无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用

李云涛 杨海成 梁四幺

核工业航测遥感中心 河北 石家庄 050000

1 无人机应用现状

无人机在应用和使用的过程中不需要人员进行驾驶，也被人称之为空中机器人。无人机的种类较为繁多，并且其功能性也有着较大差异，能够在不同的环境下执行任务，现已广泛的应用在了各个行业和领域当中，深得我国人民的喜爱和青睐，同时对人们的生活以及生产带来了巨大帮助。而本文则是以无人机在地质灾害当中的应用进行分析和介绍。

2 无人机在地灾调查中应用的优缺点

2.1 无人机的优点

将无人机设备应用在地质灾害数据收集检测以及救援工作的过程当中具有诸多优势。首先，无人机的造价和成本整体较低，其自身的重量较小，便于技术人员进行操作。无人机的应用可脱离时间和空间的限制，做到全天候待命，并且能够良好的适应各种危险环境，不会产生人员损伤的安全隐患。无人机在进行数据探测的过程中，环境因素不会对其应用过程造成较大干扰，仅需操作人员合理操作便可开展多项任务。无人机的整体维护成本较低，且无人机的内部整体构造相对简便，无需大量的资金投入，对其进行周期性维护。另外，随着科技水平的不断进步，无人机的摄像系统清晰度也在快速提升，其覆盖的范围不见扩大和推广，可实时传递精准的图像和信息[1]。

2.2 无人机的缺点

无人机在应用和执行任务的过程中，其主要是受到无线电进行控制，记忆在施工作业的过程中受到无线电或者其他因素的干扰，如果在其执行任务的过程中，其周围有着较为强烈的电磁干扰，便会导致无人机设备出现失控或者较大的制动问题。另外，当无人机受到干扰时，便会导致其操作过程会有一定的延迟，大大降低了数据信息的传递速度，将其应用在地质灾害营救工作过程当中，便无法发挥出该设备的最大价值，甚至错过了最佳的营救时间。

3 地质灾害的危害

近些年来，由于我国人民的活动面积不断扩大活动覆盖范围不断扩宽，这就导致地质自然灾害问题屡见不鲜，其发生种类层出不穷。当大型地质灾害发生的过程中，会对周围的居住人民带来严重的生命财产安全威胁。较为常见的地质灾害类型，主要是泥石流塌方以及山体滑坡。第一，泥石流灾害往往产生在身躯或者沟谷深壑或者地形较为险峻的地区，当大型暴雨或者暴雪等自然灾害产生的过程中，就会伴有大量泥沙和石块的泥水混合物洪流。当泥石流产生的过程中，其发生速度较快、泥水混合物流量较大、整体物质的容积也在流动的过程中进一步扩大，从而造成极具毁灭性的破坏。第二，塌方。塌方事故主要是指建筑物，山体，路面，矿井在正常运营的过程中，出现自然塌陷下坠的状况。造成该种自然灾害的主要原因是，人类过度的开采地下水资源，导致很多地面出现了塌陷现象，或者存在塌陷隐患，同时地质灾害的等级也在持续上升。第三、滑坡。滑坡地质灾害是指斜坡上土体或者岩石，在受到河水冲刷以及地下水自然活动后，在重力的作用下，沿着一侧的软弱土质层，以整体或者分散的形式顺坡而下的滑坡自然灾害，往往会严重危害工农业生产和发展[2]。

4 无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用

4.1 快速测绘

将无人机遥感技术应用在地质灾害调查当中，具有诸多优势。在开展地质灾害测绘工作的过程中，无人机遥感技术能够快速灵活的执行任务，同时还能大大提升测绘工作的准确性。目前，应用无人机遥感技术在地球任何位置以及任何时间监测的过程中，都具有较高的可靠性。因此，技术人员可在地质灾害多发区域，应用无人机遥感技术对其进行动态化监测和开展测绘任务。同时，利用无人机遥感技术的精准预测功能和拍照分析功能，可实现地质灾害多发区域的全天候监测工作，让技术人员能够更加准确和快速的分析灾害区域的地址从实际状况，相关地质灾害抢险部门也可通过监测内容第一时间作出相应的规划和预判，快速准确的灾害状况收集和规划。

4.2 地质灾害遥感监测

我国国土面积幅员辽阔，地域和地质形态也有着较大的不同，地质内部的结构组成往往较为复杂，一旦发生不同程度的地质灾害问题，就会严重威胁到社会的稳定发展以及经济的可持续进步。但随着我国社会的持续变革，人们对于生存环境和自然资源开采速度不断加快，造成了地质结构的极大改变和破坏，从而诱发地质灾害频繁发生，尤其是山体滑坡、泥石流、地面塌陷等问题层出不穷，对于我国人民的生命财产安全造成了极其严重的威胁。尽管我国拥有功能齐全的地质灾害监测仪器，但是大多数地质灾害具有较强的突发性以及不可预测性，仅靠检测仪器无法全面的实时监管，并且大部分监测仪器的应用损耗较高，全面覆盖也是不切实际的。因此无人机遥感技术在地质灾害当中应用，将成为今后地质灾害管控和抢险工作的必要手段，具备极高的实际应用价值[3]。

4.3 地质灾害应急中的应用

无人机遥感技术在应用的过程中不会受到其他条件以及因素的限制，在执行任务的过程当中可以多方位多角度的进行地质灾害区域拍摄和分析，并将其整理成为数据信息进行反馈，从而实现地质灾害区域的实时监控。另外，无人机遥感技术能够准确的观测和寻找每一位受害者的所处位置，以及受害者所处环境的地质状况，为后续救援工作奠定良好基础。另外，无人机遥感技术可实现全天候的带病作业，即使是夜间执行救援任务也能够具备较高的战术素养。

5 实例分析

5.1 无人机航摄

在我国西南某山区，时常会出现崩塌和滑坡现象，且地质灾害种类偏多。应用无人机遥感技术对其地质灾害进行实时监测，便可应用无人机倾斜摄影技术达成全方位无死角的地质灾害问题精细测绘和调查。该项任务需要在海拔平均1800米以上执行，所应用的设备为大鹏cw-15无人机，并搭载5拼相机。根据任务当中的要求可知，其航拍高度平均为400米，航向重叠率为80%，航向重叠率在70%，平均地面分辨率能达到0.05厘米以内。通过无人机倾斜摄影和测量，能够得到高分辨率的数字影像。该模式下能够实现空中三角测量，从而建设出三维模型和数字正射向图。具体流程如图1所示。

图1 无人机遥感调查流程

5.2 数据处理

本次任务该无人机搭载的是高分辨率数码相机，并提前进行了畸变校正与颜色处理，将相机当中的pos数据快速导出，开展同名点匹配。快速导入地面控制点坐标信息，从而在空中进行三角测量加密，生成较为密集的点云数据，获得较为清晰的三维模型图[4]。处理流程如图2所示。

图2 数据处理流程

5.3 精度评定

借助无人机倾斜摄影测量，从而获取了任务执行区域某泥石流沟实景三维模型。模型纹理清晰可辨，其平均分辨率达到了0.05公分，并根据布设地点的检核点，总结出平面位置误差与高程误差如表一所示，可发现其综合误差较小，让技术人员能够准确的计算出地质灾害的隐患位置、形态、高程、泥石流结构以及岩体结构。

表1 实景三维模型精度评定表

6 总结

当前，我国无人机遥感技术地质灾害监测任务执行的过程当中表现出较为良好的效果，并且在各行各业当中的应用水平也在逐步提升。将其应用在地质灾害监测过程当中，能够为人类社会的发展作出有效贡献，推动地质灾害的分析和预防工作不断发展，挽救了诸多生命，随着我国专业技术人员对无人机遥感技术的进一步创新和优化，该技术在地质灾害检测工作当中的应用也会更加全面和完善。