地质灾害工作中无人机及其技术的应用

营新

摘 要：近年来，由于环境污染问题加剧，极端天气频发，自然灾害时有发生，对生态环境、农业生产、社会经济发展以及交通运输行业等造成严重影响。针对频发的自然灾害事件需要建立完善的灾害监测预警系统，最大限度降低人身安全和社会财产损失等，全面维护社会稳定发展，从根本上促进社会主义现代化建设进程。本文结合单位测绘和地灾项目工作，分析地质灾害工作中无人机及其技术的应用，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：地质灾害；无人机；技术应用

中图分类号：P631 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）30-0224-02

由于近些年自然灾害事故频发，严重影响了我国经济发展和社会稳定，威胁人民生命财产安全。在科学技术不断发展背景下，逐渐出现了较多先进的探测绘测技术，在无人机技术研发方面也取得了较多傲人成绩。当前，在地质工程中所应用的地质理论学探矿技术，山地工程，钻探工程以及数学地质等领域的发展已经离不开无人机技术的应用，无人机技术已经全面进入实用阶段。将数字化新型传感器等搭载到无人机飞行平台上，并且借助先进技术和学科知识，建立无人机航磁系统和航测遥感系统，广泛应用在地灾工作当中。

1 无人机技术概述

1.1 无人机技术基本发展

无人机技术最早出现在20世纪10年代初期，主要是应用在军事领域。随着IT技术的不断发展，也相应优化了无人机技术，出现了较多通讯技术和传感器，从根本上提升了无人机的性能，也逐渐扩大了无人机的应用范围和领。现阶段，多种性能指标和用途的无人机的类型呈现多样化特点，并且按照主要用途可以将其分为民用无人机和军用无人机。按照动力系统可以将其分为油动无人机和无人机电动；按照结构特点可以将其分为多旋翼无人机，固定翼无人机和无人直升机等；按照航程距离可以将其分为近程无人机，中程无人机和远程无人机。

1.2 无人机技术的应用优势

此次研究所讨论的无人机技术主要是航测遥感系统无人机，该种无人机的优势在与借助先進的无人机遥感技术和卫星导航技术等，主要飞行平台就是无人机，在机上搭载先进的传感器，其处理平台为自动化摄影测量工作站和应用软件。利用计算机飞行控制系统，通讯系统，测控系统，遥感技术，地理监测系统和全球定位技术能够形成一套完整的信息获取系统和处理系统。随着有人飞机遥感技术以及卫星遥感技术的快速发展，由此诞生了无人机航测遥感系统。当无人机距离地面超过最大视距范围时仅可以应用空中中继数据链，确保传输过程有效性。卫星信号覆盖范围广泛，可以给予无人机信息数据大范围内传输技术支持。与此同时，卫星信道性能具有较高的稳定性，在卫星中继基础之上建立无人机信息传输系统可以实现高效信息传输。卫星转发器主要采用同步卫星，图1为无人机系统基本组成。

2 无人机技术在地质灾害中的应用研究

2.1 快速测绘

相比于有人机测绘和传统测绘技术来说，无人机测绘的优势表现在灵活机动的飞行特点上。无人机飞行的速度比较块，不会延长重复周期，可以在较短时间内完成拍摄工作，并且能够实现重复拍摄，可以对地质灾害发生地区实施动态监测灾情的效果。例如在九寨沟地震当中，使用六旋翼无人机，在1s时间内可以拍摄七十多次，并且拍摄精度能够达到4cm。无人机具有较强的可操作性，操作人员只需要在较短时间就能完成培训，可以进行无人机测绘。

按照震区无人机测绘结果能够看出，在测绘工作首次飞行的时间内能够完成10万m2的测绘面积。按照测绘精度能够看出，无人机所拍摄的影像图分辨率能够达到4cm左右，可以观察到树木的纹理；从测绘可视化可以看出，在对图像进行合成处理之后，就可以在计算机上使数据信息呈现仰视图，俯视图，实现多方位多角度可视化，能够全面了解和掌握地震区的实际情况。

2.2 三维建模

三维建模技术主要是利用无人机多角度拍摄地震区域的图像，在成像后上传到系统当中，能够实现全方位地震全景，这样能够为后期救援工作提供重要依据。在四川九寨沟地震中使用无人机快速三维建模技术能够全面展现出地震灾害区域的三维可视化图像。在处理高程数据信息之后可以借助全球定位系统，并且通过高程点数据形成不规则三角网，并且应用三角网生成灾区图像。采用三维图像既可以展现出地震裂缝，滚石和塌方等情况，还能够显示出地物的宽度，长度，高度，并且按照以上检测显示信息计算出山体崩塌方向和滚石的下滑方向，这样能够为地震区灾民和救援人员选择安全的居住点，也能够为灾后重建工作起到决策依据。

2.3 地震灾害排查和评估

利用无人机测绘所获取的影像信息，提取灾区的二维图像和三维图像，这样能够展现出灾害点的数据信息。地质灾害排查和评估工作主要是将无人机测绘作为数据依据，并且应用全球定位技术制作气候预测图，植被破坏程度，地表损害，震区内地质条件等影像图，并且应用地理信息系统的空间分析功能评估震区的地质灾害桥梁，可以详细标识震区的次生灾害类型，区域和规模等，并且能够确保救援力量的合理分配，明确重点救灾区域，并且能够选择最佳的救援路线和灾后重建选址等。

2.4 云计算服务系统

云计算服务系统具有较高的可靠性，规模庞大，在运算速度等方面显著优于其他系统。分控中心主要是按照监控报告明确管辖区域内的受灾情况。应用云计算服务系统将指令传达到无人机，在对无人机飞行航线进行规划之后可以对飞行状态实时监控。无人机在接收指令之后，可以采集受灾区域的灾情信息，并将信息转化为二进制数据，利用中继数据链将数据传输到云计算服务系统当中，云计算服务系统可以利用数据分析模型和定量遥感技术，估算和反演灾情。云计算服务系统主要包括无人机监控系统，航迹规划和传感器数据处理分析系统等。其中监控系统能够实时显示出无人机设备状态，航迹规划能够按照受灾区域灾害程度的大概位置为无人接听，最佳航路，确保在无人机面前地面人员能够面临突发危险做出相应的处理反应。

2.5 无人机技术在滑坡灾害中的应用

对于黄土地区来说，滑坡属于最常见的地质灾害，利用遥感技术对地质灾害情况进行解译时可以解译出灾害区域的规模和位置等物理影像特征。该种应用原理主要是按照遥感影像中滑坡表示的纹理，阴影以及色彩等实现。在对滑坡地质灾害进行解译时能够发现灾害发生规律，并且能够从影像图像上判断出滑坡体下滑过程中的形态特征。应用监测软件也能够按照遥感影像的方向和比例尺对滑坡宽度和长度进行判断。

2.6 无人机技术在崩塌灾害中的应用

在遥感图像中崩塌灾害的解译主要是按照崩塌所形成的异常色调进行判断，在对灾害区域解译时能够看出，大多数崩塌灾害事件都是发生在陡峭边坡地段，例如公路，河谷等。由于崩塌灾害所涉及的面积比较小，因此在实施遥感解译期间的难度比较大，一般在遥感图像上只能辨別出新生崩塌，并且还需要借助实地验证和考察。

3 结束语

综上所述，无人机技术是在传统遥感技术上发展而来，其优势主要体现在高机动性和分辨率方面。所以应用无人机遥感技术进行地质灾害调查具有十分重要的作用。无人机遥感技术可以调查，监测地质灾害事件，因此被广泛应用在地质灾害监测中，充分发挥出优势性能。

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收稿日期：2018-9-14

作者简介：营 新（1985-），男，地质中级工程师，本科，主要从事地质，当前测绘方面的工作。