無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查中的應(yīng)用

朱嬋蓮，姜 嘯，焦龍進(jìn)

（1.鎮(zhèn)江市自然資源和規(guī)劃局京口分局，江蘇 鎮(zhèn)江 212002；2.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，江蘇 鎮(zhèn)江 212001）

近年來，無人機(jī)因其機(jī)動靈活、拍攝周期短、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)小、快速獲取多角度多層面影像[1]等特點(diǎn)被廣泛用于各行各業(yè)。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生具有隱蔽性高、突發(fā)性強(qiáng)，且發(fā)生環(huán)境一般較復(fù)雜調(diào)查難度大，如全部依靠人員進(jìn)行調(diào)查，其工作量巨大、工作時(shí)間長而且對調(diào)查人員的人身安全造成極大威脅。

將無人機(jī)引入地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查，在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，可隨身攜帶快速抵達(dá)現(xiàn)場，實(shí)時(shí)多角度飛行獲得影像資料，快速對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行初步評估，為應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查工作提供了極大幫助。

1 無人機(jī)概況

無人機(jī)是無人駕駛飛機(jī)的簡稱，是一種通過無線電遙控設(shè)備或者自身程序控制裝置進(jìn)行操作的無人駕駛飛機(jī)，能自主飛行或遠(yuǎn)程引導(dǎo)，通過搭載相機(jī)光譜成像儀、激光雷達(dá)掃描儀等各種遙感傳感器，獲取高分辨率光學(xué)影像視頻激光雷達(dá)點(diǎn)云等數(shù)據(jù)，也被成為“空中機(jī)器人”[2，3]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)已被廣泛應(yīng)用于地質(zhì)測量、航空拍照、農(nóng)業(yè)調(diào)查等各個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)用市場前景開闊。

近幾年通過在無人機(jī)上搭載多視角相機(jī)，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜共五個(gè)不同的角度采集影像，結(jié)合攝影測量的原理和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)新興起了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，該技術(shù)可對局部重點(diǎn)目標(biāo)進(jìn)行高分辨率的航拍和建模，分辨率達(dá)2cm，完全滿足1：500的測繪精度要求。

2 無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)應(yīng)用實(shí)例

受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，京口工業(yè)園區(qū)左湖村毛家灣10號、12號東側(cè)，京杭大運(yùn)河西側(cè)出現(xiàn)河岸坍塌。災(zāi)害發(fā)生處一側(cè)為住宅區(qū)另一側(cè)為京杭大運(yùn)河，應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查工作難度較大。

搶險(xiǎn)組采用無人機(jī)先行調(diào)查，通過無人機(jī)搭載高清相機(jī)，直觀、快速、準(zhǔn)確的獲取了災(zāi)害點(diǎn)影像資料（圖1），影像資料直接反映了災(zāi)害點(diǎn)全貌和災(zāi)害體與受威脅對象的位置關(guān)系以及危險(xiǎn)程度，技術(shù)人員對影響資料進(jìn)行識別、測量，初步確定河岸坍塌總長度約10m，高差5m～6m，河岸坍塌造成房屋基礎(chǔ)懸空，樹木倒伏，并使房屋后地面出現(xiàn)裂縫及下挫現(xiàn)象，在連續(xù)性降雨、暴雨等條件影響下，坍塌可能加劇，嚴(yán)重威脅毛家灣10號、12號兩戶居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。搶險(xiǎn)人員結(jié)合影像圖制定了救援方案和救援路線，迅速撤離受威脅人員，并對影響范圍進(jìn)行應(yīng)急處置，防止次生災(zāi)害造成更大損失。

此次應(yīng)急搶險(xiǎn)工作，因采用無人機(jī)作為調(diào)查的“先行者”，及時(shí)、準(zhǔn)確的研判了危險(xiǎn)區(qū)域和受災(zāi)情況，為政府開展救援和地災(zāi)應(yīng)急處置提供了科學(xué)依據(jù)，最大程度的保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 無人機(jī)應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)的優(yōu)點(diǎn)

采用無人機(jī)進(jìn)行調(diào)查具有以下6個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①體積小、運(yùn)輸便利，其響應(yīng)能力機(jī)動快速；②搭載高精度數(shù)碼設(shè)備時(shí)，可垂直或傾斜成像，獲取真彩色數(shù)字影像；③可設(shè)置路線，多次獲取指定區(qū)域的影像資料；④采用專業(yè)軟件對影像資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理速度較快；⑤隨著科技的進(jìn)步，無人機(jī)智能化程度不斷提升，操作逐漸更簡便可靠；⑥成本較低[4，5]。地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域通常地質(zhì)環(huán)境較復(fù)雜、惡劣，采用無人機(jī)作為調(diào)查的“先行者”，可快速獲取初步資料，避免了人員直接進(jìn)入滑坡、崩塌等危險(xiǎn)區(qū)域調(diào)查造成危險(xiǎn)。其次，地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)域，人員和設(shè)備難以迅速進(jìn)場開展調(diào)查工作，采用無人機(jī)可快速、高效的獲取現(xiàn)場情況，完成初步調(diào)查和測量，指導(dǎo)搶險(xiǎn)人員規(guī)劃合理有效的搶險(xiǎn)救援方案，從而提高救援的效率，減少災(zāi)害造成的損失。此外，還可以初步劃定受災(zāi)區(qū)域，提升災(zāi)情評估效率。

圖1 河岸坍塌現(xiàn)場影像圖

4 無人機(jī)使用受限條件

據(jù)張翊超等人[6]統(tǒng)計(jì)分析，無人機(jī)在調(diào)查使用中受以下四方面限制：①山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地大部分都遠(yuǎn)離機(jī)場，但進(jìn)行飛行前應(yīng)參考當(dāng)?shù)氐貓D或者遙感圖像，確認(rèn)最近飛機(jī)場的距離，保證安全距離；②距離地面120m以下是國內(nèi)目前通用航空對無人機(jī)視距內(nèi)駕駛公認(rèn)的安全飛行距離，對地質(zhì)災(zāi)害特征的拍攝大多不需要距地面120m以上的飛行高度，應(yīng)盡量保持較低飛行；③對發(fā)生在峽谷中的地質(zhì)災(zāi)害，或存在對飛行器通信和GPS信號有影響的干擾源的地質(zhì)災(zāi)害地點(diǎn)，應(yīng)在飛行之前下載衛(wèi)星影像圖，并保證起飛位置的信號強(qiáng)度；④無人機(jī)調(diào)查結(jié)果受植被影響較大，需要結(jié)合現(xiàn)場情況對調(diào)查結(jié)果進(jìn)行研判。

5 結(jié)論

無人機(jī)已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，其優(yōu)點(diǎn)和重要性日益凸顯。無人機(jī)調(diào)查作為新興的調(diào)查手段，與傳統(tǒng)的人工調(diào)查相比，具有快速高效、機(jī)動靈活、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查中可采用無人機(jī)調(diào)查來提升工作效率并確保人員安全，其應(yīng)用前景廣泛。目前，無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)調(diào)查中還存在著技術(shù)門檻較高和法律法規(guī)不完善等限制[7]，相信隨著技術(shù)的進(jìn)步，無人機(jī)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查體系將會逐漸完善[8-10]。