無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張里南，何君

（青海省第二測(cè)繪院，西寧 810001）

1 引言

在傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)方面，往往運(yùn)用航拍的形式。但隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，航拍技術(shù)所需要消耗的時(shí)間以及分辨率與無人機(jī)遙感技術(shù)相比都相對(duì)落后。因此無人機(jī)遙感技術(shù)近年來在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，無人機(jī)遙感技術(shù)將無人機(jī)作為飛行平臺(tái)，在無人機(jī)上安裝各類傳感器或拍攝裝置，通過遙感裝置控制無人機(jī)達(dá)到指定地點(diǎn)獲取地面信息。通過無人機(jī)遙感技術(shù)可以更好地掌握地質(zhì)災(zāi)害情況，使人們能夠加強(qiáng)對(duì)于地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)工作，降低由于環(huán)境破壞帶來的地質(zhì)災(zāi)害影響。

2 無人機(jī)遙感技術(shù)概述

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無人機(jī)遙感技術(shù)主要由無人機(jī)以及無人機(jī)遙控器構(gòu)成，其中主要分為以下三個(gè)部分。第一部分是地面系統(tǒng)，包括地面上的無人機(jī)遙控器等其他輔助設(shè)備。第二部分是任務(wù)的載荷系統(tǒng)，其中包括火控系統(tǒng)以及探測(cè)目標(biāo)等有關(guān)系統(tǒng)。第三部分是無人機(jī)部分，主要指的是無人機(jī)主機(jī)。無人機(jī)一般較為輕盈小巧，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此在飛行時(shí)極為靈活，操作較傳統(tǒng)的航拍更為簡(jiǎn)單，并且可以呈現(xiàn)出更加清晰的畫面以及分辨率更高的反饋圖像[1]。

2.2 無人機(jī)遙感技術(shù)特征

運(yùn)用無人機(jī)遙感技術(shù)，可以對(duì)地面情況最為快速便捷地進(jìn)行獲取。在進(jìn)行測(cè)繪工作時(shí)，將無人機(jī)作為載體，在無人機(jī)主機(jī)上安裝高分辨率攝像頭，可以將地面的情況高精度的傳輸回來，成本較低，操作簡(jiǎn)單。并且具有極高的速度以及清晰度，便于使用，和傳統(tǒng)的航拍技術(shù)相比更具有實(shí)用性。和傳統(tǒng)遙感相比，無人機(jī)機(jī)動(dòng)靈活，快速出擊的響應(yīng)能力，對(duì)于應(yīng)急措施有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)缺少準(zhǔn)確性，無人機(jī)遙感平臺(tái)可以傳輸更加清晰的圖像，從而進(jìn)行更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析。目前無人機(jī)遙感技術(shù)在景觀生態(tài)，地質(zhì)災(zāi)害，環(huán)境保護(hù)，地理測(cè)繪領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用。

利用無人機(jī)遙感技術(shù)，可以快速的完成數(shù)據(jù)以及信息的匯集以及整理工作。通過遙感裝置，將數(shù)據(jù)傳輸，通過無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的測(cè)繪[2]。由于無人機(jī)分辨率較高，繪制出更加清晰的圖像，便于觀測(cè)。無人機(jī)遙感技術(shù)可以在最短的時(shí)間內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，整理出最佳的圖像，并應(yīng)用遙感軟件對(duì)圖像進(jìn)行監(jiān)督和非監(jiān)督分類處理，使測(cè)繪的結(jié)果更加真實(shí)準(zhǔn)確。

3 無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

3.1 迅速完成測(cè)繪工作

在發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，首先要對(duì)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪。傳統(tǒng)的航拍技術(shù)需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成測(cè)繪工作，影響地質(zhì)災(zāi)害的處理效率。通過無人機(jī)遙感技術(shù)，由于其速度極快，精度極高，因此可以在極短時(shí)間內(nèi)完成較為精準(zhǔn)的測(cè)繪工作。由于快速精準(zhǔn)的完成測(cè)繪，會(huì)給地質(zhì)災(zāi)害的處理工作帶來極大的便利。以四旋翼類型無人機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，并且較為輕巧，拍攝可以達(dá)到71次/秒。因此可以發(fā)現(xiàn)，四旋翼類型無人機(jī)具備極高的進(jìn)度，并且可操作性較強(qiáng)。在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害測(cè)繪工作時(shí)，四旋翼類型無人機(jī)在十分鐘內(nèi)即可完成測(cè)繪工作，測(cè)繪范圍約十萬平方米[3]。并且在如此快速地完成測(cè)繪工作情況下，四旋翼類型無人機(jī)仍能夠保持40mm的高精準(zhǔn)度。因此可以看出，無人機(jī)遙感技術(shù)在測(cè)繪工作中能夠提供穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)信息，使人們能夠全方面地了解到災(zāi)區(qū)狀況，從而更加方便地進(jìn)行后續(xù)的方案制定等工作。

3.2 應(yīng)急救援工作

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)，可能會(huì)造成人員的傷亡。在進(jìn)行人員的營(yíng)救工作時(shí)，如果沒有進(jìn)行對(duì)受困人員位置調(diào)查，災(zāi)情調(diào)查等工作，不僅會(huì)降低營(yíng)救速度，甚至可能會(huì)引起二次災(zāi)害的發(fā)生，威脅到被困人員的生命安全。并且由于常規(guī)的救援方式準(zhǔn)確度較低，耗時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響了救援行動(dòng)的開展。

通過無人機(jī)遙感技術(shù)，在救援之前首先運(yùn)用無人機(jī)對(duì)于營(yíng)救地區(qū)的整體情況進(jìn)行了解。在得到詳細(xì)的圖像數(shù)據(jù)后，相關(guān)工作人員對(duì)營(yíng)救區(qū)域進(jìn)行分析，確保不會(huì)由于營(yíng)救措施造成二次災(zāi)害。隨后通過無人機(jī)對(duì)被困人員進(jìn)行初步搜查，大致確定被困人員位置[4]。無人機(jī)遙感技術(shù)可以通過低空飛行，對(duì)于地面數(shù)據(jù)進(jìn)行更加詳細(xì)的獲取，并且對(duì)于地面圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。通過這種方式，可以加快營(yíng)救工作的效率。傳統(tǒng)的航拍模式可能會(huì)受到天氣以及時(shí)間影響，在漆黑一片夜晚能見度較低，航拍技術(shù)基本沒有任何作為。無人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)于天氣條件適應(yīng)性極強(qiáng)，可以根據(jù)自身周圍管線調(diào)整光譜，完美適應(yīng)周圍的光線強(qiáng)度，無論在任何情況都能清晰完好的展示圖像。營(yíng)救人員通過無人機(jī)遙感技術(shù)，可以在營(yíng)救的同時(shí)獲得更多信息，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)情評(píng)估以及救援方案的制定有著較大幫助。

3.3 對(duì)災(zāi)情進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估

無人機(jī)遙感技術(shù)在獲取到地面的相關(guān)遙感數(shù)據(jù)后，可以根據(jù)DOM以及紅外信息對(duì)于圖形進(jìn)行拼接以及矯正，對(duì)于災(zāi)情進(jìn)行更加準(zhǔn)確和全面的掌握。遙感技術(shù)不僅能夠檢測(cè)地質(zhì)災(zāi)害的表面信息，還可以通過這些數(shù)據(jù)信息對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害的體形，位置，程度進(jìn)行自動(dòng)分析并統(tǒng)計(jì)記錄。根據(jù)系統(tǒng)自帶的GIS軟件對(duì)于該類數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，自動(dòng)計(jì)算出地質(zhì)災(zāi)害可能造成的經(jīng)濟(jì)損失以及人員傷亡情況，同時(shí)也能根據(jù)此次地質(zhì)災(zāi)害對(duì)未來該區(qū)域可能會(huì)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估[5]。全方面多角度的對(duì)地質(zhì)災(zāi)害近況進(jìn)行較為精準(zhǔn)的評(píng)估，這也是無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)中的應(yīng)用之一。

4 無人機(jī)遙感技術(shù)的發(fā)展前景

無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中具有高精準(zhǔn)度，靈活性極強(qiáng)等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的航拍技術(shù)相比，無人機(jī)遙感技術(shù)有著更強(qiáng)的穩(wěn)定性。因此在未來的發(fā)展道路上，可以加強(qiáng)對(duì)于無人機(jī)拍攝頻率的提升，從而使無人機(jī)遙感技術(shù)的分辨率，尤其是在不良天氣時(shí)，目前的無人機(jī)遙感技術(shù)仍有很大的發(fā)展空間。除此之外，對(duì)于無人機(jī)主機(jī)的硬件改良也要加快進(jìn)程，通過更加輕巧的無人機(jī)主機(jī)，使其可以攜帶更多高科技設(shè)備，開創(chuàng)更加具有實(shí)際意義的新功能。現(xiàn)階段由于無人機(jī)遙感技術(shù)剛起步不久，在于數(shù)據(jù)信息保護(hù)方面工作目前還沒有進(jìn)行完善，經(jīng)過無人機(jī)遙感技術(shù)的深入發(fā)展，可能會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)盜竊，惡意影響無人機(jī)傳感信號(hào)的事件發(fā)生。因此軟件的開發(fā)還可以朝向抗干擾能力以及數(shù)據(jù)加密方面進(jìn)行，保障無人機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的安全性。

5 結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)目前已經(jīng)在我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害檢測(cè)中得到了初步應(yīng)用。通過無人機(jī)遙感技術(shù)給地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)帶來了極大的便利，具有良好的發(fā)展前景。無人機(jī)遙感技術(shù)由簡(jiǎn)單的傳感裝置，任務(wù)載荷系統(tǒng)以及無人機(jī)主機(jī)三部分構(gòu)成。通過這三部分的工作可以實(shí)現(xiàn)最快速度的高精準(zhǔn)度測(cè)繪工作，應(yīng)急救援工作以及地質(zhì)災(zāi)害全面評(píng)估工作。無人機(jī)遙感技術(shù)有著巨大的開創(chuàng)潛力，希望通過本文可以對(duì)相關(guān)人士有所幫助，開創(chuàng)出更加新穎具有實(shí)際意義的無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。