無人機航拍測量技術在防范地質災害領域的應用

趙忠亮

（三和數碼測繪地理信息技術有限公司，甘肅 天水 741000）

隨著近幾年地質災害發生頻率不斷提高，人們對地質災害防范工作也引起極大關注，特別是在地質災害測量勘查方面，做好這項工作才能夠獲取第一手資料，并為地質災害科學判斷和預防救援工作開展提供有力支持。而將無人機航拍測量技術應用到其中，就可以妥善解決傳統測量方式運用存在的數據不夠全面、精準性較差、工作效率低等問題，并在對獲取數據信息進行分析處理以后，所生成的地區直觀圖像信息，也為地質災害管控和有效處理奠定良好基礎[1]。本文聯系無人機航拍測量技術概念和特點，對無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中應用的操作流程進行細致分析，并從地質災害排查、地質災害監督、地質災害處理等方面入手，詳盡探討無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中的實踐應用，希望可以發揮參考作用。

圖1 無人機航拍測量圖

1 無人機航拍測量技術概念和特點

1.1 概念

無人機航拍測量技術主要是以無人機為空中平臺，并通過高分辨率數碼相機、紅外掃描儀、激光掃描儀等機載遙感設備，對相關測量信息進行有效獲取，然后利用計算機對圖像信息進行分析處理，并按照一定精度要求制作成為清晰直觀圖像，可以說無人機航拍測量是集成了高空拍攝、遙控遙測、視頻影像微波傳輸、計算機高效處理的一種新型技術。

1.2 特點

對無人機航拍測量技術進行應用，具有以下特點：①能夠開展低空作業，極大彌補了傳統航拍、衛生遙感等技術存在的不能及時采集有云覆蓋區域數據缺陷，所得數據信息也會更加全面；②采集速度非常快，將數碼相機作為傳感器，對有關數據進行采集，不僅速度非常快，而且圖像成型質量較高，其中地面分辨率可以達到20cm；③技術靈活性較高，無人機航拍測量技術應用，可以良好適應各種不同環境，在減少測量工作干擾的同時，也能更快更好完成實際測量任務；④工作成本較低，對無人機航拍測量技術進行使用，在一定程度上可以節約更多人力成本，并且開展數據采集、分析處理、生成圖像等工作，都是通過遙感設備、計算機等實現，整個工作效率比較高，相應對的成本也會急劇減少[2]。

1.3 工作原理

無人機運動主要是利用無線遙感技術和裝置進行控制，確保其按照既定軌道進行飛行運動。以往的無人機航拍測量技術僅僅對垂直角度的影像、圖片數據進行采集，隨著現代化技術的發展，無人機傾斜攝影測量技術逐漸開發和應用，實現多角度、全方位的測量和數據采集，方便對正側面圖像的有效性識別。在此技術支持下，可以同時按照若干個攝像頭，并使其開展交叉拍攝測量，保障數據信息采集的全面性和系統化，提高圖像采集標準，提高其應用價值。

一般情況下，無人機的動力系統選擇電池動力系統，可以使其在飛行中保持穩定性，減少振動對成像質量的影響。固定翼可以提高其續航市場，提高數據采集效率；旋翼可以保障其飛行安全性能，要結合實際的工作需求，選擇合適的無人機類型，確保其載重、續航時間、飛行速度滿足標準要求。

2 無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中應用的具體操作流程

2.1 確定航線和測量區域

考慮到大部分無人機飛行時間較為短暫，正常情況下為30min左右，這時候開展航拍測量工作，就要在開展之前對航拍區域加以確定，并且有針對性的進行區域精準劃分，以為測量航線、飛行時間和飛行次數科學合理安排奠定良好基礎。

具體實踐中，若測量區域范圍過大，為更好完成航拍測量任務，就可以分段開展區域測量工作，操作中也要注意在規定時間內完成航拍任務，以保證整個測量工作有條不紊完成，執行時還要嚴格按照確定飛行路線進行操作，以避免出現重復拍攝狀況。

2.2 科學布設航拍網點

在確定好無人機航拍測量區域以后，就可以對航拍網點進行布設，操作過程中，相關工作人員也要結合實際情況，對無人機航拍測量內容進行細致分析，并充分考慮各項可能影響工作開展因素，如：周圍環境，在網點布置時就采取有效措施對其加強控制，整個航拍過程也會更加合理和規范，并保證上傳數據信息真實和準確。甚至在開展工作之前，還可以根據布設網點和確定航線進行試運行，并根據得到結果對網點進行優化調整，在促進航拍測量工作更好展開的基礎上，所獲取信息數據質量也能得到有力保障[2，3]。

2.3 獲取實時地質圖像

大量實踐反映，地區在發生地質災害的時候，所在地區地質環境也會發生一系列變化，不僅加大了地質災害測量工作難度，還無法保證所得數據信息精準度，這時依托無人機航拍測量技術，就可以直接通過無人機和搭載遙感設備，對相關數據信息進行快速、精準獲取，所形成的地區直觀圖像信息，也能為地質災害監控、處理提供有力支撐，特別是在發生地質災害以后，只需要指揮無人機進入災害區域，對實時圖像進行拍攝和上傳，就可以通過得到影像資料，有效把握地質災害區實際狀況，并在細致分析影像當中，對地質災害防治進行科學規劃。

2.4 建立三維立體模型

三維立體建模是地質災害勘查中的一項重要內容，不僅可以提高測量工作精準度，還能幫助相關人員更好掌握地質災害現場情況。

實踐中，需要借助傾斜航拍技術，對不同角度的影像數據進行獲取，甚至還可以通過調整測量長度、坡度、坐標等，更加客觀的觀察災害區，并進一步放大局部區域情況，涉及到的勘察內容也會變得更加豐富。另外，在構建三維立體模型過程中，還可以對正射影像進行充分利用，通過修復處理以后，影像也會體現出高精度特點，在幫助相關人員更加直觀了解地質災害實地情況基礎上，也能為決策規劃、執行和執行提供有力依據。

2.5 數據獲取與處理

在測量數據獲取上，無人機航拍遙感需要在飛行下落以后，再對測量數據進行二次下載，無法達到地質災害應急救援工作需要，還要保證測量數據得到及時上傳和處理，操作中可以依托無人機平臺，并通過傳感設備、超視網絡等實現數據高速傳遞，甚至還可以采用編碼或壓縮方法，使數據上傳速度進一步提升，在確保提交測量數據快速生成成果的同時，數據及時上傳和處理需求也能得到有效滿足。并且對測量數據進行處理，需要對影像重疊度低、圖片數量較多、傾斜角較大等問題引起高度重視，特別是在影像配比自動化連接、匹配上面，可以充分利用無人機低空影像數據處理軟件，實現航拍影像數據自動化處理，然后再對影像參數進行優化和完成DOM/DEM制作[3]。

3 無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中的實踐應用分析

地質災害的影響因素包含很多類型，其中有地裂縫、崩塌、山體滑坡等因素下，導致地質強烈運動或者環境劇烈變化等現象。

在對地質災害進行調查、防范處理時，需要利用遙測技術、地面調查手段等對地質災害的數據信息進行全面性采集和分析，以便對目標區域的巖層信息、水文條件等進行全面性測繪分析，以便掌握該區域的地質特征，以便為地質災害類型、受損程度判斷工作提供依據，以便采取針對性和有效性的地質災害防范措施，減少地質災害發生幾率，降低其危險性。無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中進行實踐應用，涉及到的內容有：

（1）地質災害排查，從地質災害排查角度入手，對無人機航拍測量技術應用進行分析，就可以充分利用無人機測量快速、靈活等特點，在較短時間內得到所在區域地質災害相關信息資料，并且透過這些數據信息，也能更好掌握測量區域實際狀況，操作中還可以引入地理信息系統，不僅可以實現地質災害發生區域精準定位，還能夠為預測、救援工作科學展開奠定良好基礎；

（2）地質災害監察，通過無人機航拍測量技術，可以對地質災害區域實施動態性監測，并根據前后所得測量圖像信息，精準預判地質災害區域變化情況，特別是針對一些不穩定地區，很可能會出現災害頻次增加情況，這時候就可以對這些地區進行持續性監察工作，并根據無人機反饋的相關數據信息，快速生成災害地區三維模型，然后將相關數據輸入到模型當中，可以得到精度較高的數字地圖，還可以利用軟件自動化處理功能，對影像實施細化制作，可以更加準確的顯示地區地質災害信息，經過前后對比分析以后，也能對整體災害發生情形進行有效預測，不僅可以為地質災害預防、處置提供可靠依據，還能將災害可能帶來影響降至最低；

（3）地質災害處理，在地區發生地質災害以后，附近公路、通訊、電網等很可能會出現損壞情況，并對信息傳遞和應急救援帶來極大影響，這時候開展地質災害應急處理工作，就可以依托無人機航拍測量技術，對需要得到災害數據信息進行有效獲取，并且該項技術應用不易受到外界環境因素影響，既能夠滿足持續性工作要求，又能夠保證得到數據信息質量，在對無人機獲取影像信息進行分析和整合以后，就可以有針對性的開展應急救援工作，并對地質災害再次發生情況進行有效監控，災害所帶來的影響也會控制在一定范圍以內。

（4）現場調度指揮。在地質災害防范處理中，利用無人機航拍測量技術，可以把測量獲得的實時圖像數據進行綜合整理，傳輸到指揮中心，工作人員結合接收到的圖像信息數據開展全面深度的分析工作，以便對地質災害進行全面性掌握，制定針對性的防控措施，為地質災害防控工作的高效性開展提供現代化技術支持，提高地質災害處理能力和效果，減少地質災害出現幾率，保障人們對生命、財產安全，助力災害信息采集系統的高效化運轉。

（5）災情信息處理分析。在提取地質災害信息后，需要對其進行科學合理化處理，如信息篩查、去噪、提煉等，以便結合實際的工作需求，對災情信息進行指向性處理、整理和分析。工作人員要結合無人機航拍測繪采集的數據，展開全方位、多角度的數據信息評估工作，以便對地質災害區域進行層次化劃分，按照災害破壞范圍、程度等指標將其劃分為三個等級。利用測繪影像解釋功能，對地質災害類型進行探究，并利用科學運算公式對不同區域地質類型具體范圍進行精準性計算，對受損程度進行系統性、動態性評估預測，在此基礎上評估災害程度。同時工作人員需要對周邊的整體生態環境屬性進行全面性分析，掌握其自我調節能力和恢復能力，對于那些受損程度較低、可以自行修復的區域信息進行刪減，提高地質災害防范措施的針對性和精準性，提高工作效率；利用無人機航拍技術對剩余的信息數據進行精準化識別，去除準確度較低的數據，并利用邊緣模糊化功能，對具體的地質災害區域進行精準定位，同時在該區域開展針對性信息識別，掌握更加精準的數據，幫助工作人員對災害類型進行科學性識別與判斷；然后利用正向映射技術對數據信息進行處理，并形成高程模型成像，對相關信息進行重復性比較分析，對邊緣模糊信息進行刪減，實現信息數據的預處理，為地質災害防范工作的高效性開展提供更加精準化與針對性的數據依據。在比例尺的支持下，對完成預處理的數據信息進行二次確認，使其轉化為數據域、熱紅外等數據，為地質災害區域成像提供參考，在圖像顯示功能的支持下，把DEM數據在屏幕上進行投放，利用人工翻譯功能實現對地質災害的分類處理；在此基礎上對潛在的地質災害破壞源進行精準識別，明確災害類型，利用定位功能對影像結果進行全面性分析，形成地質災害防范措施，對地質災害的防范處理提供專業指導；在無人機航拍技術支持下，構建地質立體模型，推進地質保障服務，二次注冊地理坐標，實現地質災害測繪圖像分析處理效果，保障地質災害的防范處理工作的高效開展。

（6）地質物理勘查方法。在對地質災害進行勘察時，往往利用高密度電阻率法進行勘查，這是一種物探法。在具體實施中，主要是利用專業儀器設備對相關區域范圍內的巖土體進行勘探，以便對其導電數值進行全面性、精準性收集，這樣一來可以對該區域垂直、水平方向的電性變化情況進行直觀化反映，工作人員能夠結合采集的相關數據信息展開深度分析，對兩類數據之間的差異性展開探究，以便對該區域地質情況進行全方位、多角度的認知，為目標范圍內潛在的地質災害隱患風險進行精準定位，這樣就可以在開展地質作業時，精準的避開風險區域，減少地質安全事故的發生幾率，保障工作人員的人身安全；此外還有一種淺層地震法，可以利用智能化技術設備對目標區域的地震波進行真實性模擬，并在專業技術的協助下激起地震波，在此過程中安排專業人員對地震波在底質層范圍內的傳播規律進行動態性觀測和記錄，助力地質勘查作業的高效性開展，幫助工作人員對目標區域斷層、空洞等風險進行深度分析和掌握。

4 結語

本文是對無人機航拍測量技術在防范地質災害領域中應用的分析，隨著社會經濟不斷發展和生態環境日益惡化，各地區發生地質災害的頻率也不斷增加，并對生態環境和人們安全構成極大威脅，加強地質災害防范工作十分有必要。而將無人機航拍測量技術應用到防范地質災害領域當中，就可以對地質災害區域實際情況進行全面細致把握，并為地質災害排查、監控和處理奠定良好基礎，地質災害發生所帶來的不良影響也會降至最低，并助力地質災害防范水平進一步提升。實踐中要取得這一理想效果，除了要對無人機航拍測量技術有一個正確認知以外，還要對具體應用流程和操作要點進行準確把握，只有這樣才能充分發揮無人機航拍測量技術優勢特點，并促使地質災害防范能力提升。