無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪中的應(yīng)用分析

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊(duì)，安徽 淮北 235000）

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，在礦山災(zāi)害應(yīng)急工作中占據(jù)重要的地位。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)同傳統(tǒng)的航拍技術(shù)相比，具有精準(zhǔn)度高、操作簡(jiǎn)便、成像清晰等特點(diǎn)，是收集高精度信息的重要方式，更是較為先進(jìn)的信息收集技術(shù)。

1 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在礦山災(zāi)害應(yīng)急保障中的應(yīng)用方法

根據(jù)不同時(shí)間、不同礦山災(zāi)害應(yīng)急部門(mén)對(duì)應(yīng)急信息的差異化要求，技術(shù)人員要提升航空遙感影像設(shè)備的信息處理能力，其中設(shè)備的形式和功能需求主要分為三個(gè)階段。第一階段，應(yīng)急測(cè)繪設(shè)備在無(wú)人機(jī)航拍收集信息的2小時(shí)之內(nèi)做好信息的處理工作，并在半小時(shí)將其發(fā)送到災(zāi)害應(yīng)急指揮部門(mén)。第二階段，無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪設(shè)備要為相關(guān)人員提供精準(zhǔn)度為1：50000的正射影像、數(shù)據(jù)域以及礦山三維模型等信息。第三階段，無(wú)人機(jī)航拍應(yīng)急測(cè)繪設(shè)備要提供精準(zhǔn)度為1：10000的DEM、正射影像、礦山三維模型等信息。

1.1 影像快拼技術(shù)

由于單張圖像具有一定的局限性，難以將整個(gè)礦山通過(guò)一張圖像呈現(xiàn)出來(lái)，這就要求在進(jìn)行礦山測(cè)繪時(shí)應(yīng)用無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)，收集更全面、精準(zhǔn)的信息。礦山災(zāi)害的應(yīng)急處理中，無(wú)人機(jī)航拍常常會(huì)出現(xiàn)拍攝時(shí)間緊、圖像傾角不合理、圖像旁向疊加度不規(guī)則等問(wèn)題，并且無(wú)人機(jī)上的相機(jī)主要是非量測(cè)型相機(jī)，這種相機(jī)的拍攝出來(lái)的影響清晰度不高，容易產(chǎn)生誤差，信息處理的環(huán)節(jié)與常規(guī)影像技術(shù)的處理環(huán)節(jié)也存在一定差異。基于這種情況，相關(guān)人員要規(guī)劃好無(wú)人機(jī)影像處理技術(shù)的應(yīng)用流程，保證其能夠在規(guī)定時(shí)間為應(yīng)急人員提供精準(zhǔn)的信息，提高應(yīng)急工作的效率與質(zhì)量。應(yīng)急信息處理技術(shù)主要包括信息質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)域生成、單片糾正和鑲嵌勻色等流程。結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的特點(diǎn)，在對(duì)應(yīng)急信息檢查時(shí)要重視對(duì)圖像和曝光點(diǎn)的處理，旋偏角角度的調(diào)整以及是否有石覆蓋等情況。應(yīng)用無(wú)人機(jī)自駕儀進(jìn)行航攝，可能會(huì)出現(xiàn)圖像曝光點(diǎn)不統(tǒng)一的問(wèn)題。因此，要做好曝光點(diǎn)與圖像信息的匹配確認(rèn)，確保圖像能夠?yàn)榭杖?jì)算提供依據(jù)，使其符合應(yīng)急信息處理的要求。審核圖像重疊度，刪除多余的圖像，做好圖像的抽稀工作，提高空三計(jì)算速度，高效調(diào)整圖像的旋偏角角度，檢查覆蓋范圍，評(píng)估后期空三計(jì)算結(jié)果[1]。

1.2 應(yīng)急專(zhuān)題影像圖制作

應(yīng)急專(zhuān)題影像圖能夠?yàn)閼?yīng)急決策中心提供決策參考，是較為常見(jiàn)的應(yīng)急信息提供方式。通常情況下，專(zhuān)題影像圖主要有應(yīng)急影像圖和解譯專(zhuān)題影像圖兩種形式。這兩種影像圖提供信息數(shù)據(jù)的時(shí)效具有一定差異，應(yīng)急影像圖主要特點(diǎn)是快速，能夠?qū)Φ孛M(jìn)行標(biāo)注，及時(shí)向相關(guān)人員提供礦山災(zāi)害區(qū)域的地形信息，是應(yīng)急準(zhǔn)備環(huán)節(jié)中重要的信息資料，更是應(yīng)急指揮決策的主要依據(jù)。應(yīng)急指揮中心可以根據(jù)解譯專(zhuān)題圖中的符號(hào)、顏色等信息，分析出影像各個(gè)要素之間關(guān)系。應(yīng)急無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)中的解譯專(zhuān)題圖可以利用無(wú)人機(jī)影像對(duì)土地滅失、江河堵塞等信息搜集確認(rèn)，是搶險(xiǎn)救災(zāi)、災(zāi)后重建和災(zāi)害防治等工作的一項(xiàng)重要技術(shù)。

2 無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在礦山地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪應(yīng)用分析

2.1 礦山災(zāi)情信息提取

礦山的地質(zhì)條件相對(duì)惡劣，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，造成的破壞力也很大，并且災(zāi)害檢測(cè)工作具有一定的難度，會(huì)出現(xiàn)大范圍的山體坍塌、信號(hào)傳輸、接受較差等情況。無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)通過(guò)現(xiàn)代化、專(zhuān)業(yè)化的信息收集設(shè)備，能夠采集到具有一定精準(zhǔn)度的信息數(shù)據(jù)，將礦山的各個(gè)部分進(jìn)行拼接，為相關(guān)人員提供完整的礦山信息。同時(shí)，該技術(shù)可以將平面上確定的坐標(biāo)通過(guò)矩形校正，將礦山的立體模型完整的呈現(xiàn)在技術(shù)人員面前，有利于其對(duì)礦山進(jìn)行進(jìn)一步的地質(zhì)還原。低空無(wú)人機(jī)設(shè)備可以將無(wú)人機(jī)設(shè)備收集到的礦山影像和還原的礦山模型進(jìn)行細(xì)致、全面的比較，將紋理重疊起來(lái)，對(duì)礦山災(zāi)害地區(qū)采取細(xì)致化的處理方式，并根據(jù)紋理疊加情況，分析礦山的具體地質(zhì)信息，借助文字和符號(hào)對(duì)災(zāi)害出完成標(biāo)注工作，規(guī)劃礦山災(zāi)害信息的獲取方案。

將無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)收集得到的礦山災(zāi)害信息數(shù)據(jù)域DEM（如圖1）開(kāi)展圖像比較工作，以北方向?yàn)檎蚍较颍D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)域坐標(biāo)，比對(duì)礦山災(zāi)害信息，利用礦山影像在信息中的具體位置，依照比例尺大小找到災(zāi)害的在準(zhǔn)確坐標(biāo)。值得注意的是，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)在應(yīng)用的過(guò)程中，可能不能完全按照軌道開(kāi)展信息采集工作。這就要求技術(shù)人員在提取信息時(shí)，要考慮到數(shù)據(jù)的偏差性誤差，將信息提取及先進(jìn)的信息化處理技術(shù)相結(jié)合，確定偏離的進(jìn)準(zhǔn)度，通過(guò)三維拍攝技術(shù)對(duì)礦山信息進(jìn)行二次模擬成像，以達(dá)到對(duì)礦山動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)的目的，提高礦山地質(zhì)災(zāi)害信息的提取的準(zhǔn)確度[2]。

圖1 礦山災(zāi)害信息數(shù)據(jù)域DEM

2.2 礦山災(zāi)情信息處理

在完成礦山災(zāi)害信息提取工作后，要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的處理，主要包括信息篩查、信息去噪、信息提煉，通過(guò)這一系列處理，可以對(duì)信息進(jìn)行針對(duì)性的整合分析。

首先，技術(shù)人員要結(jié)合無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)收集而來(lái)的礦山信息，全面性的評(píng)估信息數(shù)據(jù)，將礦山的地質(zhì)災(zāi)害按照區(qū)域劃分，將災(zāi)害的破壞范圍、嚴(yán)重程度將信息劃分成3個(gè)等級(jí)，借助“測(cè)繪影像解釋”，檢測(cè)礦山災(zāi)害被破壞區(qū)域的地質(zhì)類(lèi)型，并計(jì)算出各個(gè)區(qū)域的地質(zhì)類(lèi)型占比面積，對(duì)受損程度進(jìn)行持續(xù)性、整體性的評(píng)估，在針對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行災(zāi)害程度進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)生態(tài)環(huán)境的自我調(diào)節(jié)能力，對(duì)災(zāi)害等級(jí)較低區(qū)域的信息適當(dāng)刪除。

其次，要進(jìn)行剩余的信息進(jìn)行二次處理，利用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)化的識(shí)別確認(rèn)，清除掉精準(zhǔn)度小于0.1的數(shù)據(jù)信息，借助邊緣模糊化的信息處理方式，確定具體的礦山受災(zāi)位置，再進(jìn)行進(jìn)一步的識(shí)別，搜集有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)。針對(duì)收集到的信息評(píng)估災(zāi)害區(qū)域的受損等級(jí)。通過(guò)這種方式，能夠有效提升信息處理的精準(zhǔn)度，也有助于相關(guān)工作人員準(zhǔn)確的判別災(zāi)害物。

最后，完成信息處理工作，要對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的提煉，通過(guò)正向映射技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高程模型的成像處理，經(jīng)過(guò)多次的信息對(duì)比后，刪除邊緣模糊的數(shù)據(jù)，完成信息的預(yù)處理工作，以此為相關(guān)人員的災(zāi)害處理工作提供準(zhǔn)確的信息，提高應(yīng)急效率。

2.3 礦山災(zāi)害測(cè)繪圖像分析

在完成礦山災(zāi)害信息處理的基礎(chǔ)上，要借助無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，對(duì)礦山災(zāi)害測(cè)繪圖像進(jìn)行成像顯示與分析。

首先，將處理完成的信息通過(guò)比例尺進(jìn)行二次確認(rèn)，以此形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)域、熱紅外線(xiàn)等信息，工作人員可以將其作為礦山災(zāi)害區(qū)域成像顯示工作的依據(jù)，采用圖像顯示技術(shù)，將DEM的相關(guān)術(shù)數(shù)據(jù)投放在屏幕上，結(jié)合人工翻譯技術(shù)對(duì)礦山災(zāi)害歸類(lèi)處理。

其次，識(shí)別礦山中有潛在危害的破壞源，依照成像技術(shù)所劃分的災(zāi)害類(lèi)型，借助定位技術(shù)分析影像結(jié)果，并制定相應(yīng)的增援方案，推進(jìn)二次災(zāi)害專(zhuān)業(yè)化指導(dǎo)工作的順利進(jìn)行。

最后，結(jié)合處理后的信息數(shù)據(jù)，開(kāi)展礦山保障服務(wù)，應(yīng)用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)完成礦山的立體建模，對(duì)礦山的地理坐標(biāo)進(jìn)行二次注冊(cè)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的礦山災(zāi)害測(cè)繪圖像分析處理，推進(jìn)礦山災(zāi)害應(yīng)急工作的順利進(jìn)行[3]。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

本文通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方式，將礦山作為實(shí)驗(yàn)的研究主體，對(duì)礦山進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害模擬處理，首先用傳統(tǒng)的應(yīng)急方式收集礦山災(zāi)害地區(qū)的影像，并進(jìn)行二次成像，將其作為實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組。再采用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行圖像的分析處理工作，完成數(shù)據(jù)的比對(duì)工作，具體情況如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表

通過(guò)表1可以看出，根據(jù)本文設(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用規(guī)劃，可以有效提高礦山災(zāi)害影像的分辨率。因此，在后續(xù)的礦山災(zāi)害應(yīng)急測(cè)繪工作中，可以加強(qiáng)對(duì)此項(xiàng)方法的應(yīng)用推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)是當(dāng)下較為先進(jìn)的礦山災(zāi)害信息獲取方式，對(duì)災(zāi)害防治、災(zāi)后處理等工作都發(fā)揮著重要的作用。相關(guān)技術(shù)人員要合理應(yīng)用航拍技術(shù)下的各項(xiàng)信息收集、處理等技術(shù)，為礦山災(zāi)害應(yīng)急提供準(zhǔn)確、專(zhuān)業(yè)的信息。