浅谈无人机在地质灾害中的应用

王莹

摘要：目前，无人机作为一种新型的手段在民用领域如防汛抗旱、地质灾害监测、应急救援等方面具有良好的发展前景，可有效制定防洪抗旱方案，准确预测灾害隐患，为政府决策提供科学依据。但从其发展现状看，可在提升地质灾害分析技术的同时结合遥感信息提取技术，开发新的无人机地质灾害专业应用软件，以提高灾害防治和应急救援的针对性、时效性和精确性。

关键词：无人机;地质灾害;应用

1无人机测量技术内涵

无人机是通过无线电遥控设备或机载计算机程控系统进行操控的不载人飞行器。设备结构简单、使用成本较低、操作灵活，除了能够完成传统人机任务，更适用于传统人机不宜执行的任务，例如危险区域的地质灾害调查、空中救援指挥和环境遥感监测等。随着我国改革开放的不断深入，科学技术水平得到了空前提升，直接推动了测绘地理信息行业的不断发展，智能化水平更高、工作效率更高、可操作性和数据处理性更灵活的测绘装备不断得到创新和发展，无人机测量技术就是科技创新和发展的产物。无人机测量技术属于近景航空摄影测量，其是基于无人机作为搭载平台，机载航空摄影相机、数码摄录机等数字摄影测量与遥感设备进行拍摄和记录，利用地面无线电遥控设备或计算机程控系统对无人机飞行姿态、各类参数进行控制和修正，从而实现对地面信息的调查和监测，即无人机摄影测量与遥感技术。

无人机测量系统可以分为空中控制系统、地面控制系统和数据后处理系统，空中控制系统包括无人机搭载平台、摄影测量与遥感设备，以及摄影测量与遥感空中控制子系统。无人机摄影测量与遥感的数据获取过程如下：（1）根据任务需求进行飞行规划和飞行参数设计;（2）按照预设规划和参数设计对任务区域进行无人机摄影测量与遥感飞行;（3）通过数据存储设备或5G数据信息传输通道收集和存储地面信息、飞行姿态信息、各类控制系统信息等;（4）利用数据处理系统对获取的数据信息进行处理和分析，提取任务所需测绘地理信息数据。

2无人机的特性

无人机具备应用先进性。无人机在自然灾害测绘等方面的应用主要是以无人机为载体，搭载相机等传感器设备，在一定区域范围内进行测绘等各项工作。相比较传统测绘而言，其应用范围更广，成本更低。近年来，3S技术发展迅速，推动无人机在飞行、定位、影像快速处理等方面得到快速发展。在地质灾害测绘中，无人机获取的遥感数据具备空间分辨率高、时效性强、周期短等优点。结合无人机技术特点来看，处理影像数据主要有正射纠正、影像匹配与预处理、空三加密等。

无人机具备应用广泛性。从目前我国发展现状来看，无人机在实际应用中有很长一段时间主要集中在军事用途上，比如一些武器的精确打击、空中侦查、远程指挥等。随着无人机技术的不断发展，在民用领域应用也逐渐增多，比如地质灾害测绘、远程摄像、生态环境保护等。在2014年8月发生的鲁甸地震中，我国首次将无人机技术应用到地质灾害救援中去，为救援工作带来了非常大的帮助和技术支持。自此之后，无人机在地质灾害中应用越来越广泛。

无人机具备快速反应特性。无人机在实际应用中机动频率快，升降过程中准备时间短，在恶劣环境中作业能力强，不受地面交通影响，可以较快飞抵地质灾害点进行实时监控，能够对地质灾害精确定位，在较短时间内对地质灾害数据进行收集、分析、处理和传送。

3无人机地质灾害监测方法和流程

地质灾害监测是通过运用各种技术和方法，测量、监视地质灾害活动以及各种诱发因素动态变化的工作，即通过采集和获取地质灾害各要素空间关系及地质灾害相关的特征、纹理、环境信息等，基于已有的数据资料，对地质灾害发生的可能性和危害性等进行分析、评价。根据地质灾害监测任务需求，以及无人机测量技术原理，可以将基于无人机的地质灾害监测工作分为数据获取、数据处理和数据分析评价三个部分。数据获取部分包括了地质灾害监测任务的确定、任务分析及相关资料收集、实地勘探、飞行规划和参数设计、无人机作业内容。数据处理包括数据的参数校正、空中三角测量、三维模型构建、正射影像获取等。数据分析评价包括地质灾害监测属性数据的获取，数据库的构建，以及基于已有相关资料信息对地质灾害进行分析和评价等内容。无人机地质灾害监测可以弥补传统摄影测量易受云层遮挡影响的缺陷，为用户提供高分辨率、低成本、实时性、可重复性的遥感影像信息，用户可以通过无人机测量结果获取多重高精度的参数和属性信息，弥补了传统摄影测量与遥感高精度空间位置和高分辨率的影像信息不能兼得和融合的缺陷。

4无人机技术的应用

4.1在滑坡灾害中的应用

无人机在地质灾害调查中具备视角高、自由度高等优势，相较于传统调查方式，所获取的影像数据清晰度更高。在常见的泥石流、滑坡、崩塌等在地质灾害中，能够快速、准确查明地质情况。山西地区干旱少雨，小型滑坡和崩塌地质灾害较为常见，无人机在实际应用中具有较大的适用性，特别是一些陡峭的岩壁等发生岩体蠕变前，可利用无人机勘测制定避险方案。在大型滑坡等地质灾害中，因灾害覆盖的面积较大，无人机可以利用视角高的优势指导灾害现场避险，并进行建模分析灾害原因，减少二次伤害。

4.2勘测数据处理方案

应用无人机对地质灾害勘测主要是通过对地质灾害进行拍摄、建模、测量及数据分析。工作人员在地面通过远程控制系统提前规划好地质灾害隐患点的飞行路线，无人机挂载摄像机启动后，将按照规划好的飞行路线自动采集现场数据，并在完成数据采集后自动返航。工作人员将无人机采集到的数据，通过三维建模软件进行处理分析。把经过建模软件处理获得的数据结合其他软件进行二次分析，比如雷达分析、通视分析、剖面分析以及淹没演示分析等，可以为重点区域地质灾害的处置、指挥、决策提供有力的数据支持。

4.3在灾情巡查中的应用

发生地质灾害时，通过在无人机上搭载高清云台摄像仪器，围绕灾区进行自动巡航拍摄，利用无线电技术将画面实时传输到地面工作站，并通过现场通讯设备及时传回指挥中心，便于工作人员及时有效了解受灾情况，从而為指挥决策提供有效技术支持。一些地区遭遇突发山洪泥石流的地质灾害时可能发生群众被困、村民住宅等被泥石流掩埋冲毁等情况，救援人员无法第一时间赶到现场了解现场受灾情况时，可以通过无人机技术精确定位受灾地点并及时找到被困人员，从而提高救援效率，有效降低人员伤亡和财产损失。

4.4在应急救援中的应用

无人机可以通过挂载无线高音喇叭进行高空飞行巡航，利用高音喇叭设备播放预先录制好的音频，可以高效、快速地对地质灾害危险区域进行预警，对紧急疏散人员、安抚受困人员等具有重要作用。工作人员可以通过无人机实时传输现场图像了解灾害实情，通过其精确定位，操作人员利用挂载高空抛投器进行精准投放，如急救药物、救生衣、绳索等重要物资，帮助被困人员脱险。

结束语

利用无人机技术进行地质灾害摄影测量，具有安全方便、经济实惠等优势，可以对地质灾害进行建模，有助于地质灾害的防治和后期研究。利用无人机传感器获取并处理地质灾害数据，有利于建立地质灾害数据的收集、分析和处理等协同服务机制，推动灾害救援及灾后情况的评估。可见，无人机技术对推动我国国民经济和社会发展具有非常重大的意义。

参考文献

[1]曹文.无人机遥感技术在工程测量中的应用[J].质量与市场，2020（06）：61-64.

[2]郭浪.危岩体勘查中无人机技术的应用探讨[J].低碳世界，2020，10（01）：46-47.

[3]郭晨，许强，彭双麒，孙涛，柏君，叶震.无人机摄影测量技术在金沙江白格滑坡应急抢险中的应用[J].灾害学，2020，35（01）：203-210.

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