無人機航拍測繪技術對地質災害的勘查分析

張 章

（湖南省資源規劃勘測院，湖南 長沙 410000）

隨著科學技術的進步和信息化的發展，無人機測繪技術已經發展到一個新的高度。特別是在測量、測繪工程中起著重要的作用。隨著無人機技術的成熟，它在影像獲取方面也取得了廣闊的前景。特別是近幾年無人機攝影測量系統被廣泛應用在地形圖繪制、地質災害影像測量等領域。

1 無人機技術概述

無人機的操作系統主要是遙感操作系統，它還有一些輔助系統，如傳感、無線定位、通訊等系統，由于負荷等方面的限制，無人機主要的傳感器選擇的是數碼相機。無人機在進行信息獲取過程中有兩個最基礎的方面，分別為安全性和穩定性，只有滿足了這兩個功能才能開展信息獲取處理的步驟。經過研究人員的不斷研究，傳統的控制系統和對地面實時情況調查都取得了一定的突破，實現了智能與空間完美的結合，它不僅有很好的應用能力，而且能夠控制圖像的傳輸形式，可以將拍攝的影像無差別的傳輸到地面，為地面的工作打下堅實的基礎。

無人機的系統可以實現遠程實時調節操控，從而達到高傳輸的功能。隨著科學技術的發展，無人機已經可以配多個輕盈的鏡頭，拍攝視頻清晰度也非常的高，所運用的領域也越來越廣泛。無人機技術從發展到今天，越來越便捷，操作難度也越來越低，維護成本也比較的低，性能更是一代超過一代，在市場很受歡迎[1]。

2 無人機技術在地質災害測繪測量中的優勢

2.1 無人機監測測繪范圍大

無人機不僅能夠大范圍、高空間的對地形地貌實時監測測繪，而且能夠對小面積的區域實現精準的監控。此外，對一些面積較大的區域監測測繪，可以采用多架無人機進行作業，在經過多光譜分析，就可以得到這一區域的各項監測信息數據，并將傳統點的信息與得到的信息相結合比對，得到比較準確的區域信息。然后利用這些信息用三維仿真技術可以宏觀地展示出來整個區域，為后續的防治災害工作的開展提供幫助。

2.2 快速數據處理

與衛星圖像相比，無人機技術能夠處理某些數據，通過搜集大量信息，自動排查進行檢測，以確保人們獲得更準確的數據，例如，根據影響地理資源的顏色差來確定它們的屬性等等。比衛星工作的效率高得多，特別是有時候測繪任務比較重，時間緊急，利用無人機測繪技術可以快速有效地完成任務。還有在發生一些自然災害的時候，組織救援時利用無人機技術可以快速地了解現場的具體情況，確認災情的情況，為布置救援計劃省下來了大量的時間。

2.3 高技術水平

在無人機測繪中，導航技術的應用有效地控制了無人機運行的軌跡，在搭載一些高像素的拍照攝像設備，完全能夠適應各種的測繪環境，并且測繪數據的精準度非常的高。當前，無人機測繪時拍攝的圖像分辨率已經能夠達到大型飛機拍攝的標準，分辨率可以達到0.1m到0.5m，這在測繪領域已經非常的精準了，與一些發達的國家相比，我國的無人機測繪技術也處于領先地位。另外，由于無人機自重較小，比較容易受到外部因素的影響，比如在天氣環境不好的情況下，無人機飛行很容易受到干擾，這有可能導致無人機獲得信息有所偏差，對無人機的工作效率有很大的影響。現在我國的無人機大多都安裝導航和平衡系統，以此來確保無人機在飛行時不受影響。

2.4 靈活操作和高生產率

無人機具有比較輕的特點，可以在空中靈活運行，任何地形都可以實現起飛和降落，沒有場地的限制。通常災區地形非常得復雜，飛機難以進行測繪，而使用無人機就可以有效地解決這一問題，而且測繪的質量也不比飛機測繪的質量差，測繪的成本也比飛機的成本低得多[2]。

3 無人機技術在地質災害調查中的應用途徑分析

無人機技術在地質災害調查中有自己的優勢,當然也有缺點,所以要充分發揮其優勢,避免發生任何事故,下面就來看一下無人機的具體運用:

3.1 實現實時地圖傳輸

地質災害發生后往往不是短時間內能夠結束的,穩定性也比較的差,會導致調查和救援人員無法進入現場進行數據調查。這個時候就可以借用無人機來進行災區的探查，可以利用無人機來對災區的情況進行實時的傳輸。由技術人員操控無人機，深入到一些危險的區域，將災害情況實時的傳輸給指揮部門，為專家對災害情況作出判斷以及救援方案作出技術的支撐。無人機可以直接與指揮部門建立起實時圖傳系統，這不僅提高了地質災害調查的工作效率,還可以拍攝部分人力無法調查的地區,然后傳送到指揮中心,使專家能夠根據相關照片對災害情況進行科學判斷和分析,還可以指示無人機進行現場拍攝,全方位開展調查工作。尤其是對一些重點地區，確保專家和指揮部門得到的信息全面準確。

3.2 進行正射影像

由于地質災害本身的特殊性,地區面積非常廣闊。例如,如果發生泥石流,可能會發生大范圍的破壞。在這種情況下,如果采用正常的調查或監測工作,不僅會花費大量時間和努力,還會影響監測的準確性。這時,可以利用無人機技術制作正射影像,直接對照片測量相關距離和面積。正射影像是指對中央投射的照片進行一定程度的糾正和處理后,獲得更多的信息和數據。本身是測量的產品,但也有數學精度、幾何精度和相關圖像的特性。因為信息量比較大,是可以可視化實際災害的場景,所以內容上有一定的可靠性和豐富性。進行正射影像可以展示出細節在內的整體圖像,以便及時掌握災難發生的地址、方向、坐標、尺寸等。只要通過專業軟件分析,就能一一了解災難的具體情況。

3.3 傾斜攝影

傾斜攝影指的就是在一個飛行器上建立多個傳感器，然后從不同的角度來進行圖像的獲取，盡可能的獲取更加完整的信息。在地質災害調查過程中,可以運用無人機通過傾斜攝影的手法來獲取各種信息,然后通過相關軟件處理。這樣就會得到盡可能全面的測量信息,包括面積、長度、高度、坡度和防衛坐標。此外,還可以反映測量坡度的坡向高度、坡度長度等相關數據,使地質災害現場更加真實,為各種決定提供相關數據。總之,無人機技術的應用可以為地質災害調查提供很大的便利條件,提高調查的實際效果。

4 在地質災害勘察中無人機應用的重要價值

4.1 惡劣環境測量

在地質災害勘察工作進行過程中，經常會遇到非常復雜的地形，如高山、低谷等，在這種環境下普通的航空測量方法肯定無法作業，但是無人機就可以，它是無視地形地貌的，在任何的地形地貌中都能開展工作，并且能夠對地形地貌的實時數據進行反饋和分析，得到的信息準確度也比較的高。像森林、山區等環境惡劣的地方，都能完美駕馭，為我國的地質災害勘察工作貢獻了很大的力量。

4.2 測量數據處理

通過無人機遙感技術收集數據后，需要及時處理各種數據和信息，人工處理數據，受主觀因素的影響，容易出現漏洞。因此，在數據處理過程中也要合理利用無人機遙感技術。在測量工作進行過程中，可以根據相關信息和數據對測量目標進行合理化分析，并根據相關目標的方向更準確、更詳細地收集數據資料。確保數據的準確性。無人機遙感技術處理的數據信息比人工處理效果好得多，在應用相關技術時，能夠有效地解決員工的工作壓力，節省了大量人力、物力和財力。

5 無人機航測在地質災害中的應用

地質災害會帶來一系列不利影響。為了盡快消除地質災害的影響并減少破壞程度，有必要盡快確定地質災害地區的特定地質事件。基于無人機航測的優勢，可將其應用于地質災害，盡快減少地質災害造成的破壞。

5.1 在地質勘察中的應用

根據當地地貌、地形特征、項目工期等要求，利用無人機航測完成了地形測繪和地質調查的后續測量。根據拍攝區域的范圍和分辨率以及平均參考高度來規劃路線。拍攝的圖片可以直接利用軟件生成工作底圖，在拍攝時要根據地形圖的要求選擇圖像控制點。在照片預處理中，使用低空航測數據處理系統軟件校正圖像。判斷地質現象時，可以通過分析圖像的色相、大小、結構、陰影、形狀、位置及其組合來判斷圖像。通過分析每個圖像的特征，可以了解空間分布和地質信息。與傳統的地形測量相比，無人機航測技術可以大大減少工作量，強度和野外工作難度。它為地質災害調查工作提供了直觀、科學和高精度的模型。

5.2 在地質監測中的應用

（1）快速測繪。無人機靈活性高，飛行速度和重復周期短,如果某一地區一旦發生地質災害，無人機可以迅速的對整個災區進行動態監控。在發生地質災害時，無人機在1秒內能夠完成70對此的拍攝，并且精度能夠達到4cm，這為救援可以迅速提供可視畫面，以便布置救援計劃。無人機的操控也非常的簡單，只需要對操作的人員進行簡單的培訓就可以上手操作。用無人機對地震地區進行測量結果顯示,無人機測量的效率很高,首次飛行的7 min內完成測量的面積達10萬平方米。無人機測量的準確度很高,從拍攝的影響中可以清楚的看到木材紋理,分辨率可以達到4厘米。通過無人機測量可視化處理圖像后,實現各角度、方向的可視化,可以展現災難點的全部全貌。

（2）三維建模。三維建模簡單的說，就是用無人機拍攝發生災害的地區的圖片，然后在導入到特定的系統后，可以構建出災區的3D全景面貌，這就使得救援策略更加的清晰。在地震、自然災害發生后，利用無人機技術，可以快速的偵查整個災區的情況，并繪制出三維的模型，這是救災環節非常重要的一個步驟。在整個三維的圖形之中，不僅可以明顯的看出滾石、裂縫、倒塌等情況,還可以準確的顯示出各個物件的長度、高度、寬度等。以此為基礎,可以知道崩塌的方向,因此,能夠為科學選擇災民安置點和設計災后恢復方案提供了強有力的依據。

5.3 在地質災害中的應用

經濟發展的步伐正在加快，環境破壞正在加劇。地質風險和地理環境問題變得越來越嚴重。許多地區陸續發生地質災害。為了在地質災害發生后盡快做出決定并減少災區的生命和財產損失，必須及時掌握災害信息。在實際操作中，可以使用無人機航測技術來提供災區的視頻和監控數據。這些信息在決策、救災和災后重建中起著非常重要的作用。隨著無人機航測技術的不斷成熟，該技術不僅可以在災難發生后應用，而且在預防地質災害中也起著適當的作用。例如，無人機航測技術可以獲取光譜數據，并在校準后形成數字高程模型和正交圖像，可用于詳細調查和識別地質災害。同時，可以在重復監測災害頻繁地區滑坡、裂縫和衰變等數據，以便及時地發現災害。尤其是在難以測量的特殊地形和人員的地區，由于無人機可以靈活操作，因此在監視地質災害方面將大有幫助[3]。

6 結語

無人機測繪技術，利用高科技手段確保數據源的準確，以此來提高測量的準確性。在地質災害的勘察工作中，無人機測繪技術展現了高速度、高精準、還原度高等特點，非常有利于把控災害地區的信息，以及傳遞各種信息，為災區的勘察預防，以及災后重建工作都提供了非常重要的幫助。在今后的勘察工作中，應該提倡和推廣無人機測量，充分發揮無人機技術的優勢，不斷提高地質災害勘察的準確度，保障人民的財產和生命安全。