無人機技術(shù)在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用

張煦+關(guān)健

摘 要：面對頻發(fā)的地質(zhì)災害，地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測變得格外重要，地質(zhì)災害調(diào)查工作的開展必不可少的是各種實地勘查、測量工作，在一些重災區(qū)，這些工作會變得格外艱難。近些年，我國國內(nèi)無人機產(chǎn)業(yè)已踏上了飛速發(fā)展的道路，無人機技術(shù)的低成本性、靈活性、適應性等特點，恰恰符合地質(zhì)災害調(diào)查工作的需求，利用其實時圖傳、正射影像、傾斜攝影等技術(shù)手段，可高效的完成各類地質(zhì)災害調(diào)查任務。

關(guān)鍵詞：無人機技術(shù)；地質(zhì)災害；

一、地質(zhì)災害釋義

地質(zhì)災害是以地質(zhì)動力活動或地質(zhì)環(huán)境異常變化為主要成因的自然災害。常見的災害類型有：泥石流、地面塌陷、崩塌、地裂縫、滑坡、地面沉降等。地質(zhì)災害調(diào)查時，須盡量收集災害區(qū)域內(nèi)的地層、氣象、水文、及巖性等資料，并利用工具和儀器進行大致測量，以此確定地質(zhì)體的特征、穩(wěn)定程度和發(fā)展趨勢，為論證地質(zhì)災害發(fā)生的可能性，劃分地質(zhì)災害分區(qū)提供依據(jù)。

二、無人機現(xiàn)狀

無人駕駛的飛機簡稱“無人機”，是利用無線電遙控裝置和自帶程序控制裝置的不載人飛機。無人機種類繁多，從結(jié)構(gòu)角度定義可以分為：無人傘翼機、無人飛艇、無人固定翼機、無人直升機、無人多旋翼飛行器等。無人機最主要的優(yōu)勢是不需要人力駕駛便可以在復雜的環(huán)境中完成飛行任務。

近些年，我國國內(nèi)無人機產(chǎn)業(yè)已踏上了飛速發(fā)展的道路。目前我國出名的無人機公司有：大疆、零度智控、億航、飛豹、昊翔等，其中大疆創(chuàng)新在世界知名，由此可見我國的無人機技術(shù)已經(jīng)非常成熟。我國無人機的應用已經(jīng)延伸至各行各業(yè)，如農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)等，本文討論的則是無人機在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用。

三、無人機在地質(zhì)災害調(diào)查應用中的優(yōu)缺點

地質(zhì)災害往往帶來重大的破壞和人員傷亡，因此在災害發(fā)生時與發(fā)生后，如何及時獲取災害現(xiàn)場信息及傳輸成為頭等問題，因成本和現(xiàn)場環(huán)境等因素的制約，載人飛機與傳統(tǒng)的衛(wèi)星遙感技術(shù)只能滿足部分情況下數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)囊?，而無人機系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)勢：

優(yōu)點：

1、低成本。目前無人機的價格較為合理，可選品牌與種類較多，可根據(jù)地質(zhì)災害調(diào)查任務來選擇無人機種類。維護方面，無人機配件使用周期長，維護成本較低，經(jīng)簡單的維護即可保持良好狀態(tài)。訓練成本低，操控員只需要學習相關(guān)理論知識和應用知識并使用訓練機培訓即可順利操控無人機。

2、工作效率高。無人機便于攜帶，選擇較開闊場地便可起飛進行地質(zhì)災害調(diào)查工作，能快速、精準得到達災害重點區(qū)域并獲取調(diào)查所需要的圖像，小型無人機僅需一個工作人員便可操作并完成地質(zhì)災害調(diào)查任務。

3、適應復雜環(huán)境。除大風、雨雪天氣外，無人機可以在許多復雜的環(huán)境下飛行，比如人力無法到達的山區(qū)、交通被嚴重破壞的災害點。代替普通人力在高危環(huán)境下工作，可大幅減小人員傷亡的可能性。

缺點：

無人機在飛行過程中易受到電磁干擾。附近若有強烈的電磁干擾，無人機將會失去控制，情況嚴重將造成重大事故甚至人員傷亡。因此在飛行前需確保附近沒有高架線、基站等具有高電磁干擾的設備。

四、無人機在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用方法

1、實時圖傳

當?shù)刭|(zhì)災害發(fā)生時，災害體往往穩(wěn)定性較差，加上地型的破壞，應急調(diào)查人員無法進入到現(xiàn)場進行調(diào)查，在這種情況下，利用攜帶無線圖傳設備的無人機，由專人操控，深入到危險區(qū)域?qū)暮η闆r實時傳到后方的指揮中心，為地質(zhì)專家對災害的研判提供技術(shù)支持。

無人機連接后方指揮中心組成的實時圖傳系統(tǒng)，在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用最為廣泛且效率最高。操控手控制無人機對專家無法到達的區(qū)域進行拍攝，將圖像實時傳輸至指揮中心，專家可根據(jù)圖像對災害情況進行分析，并指揮無人機飛行，根據(jù)現(xiàn)場需要，對災害體進行全方位調(diào)查或探究重要區(qū)域進行細節(jié)調(diào)查。

2、正射影象

正射影像是指將中心投影的像片，經(jīng)過糾正處理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器等誤差產(chǎn)生的像點位移的影像。正射影像作為一種測繪產(chǎn)品，同時具有數(shù)學精度、幾何精度和影像特征，信息量大，直觀真實，內(nèi)容豐富。

由于某些地質(zhì)災害的特殊性，如滑坡災害群，其面積十分廣闊，正常的調(diào)查與監(jiān)測工作就變得費時費力，此時正射影像圖恰好可發(fā)揮其特性。如下圖：

由左側(cè)九張航拍圖像拼接成為右側(cè)一張完整的現(xiàn)場圖像，得出圖像既包含細節(jié)又體現(xiàn)整體。成果圖影像上具有方位、坐標及尺寸等數(shù)據(jù)，經(jīng)專業(yè)軟件解析，可直接在圖像上測量距離及面積。

3、傾斜攝影

傾斜攝影技術(shù)是通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、傾斜等不同的角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。傾斜攝影可真實反映災害體周邊情況，相較正射影像，傾斜影像能提供更多角度去觀察災害體，通過影像后處理軟件應用，可直接基于成果影像進行包括面積、角度、長度、高度、坡度、方位、坐標等的測量以及計算堆積體的體積，擴展了無人機在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用。如下圖：

該圖像中區(qū)域與正射影像展示圖片中相同，再經(jīng)過傾斜攝影技術(shù)，成果圖可從不同角度觀察該區(qū)域，可拉近縮小局部區(qū)域，可測量斜坡的坡向、坡高、坡長等數(shù)據(jù)，更加直觀且全面得反應了真實情況。

五、結(jié)束語

無人機技術(shù)所具備的高機動性、便捷性、低成本使用性、適用范圍廣等特點對于地質(zhì)調(diào)查工作是傳統(tǒng)調(diào)查方法所無法比擬的，其特點使這一技術(shù)可以用于各種地質(zhì)災害調(diào)查任務，并隨著無人機技術(shù)的發(fā)展和后期數(shù)據(jù)處理能力的提高，各種小型傳感器在無人機上的應用，無人機技術(shù)將成為地質(zhì)災害調(diào)查及環(huán)境監(jiān)測等不可缺少的重要手段，在國土、水里、交通、電業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等諸多領(lǐng)域中具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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