无人机影像在地质灾害调查中的应用

周全通

（江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335000）

无人机具有灵活、快速、廉价等优势，可以深入到人们无法进入的位置进行地质灾害调查。随着技术的发展，无人机影像技术正在变成地质灾害调查工作中的重要手段，可以帮助技术人员充分了解当地的地质情况[1]。

1 无人机影像概述

无人机就是无人驾驶的，可遥控或者自动飞行飞行器，其优势在不同的方面都有体现。利用无人机搭载影像设备，能在很多人类不容易到达的地方录制影像资料，并且随着影像技术的提升，很多无人机搭载的影像设备都具备很高的清晰度，能满足专业影像的大比例、高清晰度的要求[2]。目前，无人机影像技术已经能满足灾害地区拍摄的需要，并且在起降的过程中，并不会有太多的限制条件，无论是稳定性还是经济性，都比传统的地址灾害影像调查效果更好。同时，由于灾害地区的特殊地貌和气候条件的影响，多数时候会处在人无法达到的位置，利用无人机进入，能避免出现拍摄死角。同时，很多无人机具有非常强的自动化水平，可以搭载不同的传感器，利用影像、红外等方式能作出不同领域的自动化调查，深入研究地质灾害的影响，确保后续的研究和救援工作顺利进行。

2 无人机在地质灾害中的优缺点

2.1 无人机的优势

使用无人机最直接的优点在于成本非常低，很多无人机不需要驾驶员，而且是机体的体积和质量都比较小，易于运输和存放[3]。在部署上，具有全天候、全时段作业的优势，能够深入危险地区作业，最大幅度上避免了人员伤亡。无人机可以深入到恶劣的飞行环境中，只要程序设计合理、遥控人员稳定，无人机在空中滞留的时间就不会太长。在维护上，无人机依靠自身简单的构造也有维护成本低的优点，操作人员的训练成本也比较低，只需要学习一定的理论知识和应用知识就能顺利完成对无人机的操控。

2.2 无人机的缺陷

使用无人机进行地质灾害影像调查时，飞行的过程中容易受到其他无电线信号和人员因素的干扰，如果发生比较严重的电磁干扰，那么无人机飞行就会产生严重的事故。其次，如果需要测量的数据量比较大，或者传输系统受到了干扰，无人机的操控系统也会有一定的延迟性，影响救援和调查的速度[4]。

3 地质灾害调查中的无人机影像技术

3.1 影像获取技术

在地质灾害中发挥作用的飞行设备非常多，包括飞行器平台、动态差分GPS、光谱成像仪、激光扫描仪、数码相机等等。无人机设备是在应用中，能够实现地质灾害调查的设备多样化，并且软件系统也比较丰富，包括图像处理软件、GIS系统、飞行系统等等。另一方面，无线网络通信系统和卫星通信系统也是无人机操控的重要支撑，使用飞行系统可以将设备运送到预定好的位置，并且根据地质灾害调查的需要，针对性地进行拍摄等工作。无人机的飞行系统能对航线进行规划工作，以及记录无人机飞行过程中的各方面情况，包括飞行姿态、航程、黄台等等，所有数据都会向地面信息系统同步[5]。地面系统则能够针对接到的信息数据，对飞行路线优化，以及接收无人机发出的影像资料。

在调查中的过程中，调查人员只需要根据地质灾害调查的需求来选择相关设备，保证影像的质量并且保证图像获取的速度，有效调查地区的各方面情况。也能确保后期利用这些数据来进行地区调查，了解地质灾害发生的原因。

3.2 数据处理技术

对地质灾害进行调查的工作中，无人机并不会搭载测量型数码相机，所以拍摄影像是就会出现镜头畸变的问题，为了保证图像的可用性，就需要在拍摄过程中对畸变参数作出调整，以便快速获得地质灾害的数据信息，为灾害调查和救援提供保障。在对数据处理的过程中，调查人员需要对无人机系统影响下的影像资料作出针对性处理，例如统一图像的色彩和光线，处理好地质灾害应当向，确保影响匹配中的稳定性。并且，调查人员也要全面、深入把握飞行控制系统的功能和作用，以及准确记录地质灾害信息数据。对地质灾害信息建立数字化高程模型，配合现代技术手段，合理改正所有的影像资料中倾斜和投影方面的问题，完成不同数字正射影响的拼接工作，在规定的范围内完成科学化的剪切，获取地址灾害的数字正射影像图。

为了提升影像匹配的精确性，可以采用同名点匹配的方式，让影像匹配的搜索范围缩小，确保匹配精度。在完成同名点匹配之后，调查人员就可以根据地区各方面的实际情况，进行自由平网差。之后，再向地图内加入控制点数据、坐标信息等等，确保精确完成绝对定向。在进行处理的过程中，针对地址再黑数据的后期处理工作必须要主义空中三角测量控制，必须要对地区地址灾害影像做好针对空中的三角测量加密工作，利用地面的控制点，来对地址灾害进行调查，获得一系列影像资料，以及获取地址灾害整个调查范围内各个方面的加密点的云数据。

3.3 地质灾害解译

地址灾害的解译工作就是利用无人机影像，通过人工判断和解译构建等遥感解译方式，解译人员的水平、无人机影响资料的质量，都会关系达到解译工作的完成水平。对此，解译人员需要使用理论知识和技术手段，结合解译资料和无人机影像来规范化地进行地质灾害的解译工作，以保证解译范围的全面性，并且利用标准化的工作流程有效控制解译工作的误差。通过完成解译工作，能够构建地址灾害的三维模型，了解灾害的立体形象和特征，并且模型也具有可测量性。未来，技术人员还可以利用数据对灾害进行二次挖掘，不断完善解译工作。

4 无人机影像技术在地质灾害调查中的案例分析

4.1 案例简介

在《昆明市滇池东岸关停矿区地质环境恢复治理示范工程城市生态绿地潜在地质灾害消除、高陡边坡复绿及功能提升》项目中，矿山开采形成的边坡高差大，坡度大，对地质灾害现场调查及地形测绘带来非常大的难度。为此，负责人员选择了无人机影像技术来弥补项目实地勘察的不足。

4.2 项目实施步骤

该项目的过程包括航摄分区、航摄实施、后期影像处理、影像质量检查、影像再处理。确定采用无人机影像技术后，工作人员针对平均海拔、地貌特征等因素对航摄区域进行了部署，分区如下表。

航摄的实施步骤为：无人机根据计划进入场地，然后进行设备的调试工作。在完成航摄仪的链接工作后，在对设备进行通电检查，排除可能存在的故障。之后为适应现场的地理等情况，以及对地质灾害的勘察要求，还要做好正式作业和准备工作，进驻测区之后先完成一段试飞，然后调试影像的航测参数。作业的过程中，也要及时调整无人机的飞行数据，并且根据历史数据进行比对，确定无人机的理想工作状态。

在对分区完成航摄之后，需要立即将资料储存在电脑上，并且在云端备份，在对质量检查的过程中，首先需要检查影像资料的重叠程度，根据坐标数据确定平均基线长度和平均航线之间的间隔。以及像片进行宣传检测工作，在相邻两张像片的基础上，选择同一个标志物，两个像片的标志物重合之后确定像片边缘夹角的大小，以此确定像片的旋角，在对影像质量检查时，采取目视的方法，对每个像片的层次、色彩和缺陷等问题进行检查。之后的图像处理工作中，利用光束评查计算来完成空中的三角测量，确定加密点的高程、平面位置等信息。

4.3 无人机影像信息解译

解译工作以无人机的勘察结果作为基础，根据待检查区域的具体资质、资料来对地质灾害进行详细分析。本工程中，主要进行无人机航拍得到的正映射图像解译，通过在室内使用无人机交互解译的方法，获取目标区域的地质灾害详细资料。由于地物差异的变化，解译地物影响特征也会出现明显的差异，所以工作人员可以根据这一特征来对地物进行识别和判断，根据工作人员的解译结果，正确评估分区滑坡的地质灾害问题，并且对滑坡位置的微地貌变化进行了评估，确定可能会对公路造成威胁。

5 结束语

无人机技术在地质灾害中发挥着巨大的作用，通过使用无人机影像技术，能够对一些特殊地区进行勘察，并且根据无人机影像来确定可能造成的地质灾害风险。未来，仍然需要继续做好无人机影像技术的开发工作，提高地质灾害调查效率。

表1 航摄实施数据