引入小型無人機(jī)遙感的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)勘查的關(guān)鍵技術(shù)以及設(shè)計(jì)方法

吳志強(qiáng)

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局六總隊(duì)，貴州 黔東南苗族侗族自治州 556000）

小型無人機(jī)遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，并且其系統(tǒng)具有較強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，在具體應(yīng)用時(shí)較為靈活，在運(yùn)行過程中風(fēng)險(xiǎn)較小、成本低，并且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較為簡單，在近幾年，此技術(shù)得到非常快速的發(fā)展，以目前情況來看，此技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害以及搶險(xiǎn)救災(zāi)工作中已經(jīng)得到了大幅范圍的推廣以及應(yīng)用，已經(jīng)成為不可或缺的應(yīng)用技術(shù)。

1 小型無人機(jī)遙感的作用

將此技術(shù)應(yīng)用于滑坡應(yīng)急治理工作中，可以對(duì)勘查工作以及制圖設(shè)計(jì)起到非常重要的作用，在繁瑣的地形測(cè)量工作中，小型無人機(jī)遙感技術(shù)的應(yīng)用，可以使工作簡單化，根據(jù)事實(shí)表明，在應(yīng)用GPS技術(shù)以及地面控制點(diǎn)的配合后，在飛行高度二百米以內(nèi)的小型無人機(jī)，便可以得到分辨率較高的DSM以及DOM。一般來說，施工的設(shè)計(jì)圖紙的比例為1:200以上，那么小型無人機(jī)探測(cè)所得到的圖像會(huì)超越普通施工設(shè)計(jì)圖紙水平，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的勘查監(jiān)察工作起到協(xié)助作用。在一些技術(shù)人員無法到達(dá)的區(qū)域，可以使用小型無人機(jī)進(jìn)行探測(cè)，為施工人員提供準(zhǔn)確的判斷，可以繪制工程線路，并且合理布局[1]。

2 關(guān)鍵技術(shù)方法

小型無人機(jī)遙感系統(tǒng)。無人機(jī)機(jī)遙感系統(tǒng)，是由地面控制以及飛行平臺(tái)兩個(gè)部分組成，地面控制是由數(shù)臺(tái)電臺(tái)以及監(jiān)控站發(fā)射機(jī)等部分構(gòu)成，飛行平臺(tái)則是由飛行控制系統(tǒng)遙感傳感器等結(jié)構(gòu)組成的，小型無人機(jī)的多功能，可以使操作較為簡潔，隨著遙感技術(shù)的提高，可以在固定位置懸停，提高圖像收集的準(zhǔn)確度，而飛行路線以及圖像處理技術(shù)使用的是慣性測(cè)量以及IMU系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)差分GPS技術(shù)，航空遙控傳感器使用的數(shù)碼相機(jī)為普通家用數(shù)碼照相機(jī)。像素在一千八百萬以上，可以將拍照平臺(tái)進(jìn)一步的穩(wěn)固，但是此無人機(jī)的缺點(diǎn)為電池續(xù)航能力較短，對(duì)于小規(guī)模的滑坡，可以一次性滿足調(diào)查需要，但是對(duì)滑坡較大的山體滑坡，需要數(shù)次飛行才可以調(diào)查清晰[2]。

在應(yīng)用中小型無人機(jī)遙感技術(shù)時(shí)，在實(shí)施過程中可以分為四個(gè)步驟，室內(nèi)準(zhǔn)備、全面處理、快速處理以及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)等，每個(gè)步驟的流程如以下：

①室內(nèi)準(zhǔn)備，在室內(nèi)準(zhǔn)備過程中可以提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率，其主要的任務(wù)便是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行充電，對(duì)當(dāng)前所要勘查的滑坡進(jìn)行行情初步規(guī)劃，減少在現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃時(shí)間，并且對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初次的檢查，避免在操作現(xiàn)場(chǎng)中出現(xiàn)無法解決的故障問題。

②現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，在無人機(jī)工作中，需要滿足快捷高效的特點(diǎn)，滿足上述特點(diǎn)的同時(shí)還應(yīng)該以安全工作作為前提條件，在正式工作前需要確定現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，然后根據(jù)實(shí)際環(huán)境，確定無人機(jī)的調(diào)查方案分為自動(dòng)調(diào)查以及手動(dòng)調(diào)查兩種，其中大部分的情況下，應(yīng)當(dāng)采取自動(dòng)調(diào)查方案，充分利用無人機(jī)的GPS信息，使系統(tǒng)可以按照既定的航線開展自主飛行拍攝，此種方式不僅具有安全可靠的特點(diǎn)，也可以提高拍攝質(zhì)量，在深山等沒有GPS信號(hào)的區(qū)域，由于信號(hào)不穩(wěn)定，則需要使用手動(dòng)調(diào)查的方式，通過手動(dòng)操作的方式對(duì)當(dāng)前調(diào)查區(qū)域進(jìn)行飛行與拍攝工作，這種方式的安全性以及拍攝質(zhì)量較低，但是更加快速靈活，當(dāng)災(zāi)害范圍較小時(shí)，可以應(yīng)用此方案，除此之外，無論是哪種調(diào)查方案，在飛行前應(yīng)當(dāng)設(shè)置相控點(diǎn)，然后通過控制測(cè)量的方式，得到精確度較高的三維坐標(biāo)，提高后期成果精確度。

③快速處理，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)完成后，需要對(duì)所拍攝到的照片，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速處理工作，生成分辨率較低的的照片以及三維模型，幫助現(xiàn)場(chǎng)開展快速?zèng)Q策，使無人機(jī)遙感技術(shù)的快捷、高效的特點(diǎn)得到體現(xiàn)。

④全面處理，設(shè)計(jì)應(yīng)急處理方案是實(shí)施應(yīng)急處理的重要依據(jù)，根據(jù)當(dāng)前地形以及正射影像等數(shù)據(jù)，對(duì)照片進(jìn)行高精確度的處理，此處理過程需要在數(shù)小時(shí)內(nèi)完成，需要處理能力較為強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，因此此階段的處理需要在室內(nèi)進(jìn)行，在實(shí)踐過程中，進(jìn)行應(yīng)急勘查時(shí)，施現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)以及快速處理是最為重要的環(huán)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)一般情況下，可以在一個(gè)小時(shí)內(nèi)完成?？焖偬幚韯t取需要半個(gè)小時(shí)便可處理完成，在應(yīng)用小型無人機(jī)傳感系統(tǒng)后，可以在極短時(shí)間內(nèi)獲得當(dāng)前滑坡的正射影像數(shù)據(jù)，提高應(yīng)急處理效率。

3 關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)方法

3.1 像控點(diǎn)的布置以及測(cè)量

由于無人機(jī)的GPS系統(tǒng)精確度有限，因此需要提高精確度，在滑坡應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，除完成無人機(jī)的拍攝工作外，還需要對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行布置以及測(cè)量像控點(diǎn)的選擇，布置時(shí)應(yīng)該使用以下的方式，在滑坡周圍確定。無人機(jī)所收集到照片上可視特征點(diǎn)，例如公路房屋等，此類像控點(diǎn)可直接使用，在沒有直接可辯證的區(qū)域，應(yīng)當(dāng)在地面設(shè)置可分辨的輔助標(biāo)志，作為像控點(diǎn)位置。像控點(diǎn)的位置數(shù)量一般設(shè)置在三至五處，保證分布的均勻性，并且需要注意的是像控點(diǎn)的布置應(yīng)當(dāng)在采集照片之前完成，保證照片上可以清楚的體現(xiàn)像控點(diǎn)。

3.2 航線規(guī)劃

在自主飛行拍攝模式中，需要進(jìn)行航線規(guī)劃，合理的航向規(guī)劃可以保證飛行過程中的安全性以及可靠性，使照片的質(zhì)量得到保證，規(guī)劃可以分為室內(nèi)初步規(guī)劃以及現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)規(guī)劃兩部分，其中室內(nèi)初步規(guī)劃可以根據(jù)實(shí)際情況省略，而后者需要在正式飛行前在檢查無誤后才可進(jìn)行，飛行控制系統(tǒng)中對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查時(shí)，對(duì)當(dāng)前范圍進(jìn)行針對(duì)性的分析與策劃，是提高實(shí)施效率的重要保證。

4 結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展中無人機(jī)可以在較低經(jīng)精確度的攝像儀器的作用下拍攝地面上的高清影像，所需要的相機(jī)僅是普通數(shù)碼照相機(jī)即可，通過小型的無人機(jī)便可以進(jìn)行攝影的測(cè)量，最終得到當(dāng)前地域的高清地形圖以及高精確度的三維模型，但是在應(yīng)用過程中，仍然存在硬件以及續(xù)航等方面的缺陷，需要在今后的發(fā)展中得到解決。