調查中的案例分析

4.1 案例簡介

在《昆明市滇池東岸關停礦區地質環境恢復治理示范工程城市生態綠地潛在地質災害消除、高陡邊坡復綠及功能提升》項目中，礦山開采形成的邊坡高差大，坡度大，對地質災害現場調查及地形測繪帶來非常大的難度。為此，負責人員選擇了無人機影像技術來彌補項目實地勘察的不足。

4.2 項目實施步驟

該項目的過程包括航攝分區、航攝實施、后期影像處理、影像質量檢查、影像再處理。確定采用無人機影像技術后，工作人員針對平均海拔、地貌特征等因素對航攝區域進行了部署，分區如下表。

航攝的實施步驟為：無人機根據計劃進入場地，然后進行設備的調試工作。在完成航攝儀的鏈接工作后，在對設備進行通電檢查，排除可能存在的故障。之后為適應現場的地理等情況，以及對地質災害的勘察要求，還要做好正式作業和準備工作，進駐測區之后先完成一段試飛，然后調試影像的航測參數。作業的過程中，也要及時調整無人機的飛行數據，并且根據歷史數據進行比對，確定無人機的理想工作狀態。

在對分區完成航攝之后，需要立即將資料儲存在電腦上，并且在云端備份，在對質量檢查的過程中，首先需要檢查影像資料的重疊程度，根據坐標數據確定平均基線長度和平均航線之間的間隔。以及像片進行宣傳檢測工作，在相鄰兩張像片的基礎上，選擇同一個標志物，兩個像片的標志物重合之后確定像片邊緣夾角的大小，以此確定像片的旋角，在對影像質量檢查時，采取目視的方法，對每個像片的層次、色彩和缺陷等問題進行檢查。之后的圖像處理工作中，利用光束評查計算來完成空中的三角測量，確定加密點的高程、平面位置等信息。

4.3 無人機影像信息解譯

解譯工作以無人機的勘察結果作為基礎，根據待檢查區域的具體資質、資料來對地質災害進行詳細分析。本工程中，主要進行無人機航拍得到的正映射圖像解譯，通過在室內使用無人機交互解譯的方法，獲取目標區域的地質災害詳細資料。由于地物差異的變化，解譯地物影響特征也會出現明顯的差異，所以工作人員可以根據這一特征來對地物進行識別和判斷，根據工作人員的解譯結果，正確評估分區滑坡的地質災害問題，并且對滑坡位置的微地貌變化進行了評估，確定可能會對公路造成威脅。

5 結束語

無人機技術在地質災害中發揮著巨大的作用，通過使用無人機影像技術，能夠對一些特殊地區進行勘察，并且根據無人機影像來確定可能造成的地質災害風險。未來，仍然需要繼續做好無人機影像技術的開發工作，提高地質災害調查效率。

表1 航攝實施數據