無人機(jī)航測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中的應(yīng)用探討

薛昌華

(安徽省地質(zhì)測繪技術(shù)院，安徽 合肥230022)

無人機(jī)航測技術(shù)可以清晰地拍攝到人們想要拍攝的畫面，其與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的融合在很大程度上減少了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪工作的時間，提高了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的效率。

1 地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的含義

地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪是在發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害時，通過地質(zhì)的活動與變化描繪出地質(zhì)目前的狀況，通過地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪可以了解到地質(zhì)災(zāi)害的程度，具體災(zāi)害有哪些，比如：由于地質(zhì)、海嘯等因素所產(chǎn)生的山體滑坡、泥石流、地面塌陷等。地質(zhì)災(zāi)害具有不確定性與隨機(jī)性，地質(zhì)災(zāi)害的爆發(fā)都在一瞬間，很難通過監(jiān)控得知地質(zhì)災(zāi)害的類型與程度。在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，一般沒有時間進(jìn)行反應(yīng)，對于人們的經(jīng)濟(jì)與人身安全造成了極大的影響，同時，對于地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)也會造成很嚴(yán)重的環(huán)境破壞。在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，該地區(qū)的有關(guān)部門應(yīng)該及時開展救援工作，要了解地質(zhì)災(zāi)害的涉及范圍，全面查找地質(zhì)災(zāi)害范圍內(nèi)的人員，解救被困人群。以往的解救工作比較單一，都是依靠人力來進(jìn)行搜尋與施救，比如：消防隊員、部隊官兵等，由于人力的解救費(fèi)時費(fèi)力，很多時候都延誤了解救的最佳時機(jī)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪進(jìn)行了融合，無人機(jī)航測技術(shù)可以通過航拍準(zhǔn)確地了解哪些地區(qū)有被困人員、被困人員的數(shù)量、需要怎樣的救援設(shè)施等，因此減少了搜救的時間。

2 無人機(jī)航測技術(shù)在應(yīng)急測繪中的優(yōu)勢

無人機(jī)航拍技術(shù)與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的融合，增加了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的準(zhǔn)確性，可以形成清晰的圖片。無人機(jī)航拍技術(shù)是目前比較先進(jìn)的技術(shù)，在我國的一些拍攝任務(wù)中都有參與，比如：軍事拍攝、電影拍攝等。在拍攝的過程中可以通過俯視來拍攝正常攝影機(jī)拍攝不到的角度與畫面。無人機(jī)航拍技術(shù)與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的融合可以實現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀的準(zhǔn)確采集，使地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪工作更加的真實與準(zhǔn)確，對于地質(zhì)災(zāi)害的救援工作非常有用。一般無人機(jī)飛行的高度在75m-750m 之間，操作非常簡單，可以自由控制無人機(jī)的飛行高度、飛行方向，并且效率極高，達(dá)到飛行地點(diǎn)之后，拍攝的畫面就會直接傳輸?shù)竭B接的電腦當(dāng)中，可以馬上知道該地區(qū)的實際情況，提高了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的工作效率。無人機(jī)可以多功能地進(jìn)行拍攝，拍攝的照片像素很高，可以清晰地看到地質(zhì)災(zāi)害的全過程，并且無人機(jī)的攝像頭采用的是無死角，可以360°隨意的轉(zhuǎn)動，只需要調(diào)整攝像頭的位置就能改變拍攝的畫面。另外，無人機(jī)的安全系數(shù)比較高，不需要有人駕駛，通過遠(yuǎn)程遙控就可以知道現(xiàn)場的情況，保障了人身安全，并且無人機(jī)的體型較小，使用起來比較省力，非常方便。

3 無人機(jī)航測技術(shù)在應(yīng)急測繪中的缺點(diǎn)

3.1 影像數(shù)目較多

無人機(jī)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的應(yīng)用中，有著攝像數(shù)目較多的問題，無人機(jī)一般是進(jìn)行遠(yuǎn)程大范圍內(nèi)的拍攝，對于一些小范圍的拍攝需要調(diào)整無人機(jī)的飛行距離與拍攝角度，為了清晰地拍攝所需位置的情況，需要把多個攝像頭對準(zhǔn)一個范圍內(nèi)進(jìn)行拍攝，因此，拍攝出來的照片沒有太大的變化，利用率不高，照片重復(fù)率較高。

3.2 操控較為復(fù)雜

一般娛樂型的無人機(jī)操作比較簡單，但是在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中，需要清晰地了解固定區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)狀況，因此，要不斷更改無人機(jī)的對焦頻率，操作比較繁瑣。

3.3 立體模型精度不夠

無人機(jī)的模型是固定形狀，以往的無人機(jī)為了在低空中俯視拍攝地面的狀況，基礎(chǔ)高度很高，無人機(jī)飛行的最低高度可達(dá)到75m，因此，在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中，需要拍攝地面的詳細(xì)情況，會產(chǎn)生精準(zhǔn)度不夠的問題。

3.4 影像容易出現(xiàn)畸變

無人機(jī)在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪拍攝時，由于天氣、操作人員的技術(shù)以及一些不確定因素的干擾，會對無人機(jī)的拍攝造成影響，導(dǎo)致無人機(jī)在拍攝過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動現(xiàn)象，影響無人機(jī)的對焦，拍攝出來的畫面比較模糊，并且還會出現(xiàn)不同程度的畸變。

4 無人機(jī)航測技術(shù)

4.1 無人機(jī)航攝系統(tǒng)

無人機(jī)的拍攝主要依靠無人機(jī)的航攝系統(tǒng)，無人機(jī)航攝系統(tǒng)由兩個部分組成，一部分是航攝平臺，一部分是地面控制系統(tǒng)，這兩個部分都是輔助無人機(jī)在進(jìn)行航拍時的有效設(shè)備。在無人機(jī)飛行時由地面控制系統(tǒng)進(jìn)行實時控制，控制無人機(jī)的前進(jìn)、后退、左右切換等;而航攝平臺就是拍攝系統(tǒng)的裝備，通過航攝平臺對焦、調(diào)整焦距等方式來確定是否拍攝。相關(guān)操作人員在進(jìn)行無人機(jī)的操作時，要進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，以保證拍攝出來的照片被地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪所需要。

4.2 無人機(jī)航測生產(chǎn)

無人機(jī)航測的生產(chǎn)流程比較多，需要生產(chǎn)的設(shè)備與裝置難度系數(shù)比較高，其中包括：數(shù)字正射影像、實景三維模型、數(shù)字地表全景影像、監(jiān)測視頻等，這些都是無人機(jī)應(yīng)該具備的技術(shù)，并且在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中可以最大限度地幫助地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪進(jìn)行所需拍攝資料的拍攝，并進(jìn)行資料的上傳，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪提供準(zhǔn)確的現(xiàn)狀與數(shù)據(jù)。無人機(jī)航測生產(chǎn)中比較常用的一項技術(shù)就是數(shù)字正射影像和實景三維模型，這兩種技術(shù)可以反映出地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，地質(zhì)的實際狀況，并且根據(jù)數(shù)據(jù)形成三維模型。無人機(jī)的景象拍攝可以清晰地看出地質(zhì)的實際狀況，這主要?dú)w功于五鏡頭科技，通過不同鏡頭的拍攝，了解地質(zhì)災(zāi)害的實際情況，并且可以實現(xiàn)全方位、超清晰的同步拍攝。

5 無人機(jī)應(yīng)急測繪方法研究

5.1 應(yīng)急預(yù)案制定

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，應(yīng)及時啟動應(yīng)急預(yù)案，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的瞬間就進(jìn)行拍攝，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急測繪，盡可能在最短的時間內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的應(yīng)急測繪，減少地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的時間，提高地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的效率。相關(guān)地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪部門要提前進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案的制定，要根據(jù)不同地質(zhì)災(zāi)害的類型、程度以及威脅等級系數(shù)來進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案的制定。保證應(yīng)急預(yù)案的科學(xué)性與使用性，在進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案的制定之前，要使用以往地質(zhì)災(zāi)害的情況作為參考，制定多種應(yīng)急預(yù)案，方便在出現(xiàn)特殊情況時可以進(jìn)行選擇，并且增加應(yīng)急預(yù)案制定的準(zhǔn)確性。

5.2 應(yīng)急航攝作業(yè)

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，不僅要進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案的制定，還要進(jìn)行應(yīng)急的拍攝作業(yè)。應(yīng)急的拍攝作業(yè)主要是在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的第一時間啟動無人機(jī)，使無人機(jī)飛行到發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置，并進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀的拍攝。這一系列的拍攝工作需要先進(jìn)行一個應(yīng)急航攝作業(yè)的規(guī)劃，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，有關(guān)部門會及時獲取地質(zhì)災(zāi)害的位置信息，但是對于地質(zhì)災(zāi)害的程度與等級都沒有過多的了解，因此如果盲目地啟動無人機(jī)進(jìn)行拍攝，拍攝出來的照片與數(shù)據(jù)缺乏針對性，所以要先對拍攝工作進(jìn)行規(guī)劃。第一步，要根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害所發(fā)生的區(qū)域制訂最近拍攝計劃，使用離地質(zhì)災(zāi)害最近的一個工作單位的無人機(jī)進(jìn)行拍攝;第二步，規(guī)劃無人機(jī)所需要拍攝的內(nèi)容，根據(jù)這一目標(biāo)進(jìn)行無人機(jī)的飛行與拍攝，拍攝出來的畫面比較有針對性，可以給地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪提供最大的幫助;第三步，一些地區(qū)由于地理位置的不同，會影響無人機(jī)的拍攝，要先穩(wěn)定無人機(jī)的拍攝地點(diǎn)，以便能平穩(wěn)地進(jìn)行畫面的拍攝，否則模糊的畫面對于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪沒有任何作用。

5.3 應(yīng)急數(shù)據(jù)處理

在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，要進(jìn)行應(yīng)急數(shù)據(jù)處理，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪是在最短的時間內(nèi)對于本次的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行一個了解，地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的特點(diǎn)就是時間短、精準(zhǔn)度高，是一個非常困難的工作。在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害位置的拍攝時需要的數(shù)據(jù)比較多，無人機(jī)的拍攝畫面剛好可以增加地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急數(shù)據(jù)的處理，無人機(jī)在進(jìn)行航拍時，可以同一時間拍攝很多畫面，這些畫面在拍攝的一瞬間就可以通過傳輸技術(shù)傳輸?shù)诫娔X中，給地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪提供了應(yīng)急數(shù)據(jù)，同時也減少了地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪數(shù)據(jù)的采集時間。在地質(zhì)災(zāi)害來臨時，越快速度地完成地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪，可以節(jié)約更多的時間來進(jìn)行救援工作，保障相關(guān)人員的人身安全，第一時間解救被困人群，在地質(zhì)災(zāi)害面前，時間就是生命的象征。地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪的工作效率越快，地質(zhì)災(zāi)害所造成的經(jīng)濟(jì)損失就越低，人員的傷亡也越小，相關(guān)操作人員通過培訓(xùn)可以增加操作無人機(jī)的熟練度，減少無人機(jī)的操作時間，為地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪工作節(jié)省時間。

6 無人機(jī)航測技術(shù)在應(yīng)急測繪中的應(yīng)用

6.1 突發(fā)事件的監(jiān)測

比較常見的地質(zhì)災(zāi)害有：地震、滑坡等，以往這些地質(zhì)災(zāi)害在發(fā)生之前無法進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，導(dǎo)致人員大面積的傷亡，損失了很多財產(chǎn)。但是隨著科技的不斷發(fā)展，對于一些地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測有了突破性的進(jìn)展，通過突發(fā)事件發(fā)生之前和發(fā)生之后的現(xiàn)象來看，會有一些預(yù)警，比如：一些動物的不規(guī)則活動、電磁場產(chǎn)生的變化等，對于這些信息的監(jiān)控可以很好地預(yù)測地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，幫助地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪工作順利開展。

6.2 自然資源保護(hù)的檢測

礦山、森林等自然資源都是不可再生資源，這些自然資源的使用可以促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，在以往自然資源的開采中，由于管制比較松，經(jīng)常會出現(xiàn)大面積破壞自然資源的現(xiàn)象，造成了很多開采事故，比如：水土流失、地表塌陷等。當(dāng)時，我國的開采技術(shù)還不成熟，這種盲目的開采不僅給我國自然資源造成了不可磨滅的傷害，還浪費(fèi)了許多自然資源，給如今自然的保護(hù)與管理提高了難度。如今，我國仍會不時產(chǎn)生一些小規(guī)模破壞自然資源的現(xiàn)象，單純依靠人力管理與監(jiān)督無法實現(xiàn)，因此，要通過無人機(jī)航測技術(shù)來檢測自然資源，并對自然資源實施保護(hù)。另外，使用無人機(jī)航測技術(shù)來檢測自然資源還可以拍攝相關(guān)的證據(jù)，給私自開采或破壞自然資源的人員沉重打擊。

6.3 地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測

地質(zhì)環(huán)境的變化會造成公路、鐵路等交通路線的破壞和山體滑坡、山洪災(zāi)害等重大災(zāi)害。而由于我國國土面積巨大，丘陵、山峰、巖洞、高原等各種地質(zhì)環(huán)境錯綜復(fù)雜，根本無法對其進(jìn)行全時段、全方位的監(jiān)控，尤其是在地質(zhì)環(huán)境發(fā)生變化時，會進(jìn)一步加深環(huán)境的復(fù)雜程度，使人力無法及時有效地介人，阻礙了公路崩塌、山體滑坡等災(zāi)害的治理工作。無人機(jī)航測對于環(huán)境的高適應(yīng)性與全天候可執(zhí)行性，可以在地質(zhì)環(huán)境變化的第一時間趕到現(xiàn)場，進(jìn)行實時監(jiān)測，并且可以獲取到清晰度高、時效性強(qiáng)的現(xiàn)場地質(zhì)環(huán)境影像，為地質(zhì)環(huán)境問題的治理提供數(shù)據(jù)支持。

6.4 土地整治的信息獲取

土地整治是提高土地資源利用效率的重要措施，通過對田、水、路、林和村地的綜合治理，增加我國耕地的面積，提高耕地的質(zhì)量，是促進(jìn)我國新農(nóng)村建設(shè)的重要手段。土地整治中，由于許多未利用土地的復(fù)雜地形，測量土地利用情況的實地監(jiān)測等需要耗費(fèi)大量的人力財力，甚至有些無法通過人工方式實現(xiàn)，給土地整治工作增加了難度。而無人機(jī)航測技術(shù)可以通過空中攝影，搜集分辨率高、現(xiàn)勢度高的數(shù)據(jù)和圖片，為土地整治提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，保證土地整治的合理性和高效率。

7 結(jié)束語

在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中融入無人機(jī)航測技術(shù)可以有效監(jiān)測突發(fā)事件和自然災(zāi)害、獲取土地整治的信息、監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境等，有助于地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪更加準(zhǔn)確，本文還有不足之處，但希望可以幫助無人機(jī)航測技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急測繪中更好的應(yīng)用。