淺析無人機航測系統在滑坡應急中的應用

張海強

摘? 要：近年來，隨著無人飛行器技術的發展，計算機圖像匹配技術的成熟以及成本的不斷下降，傾斜攝影測量技術從城市三維建模的應用推向了各個相關行業。基于此，本文分析了無人機航測系統在滑坡應急中的應用，以供參考。

關鍵詞：無人機航測系統;滑坡應急;應用

中圖分類號：P2314?? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）02-0000-00

0引言

地質災害是由地質環境和地質活動的異常變化引起的災害。地質災害發生后，往往會對災區生態造成嚴重破壞。災難發生后需要第一時間進行救援，因此引導災后救援工作的組織是否井井有條，是否準時與居民的生活直接相關。研究表明采用傳統方法救災，其不僅會受到局限，而且效率低下，隨時可能發生二次災難。無人機具有克服二次災害，不受交通條件影響的特點，可以迅速收集災區數據和航拍照片，并制作DOM正射影像，DSM數字高程模型和3D模型。因此可以有效協助組織救援行動，同時及時反映災區的范圍和現狀。

1無人機災害應急監測業務應用案例

隨著技術的發展和服務目標的變化，國家航空遙感中心在過去的10年中得到了發展。在過去的10年中，無人機的應急機制極大地提高了其獲取跟蹤數據的能力。2008年汶川地震發生后，中心立即派遣無人機人員前往震中地之一的北川縣，并于5月15日進行了航拍，得到分辨率為0.3m的圖像，并將其與災前的圖像進行了比較。遙感圖像的比較表明房屋已損壞。2010年6月21日下午6：30左右，江西省福州市臨川區撫河干流右岸的長開大壩坍塌。6月23日，該中心緊急啟動了一項重要的國家合作機制，以應對自然災害時的緊急無人機。無人機工作人員被派往江西和其他受災地區拍照，獲得具有空間分辨率的0.2m圖像數據，并分析和評估了昌凱大壩的沉沒和洪水淹沒情況。

2數據獲取及處理流程

通過無人機攝影測量獲得的各種數字地形產品可以快速再現地質災害及其周圍環境的真實場景，而不會出現盲點，并且可以清楚地顯示地質災害的類型，規模，面積和地形，并準確識別地質災害的形態特征。直接從圖像中讀取每個點的高程值以及任何兩個點的高程，坡度和縱橫比的差異，為研究大規模地質災害提供三維參數，并結合土地測量和監測數據來識別災害的特征和影響快速解釋和評估。為緊急調查和現場分析提供了理論基礎和數據支持。

3無人機航測系統在滑坡應急中的應用

3.1滑坡區概況

滑坡區位于青海省水力發電站水庫區的右岸，距大壩約1.4公里。地勢是黃河峽谷地區的源頭，是黃土高原與青藏高原之間的過渡帶，通常從西南向東北傾斜。該地區的海拔在2100～3000m之間，地形通常略微上坡而陡峭下坡。黃土上坡的自然坡度在5°～35°之間，由于道路開挖，該坡度幾乎是垂直的。庫岸下巖質邊坡坡度在35°?45°之間，坡高200～300m，滑坡區位于祁連縣祁連中游隆起帶南側地槽折疊系統。其南部邊界是青海南山-天水斷裂帶，而祁連-海原結構帶與北部相鄰，滑坡場址的地質條件相對簡單，結構發育程度低，在地面上沒有觀察到重大的構造斷層或裂縫。

3.2無人機應用的具體體現

在獲得滑坡體的航測圖像后，將圖像數據進行數據處理，圖像數據處理包括數據預處理和后處理兩部分。首先，處理圖像數據，包括圖像數據下載，飛行質量檢查，相機校準等。在預處理完成后，將圖像導入到UAV分割圖像處理軟件中以在滑坡區域生成DEM和DOM。并在滑坡體地形建模軟件中，生成滑坡體數據。通過使用滑坡體的DOM圖像，通過圖像的地質解釋，可以快速執行滑坡體并獲得滑坡特征和相關的地質數據，以進行滑坡體的地質建模和穩定性分析。

3.3具體應用帶來的好處

無人機攝影測量技術用于快速獲得滑坡的高清晰表面圖像，因此，通過圖像處理和地質解釋，可以輕松，快速地獲得滑坡的地形和地質信息。（1）利用從無人機圖像獲得的滑坡體數據，通過三維建模平臺建立滑坡體地質模型和計算模型，形成數據流，以基于無人機航測快速生成滑坡分析與計算模型。（2）利用有限元減阻法從圖像數據建立滑坡體計算模型，進行穩定性分析和計算，結果與實際滑坡變形基本吻合，說明無人機在航空勘測中的應用在快速調查和分析滑坡中是可行的，并且可為滑坡災害緊急情況的決策提供科學依據。

4無人機災害應急監測技術發展與應用

近年來，科學技術不斷進步，無人機技術和載荷技術有了更大的發展空間。第一架應用在工業方面的無人機已經由以往的壽命短和電動多旋翼飛機轉變為當前的垂直起降和混合動力，飛行速度非常快。在以前的無人機應用時，采用的是單鏡頭光學相機，而目前采用的是多種有效載荷，比如說傾斜、紅外激光、雷達等。技術發展實現了無人機技術應用深度和廣度的拓展，利用無人機技術能夠實現電氣檢查、交通監控以及環境監控等，而且無人機技術在救援救災領域也發揮著關鍵作用。為了滿足無人機技術在重大災害應急管理中能力的提升，實現救援救災目標，對災害風險的監控與預警，獲取更多更加準確而及時的信息，為航空遠程控制中心提供更多的數據資料，需要研究人員不斷加大對傳感器控制的分析，發現無人機技術和平臺應用中存在的漏洞。利用無人機資產的社會力量，建立“大型無人機災害應急監視協作機制”，目前該機構已經有16個單位和84個專業團隊，對于發生高危險的地區實施緊急救援。通過不同類型的無人機應用，融合到我國的應急管理系統中，實現資源科學配置，滿足共享和利用。建立無人機管理系統，利用無人機視頻和監控數據的可視化系統，滿足無人機飛行的可控性，建立應急管理體系，為無人機系統運行創造良好的環境。

5無人機在現實中的具體應用

5.1具體情況

滑坡嚴重威脅著人們的生命和財產，阻礙了社會和經濟的可持續發展。其通常始于人跡罕至的山區的頂部或山坡上，這些地區交通不便或距離城市較遠。在自然災害的情況下，它們通常是由大雨和其他極端天氣條件引起的。茂縣6.24滑坡就是這種情況，富貴山海拔3455m，滑坡后的巖石和土壤被染色和暴露，生態異常脆弱。突如其來的災難奪取了山下100多人的生命，掩埋了46棟房屋，在2公里以內堵住了河床，并導致了巨大的生命和財產損失。湖水壩對水力發電廠，水庫產生了巨大影響。來自無人機航拍照片的災后圖像被用于快速獲取第一手數據?；聟^域從東北向西南擴散。初始滑坡帶的高度約為3404m，下覆巖層的高度約為2646m，最低點的高度（河床的位置）約為2286m，相差約1118m，最大水平滑動距離約為2658m，該斜坡的總坡度約為50°?60°，由滑坡形成的湖泊上下游之間的高度差約為4m。無人機的航拍照片清楚表明，在上部滑坡帶的西北角，可以看到清晰的滑坡后緣和滑坡裂縫條紋。最大裂縫寬度為26m。這種裂縫寬度掩蓋了滑坡和其他地質災害再次發生的可能性。

5.2后續處理

在對茅縣滑坡成因和災區破壞的分析基礎上，制定了以下防治高發病率高山地區自然災害的措施和建議：（1）地質災害風險地區的管理提前制定并迅速啟動和執行應急計劃，在暴雨和地質災害期間堅決將人員從危險人群中疏散，并在必要時采取強制措施進行預防;（2）加強應急服務，完善及時的災害預警和專項報告，確保通訊暢通無阻;（3）加強雨季旅游安全管理，加強旅游區和交通干線區地質災害防治的監督管理，嚴格防范死亡，不遺余力避免或減少人員流失。（4）加強對山區高發地區和茂縣縣滑坡等目標地區潛在隱患的調查。對現有災難進行徹底調查。特別是，對于高救濟，陡坡和大泉水的隱蔽災害地點，應加強監視和預警，并在必要時進行疏散。

5.3經驗總結

（1）地質災害應急調查具有持續時間短，持續時間短，風險高的特點。常規的地質勘探方法通常不能滿足緊急勘探需求。但是，使用無人機和地球物理勘測之類的新勘測技術可以簡單，快速且高效?？梢詼蚀_地獲取地質災害的基本數據，其結果主要可以滿足突發事件調查評估的需要。（2）緊急調查結果表明江滑坡是大規模的覆蓋層滑坡?；卤砻娴淖冃魏軓?，主要是蠕變到滑動，表現為軸向變形。從亞穩態到不穩定狀態。地震或其他因素可能會引發大規模的動蕩或全球動蕩;滑坡威脅著敏感地區，破壞程度很高，地質災害的風險也很高。（3）根據調查，分析和評估應急情況的結果，提出綜合應急措施，對應急預案，監測預警，應急預案和長期應急預案進行研究。（4）如無人機，地球物理勘探等新技術與數據收集和傳統的基于地面的地質勘探方法相結合用于滑坡應急偵查技術，已在較短的時間內得出了應急偵查結果。它不僅在很大程度上避免了滑坡失穩的潛在風險，而且在西南山區對地質災害的應急反應中積累了經驗，可以作為調查緊急情況和為此類地質災害提供緊急援助的參考。

6無人機應急測繪方法

6.1無人機應急測繪

UAV圖像的數據量非常大，因此傳統方法的處理會花費大量時間，并且效率很低。對于受災地區，時間就是生命。因此，我們必須抓緊改進工作流程，利用現有的有限資源來應對不同情況，并盡快發布調查結果和緊急情況圖，以支持支持工作數據。針對無人機檢測和海圖計劃進行優化的組件包括應急計劃，數據處理和分析以及航空攝影，可以通過科學手段優化和改善各種連接，以確保檢測和制圖時間滿足救援需求。

6.2應急拍攝作業

無人機航測配備了高分辨率攝像頭，可以快速獲取工作區域的高清圖像。通過圖像處理和信息提取，可以獲得地形數據和救濟區的地面物體。無人機航測具有機動靈活，快速有效的特點，運行成本低，適用范圍廣，操作維護方便等特點，在獲取小面積高分辨率圖像方面具有明顯的優勢。

7結語

傾斜攝影測量實景三維建模技術用于為塔滑坡站點創建傾斜3D模型，該模型可以清楚地描述塔與周圍環境之間的關系，如滑坡體，滑坡范圍，植被覆蓋度和大面積裸露的基巖，并結合現場地質調查可以提高現場的整體穩定性。同時還可以使滑坡分析處理方案迅速可行，為滑坡災害處理提供有力的技術支持。

參考文獻

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Analysis on the Application of UAV Aerial Survey System in Landslide Emergency

ZHANG Haiqiang

（Guangzhou Siwei Chengke Information Engineering Co.， Ltd.， Guangzhou Guangdong 511483）

Abstract：In recent years， with the development of unmanned aerial vehicle technology， the maturity of computer image matching technology and the continuous decline in cost， tilt photogrammetry technology has been promoted from the application of urban three-dimensional modeling to various related industries. Based on this， this article analyzes the application of UAV aerial survey system in landslide emergency for reference.

Keywords： UAV aerial survey system; landslide emergency; application