無人機在地質災害調查中的應用

張遙

（貴州省地質礦產勘查開發局114 地質大隊，貴州 遵義 563000）

0 前言

在當前信息化時代的背景下，計算機、攝影等技術也在快速的發展中，無人機的應用能夠在最短時間內獲取到最準確的地表信息以及三維地表的形態，將其應用在地質災害調查中有十分重要的現實意義。

1 無人機技術的特點

1.1 無人機測繪的先進性

通常，無人機建模是以無人機為主要載體，以攝像頭和其他傳感器設備（如負載、狹窄區域、低海拔和高精度測量與工作區域映射）為基礎的。與人工監測相比，更適用于近年來的災害監測。由于成本低廉，3S 技術發展迅速。這也促進無人機技術取得進步，例如飛行、定位、快速處理和遙感圖像采集。

1.2 對測繪數據的處理

無人機采集的數據主要是遙感數據，具有時間短、空間分辨率高、功能強大的特點，時間測繪數據處理主要是圖像處理數據。按照針對無人機技術的特點，圖像數據處理主要包括：空間三級加密、校正、圖像匹配以及預處理等。

1.3 國內的發展現狀

在我國，無人機主要用于軍事領域已有很長時間，主要用于精確打擊、命令控制和偵察警告。近年來，土木工程和商業無人機已逐步開發和應用，主要用于地理測量、農林監測、土地監測和生態環境保護。2014 年8 月地震后，高速3D 建模技術首次用于地質災害的緊急救援，為救援提供有力的支持。

2 應用無人機的優勢

與其他遙感應用不同，地質災害的遙感需要按照一些災難的地質原則和形態特征來認識災害。通過解釋顏色、色調、紋理等來直接確定災害機構，并且還有必要對地震引起的二級地質災害加以重視。在對地質災害調查的調查中，在這個過程之后，在災害中的次要地質災害應該得到改善，二次地質災害可分為沉積型、湖泊型、碎屑流動型，塌陷型和滑坡式。由于無人機飛行高度相對較低，圖像分辨率較高，可以對成像數據進行填充，也可以進行人機交互，可以在計算機上進行地質災害調查，因此，及時收集和傳輸災難信息已成為當務之急。傳統的衛星遙感和載人飛機受成本和氣候的限制，在某些條件下無法獲取數據。無人機可以克服復雜的地形和天氣，并且還可能免受到高海拔、高輻射和高風險等區域的影響。這樣，可以滿足各種災難監視和評估需求。

3 無人機影像的應用現狀

3.1 案例簡介

在地區的水系發展中，為充分利用當地水資源，地方政府積極開展水電建設項目工程，所在地區植被茂密、交通不便給整個項目的地質災害調查帶來巨大的挑戰。考慮到這一點，項目經理決定使用無人機成像技術來彌補現有現場調查的缺點。

3.2 實施步驟

在確認項目采用無人機攝影技術后，工作人員應嚴格按照計劃進行拍照，確定飛行區域，確定運輸區域；連接完成后，啟動設備，判斷設備是否正常按照通電檢查結果，設備出現故障；為確保工程安全，無人機影像技術能更好地適應地質災害，具有一定的優勢，需要為正式運行做好準備，因此進入測量區域后，提前進行飛行試驗，然后再進行測試和正式測量。按照試驗結果，確定圖像高程系列參數和圖像高程系列參數；在操作過程中，無人機的飛行數據在時間上調整，并且按照歷史數據的比較結果確定無人機的最佳工作狀態，以確保整個航拍的順利完成。在這個項目中，工作人員將在拍攝每個隔板后立即將相關數據下載到移動硬盤，這方便后續加工和節省質量檢驗過程。第一件事是檢查圖像數據的重疊。根據拍攝坐標數據，可以確定平均參考線長度和平均路徑之間的距離，還可以確定參考線和路徑之間的間隙的極值。通過計算公式確定項目的具體過程，根據兩張相鄰的照片執行圖像切片旋轉檢測，并選擇相同的標記。兩個圖像的標簽重疊。確定對象之間的角點大小。編輯角度就像旋轉的切片。最后，檢查圖像的質量以及如何可視化，并比較每個圖像的缺陷。圖像層處理工具使用PS 圖像處理系統作為圖像進行投影處理。完成后，將使用圖像選擇，圖像整形等來創建圖像，并使用專業的遙感圖像處理軟件將捕獲的正像鏈接到目標區域，最后執行圖像裝飾。工程經驗表明，使用照片掃描圖像處理系統時，通過光束調整方法可以完成空中三角測量，從而提高圖像處理質量。這種方法是基于立體攝影測量法逐漸發展起來的。在操作過程中，員工根據一些現場控制點控制每個加密點，最后確定每個加密點的高度和平面位置。

3.3 對無人機影像信息的解釋

在無人機圖像信息解釋過程中，需要按照無人機圖像調查結果和要檢查區域的特定限定信息詳細分析地質災害。在該項目中，圖像信息的解釋主要是由無人機航空攝影獲得的前向映射圖像，并且通過人機互動將目標區域的詳細地質災害信息解釋為室內。

4 無人機測繪的應用現狀

4.1 無人機測繪流程

為可以檢查氣象條件、地形、人造設施和空中拍攝區域的其他基本條件的基本條件，確定無人機的操作位置，并為隨后的無人機映射規劃提供基礎，制定詳細的飛行映射計劃，確定降落處，無人機的性能參數應按照無人機攜帶的相機，傳感器和其他設備確定，并且應相應地設定路線，在正式成圖前，先進行飛行試驗，校準相關參數，然后按照測試結果設置飛行成圖路線。飛前注意無人機飛行安全和電池供電，確保安全返回。返回辦公行業從無人機接收圖像地圖、數字地面模型、數字線路和其他數據，進行地質災害預測分析。

4.2 無人機測繪案例

我國西南部地貌多樣，地勢復雜，地勢嚴峻，地質災害多發，并經常伴有陰天、雨天和大霧天氣，這使傳統的航空攝影測量無法獲得理想的圖像。無人機遙感系統可以補償由于云層和霧氣變暗而無法獲得高質量、高清晰度的數字圖像的情況。它是對有人駕駛飛機的衛星遙感和空中遙感的有力補充。無人機遙感具有高分辨率遙感數據的快速圖像采集，精度高、時間效率高、機動性強、超低空飛行、結構簡單、經濟方便等優點，已成為遙感數據的重要工具之一。基于以上特點和優勢，在地質災害的調查，預防和預測以及地質災害的預警中發揮不可估量的作用。2008年5 月12 日，四川省汶川縣遭受地震破壞，交通和通訊被封鎖。技術工作組使用微型無人飛行器遙感技術對北川縣進行航拍，為2010 年6 月28 日發生的滑坡泥石流地質災害提供決策支持。由于暴雨，貴州省通過空中無人機攝影獲得第一手高清圖像，以了解災難情況和緊急救援指導；2017 年8 月28 日，貴州省納雍縣張家灣市普薩社區大樹礁組的一座山塌了，通過運用無人機獲取災害地區的情況信息極大地節約救援工作的時間。

4.3 三維建模

三維建模是指首次使用無人機技術來快速可視化災區信息。將圖像導入系統后，可以顯示地震區域的360°全景盲點，這使救援人員的思維更加清晰。在魯甸地震救援中，無人機技術首次被用于從地震區域的三維建模中快速獲取災害信息。這是首次完成3D 可視化，這對救災工作非常有益。通過高程數據處理，根據GIS 軟件中的高程點數據建立不規則三角網，最后生成DEM。在三維圖中，不僅可以顯示地震巖石、裂縫和塌陷，還可以顯示地面物體的長度、高度和寬度。在此基礎上，可以獲得山體倒塌的方向和可能發生的滑石的方向，從而可以更科學地選擇倒塌方向的安置地點，為災后的發展奠定堅實的基礎，制定重建計劃。

5 無人機傾斜攝影測量技術的應用

與傳統的航空攝影測量相比，無人機傾斜攝影測量技術具有全向和三維的優勢。它將傳統的航拍技術與3D 地面技術和地圖技術相結合。無人機的傾斜攝影測量技術可以更準確地反映物體的實際情況，彌補骨灰圖像的缺點，也可以使用低空多位置相機鏡頭攝影，這可以快速獲得地理信息并滿足不同的需求調查和測繪行業，當地質災害發生時，調查人員往往要在災害體上調查。在這一次，通過無人機射擊技術，指揮無人機進入災區，將實時圖像轉到哨所指揮中心，專家基于圖像分析，采取地質災害防治措施。正射影像是覆蓋整個調查區域的真實客觀的場景圖像，具有數學精度、幾何精度和圖像特征，并經過校正和處理。它不僅反映整體，而且反映細節。與正射照片相比，三維模型可以從不同角度（例如垂直和傾斜）獲得圖像數據。通過傾斜攝影技術，它具有更完整、準確的信息，還可以獲得長度、高差、坡度、面積、坐標等，可以從不同角度進行測量。豐富三維模型的應用，增加地質災害調查的內容，拓展無人機在地質災害調查中的應用。通過三維模型，非專業領導者可以更容易直觀地掌握地質災害情況，并為其決策和部署提供保證。

6 結語

由上可知，無人機技術已被廣泛應用在地質災害調查中，有著十分重要的作用。以往傳統的地質災害調查方式已經無法滿足當前的要求，無人機的應用為地質災害調差提供更高效率的方法，能夠充分發揮出無人機的靈活性，且無人機的傾斜攝影技術已經能夠實現到對數據的自動處理，有著低成本、信息全面、準確等的優勢。