無人機技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害防治中的應(yīng)用

唐定洪

（四川省地礦局四零四地質(zhì)隊，四川 涼山 615000）

一、無人機在地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)用中的優(yōu)缺點

地質(zhì)災(zāi)害往往帶來重大的破壞和人員傷亡，因此在災(zāi)害發(fā)生時與發(fā)生后，如何及時獲取災(zāi)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螅鵁o人機系統(tǒng)具有其獨特的優(yōu)勢：

（一）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(zāi)害調(diào)查任務(wù)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(xùn)練成本低，操控員只需要學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識和應(yīng)用知識并使用訓(xùn)練機培訓(xùn)即可順利操控?zé)o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(zāi)害調(diào)查工作，能快速、精準(zhǔn)得到達災(zāi)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(zāi)害調(diào)查任務(wù)。3.適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。除大風(fēng)、雨雪天氣外，無人機可以在許多復(fù)雜的環(huán)境下飛行，比如人力無法到達的山區(qū)、交通被嚴(yán)重破壞的災(zāi)害點。代替普通人力在高危環(huán)境下工作，可大幅減少人員傷亡的可能性。

（二）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(yán)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(shè)備。

二、無人機技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的具體應(yīng)用

（一）快速測繪

無人機靈活機動、飛行速度快、重復(fù)周期短，能夠在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的區(qū)域內(nèi)對災(zāi)情實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測。比如，在魯?shù)榈卣鹬?，救?zāi)人員采用了六旋翼無人機，可以在1s 內(nèi)完成多達72 次拍攝，還能夠達到4cm 的拍攝精度。此外，無人機技術(shù)的操作技術(shù)很強，操作人員在開展工作前只需要進行短期的培訓(xùn)。用無人機對震區(qū)進行測繪，結(jié)果顯示:無人機測繪效率高，其在首次飛行的7min 內(nèi)，完成測繪的面積達到了10 萬m2;無人機測繪精度高，在其拍攝到的影響中可以清晰地看到樹木紋理，分辨率能夠達到4 cm;無人機測繪可視化，對影像進行處理后，能夠?qū)崿F(xiàn)其各個角度、方位的可視化，將災(zāi)害點的全貌都展現(xiàn)出來。

（二）三維建模

簡單來說，三維建模是指將無人機多角度拍攝到的災(zāi)區(qū)圖片成像后導(dǎo)入系統(tǒng)中后，可以將震區(qū)的全景360°無死角展現(xiàn)出來，這就使得救援思路更加清晰。在魯?shù)榈卣鸬木葹?zāi)中，利用無人機技術(shù)，使得快速進行三維建模震區(qū)的災(zāi)害信息在第一時間實現(xiàn)了三維可視化，這對救災(zāi)非常有利。通過處理高程數(shù)據(jù)，并在GIS 軟件中根據(jù)高程點數(shù)據(jù)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)，再生成DEM。在三維圖形中，不僅可以將地震的滾石、裂縫以及塌方等形態(tài)展示出來，還能夠?qū)⒌匚锏拈L度、高度以及寬度等顯示出來，在此基礎(chǔ)上，就能夠得出山體崩塌的方向、滾石下滑的可能方向，從而更科學(xué)地選擇災(zāi)民安置點，并為設(shè)計災(zāi)后重建方案提供有力依據(jù)。

（三）地質(zhì)災(zāi)害排查評估

通過無人機測繪得到的影像數(shù)據(jù)，提取災(zāi)區(qū)二維與三維圖像，能夠全面展示災(zāi)害點的信息。

地質(zhì)災(zāi)害排查評估以無人機測繪為數(shù)據(jù)來源，利用GIS 技術(shù)，對震區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件、地表損害、植被破壞程度、氣候預(yù)測等數(shù)據(jù)進行專題圖制作，并利用GIS 空間分析功能，對震區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害評估，對災(zāi)區(qū)可能發(fā)生的次生災(zāi)害類型、規(guī)模、區(qū)域等信息進行了詳細標(biāo)識，將為合理分配救援力量、確定救災(zāi)重點區(qū)域、選擇安全救援路線以及災(zāi)后重建選址等提供參考。

三、無人機技術(shù)的發(fā)展前景展望

當(dāng)前無人機技術(shù)在測繪領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中，同樣以其高靈活性，深度可視化，高便捷性等優(yōu)勢獲得了高度認(rèn)可。在未來的發(fā)展中，軟硬件強化與行業(yè)規(guī)范管理將使主要的發(fā)展方向。

硬件方面的主要方向是要強化飛行穩(wěn)定性、抗逆性，同時要提升影像拍攝頻率。硬件方面的提升，將進一步強化無人機測繪對天氣的抵抗能力，從而讓獲得的數(shù)據(jù)精度更高，噪點更少，從而達到節(jié)約后期處理成本的目的。軟件方面則主要是強化數(shù)據(jù)加密性和抗干擾性。測繪數(shù)據(jù)具有一定的機密性，所以對于數(shù)據(jù)安全性必須要給予高度重視；另外要繼續(xù)強化數(shù)據(jù)處理能力。

四、結(jié)語

無人機技術(shù)在多方面具有顯著優(yōu)勢。不但操作非常便捷，靈活性極，而且可以實現(xiàn)多樣化載荷，成本方面同樣優(yōu)勢顯著；此外，無人機處于千米以下高度飛行，無需報批空管，所以其更具有適用性。正是因為無人機技術(shù)有上述優(yōu)勢，所以地質(zhì)災(zāi)害防治中能夠起到非常重要的作用。相關(guān)工作者要善于運用無人機技術(shù)，從而使之為地質(zhì)災(zāi)害防治發(fā)揮更大的作用。