无人机在地质灾害调查中的应用

2021-03-30张遥

建材与装饰 2021年10期

关键词：摄影测量图像

张遥

（贵州省地质矿产勘查开发局114 地质大队，贵州遵义 563000）

0 前言

在当前信息化时代的背景下，计算机、摄影等技术也在快速的发展中，无人机的应用能够在最短时间内获取到最准确的地表信息以及三维地表的形态，将其应用在地质灾害调查中有十分重要的现实意义。

1 无人机技术的特点

1.1 无人机测绘的先进性

通常，无人机建模是以无人机为主要载体，以摄像头和其他传感器设备（如负载、狭窄区域、低海拔和高精度测量与工作区域映射）为基础的。与人工监测相比，更适用于近年来的灾害监测。由于成本低廉，3S 技术发展迅速。这也促进无人机技术取得进步，例如飞行、定位、快速处理和遥感图像采集。

1.2 对测绘数据的处理

无人机采集的数据主要是遥感数据，具有时间短、空间分辨率高、功能强大的特点，时间测绘数据处理主要是图像处理数据。按照针对无人机技术的特点，图像数据处理主要包括：空间三级加密、校正、图像匹配以及预处理等。

1.3 国内的发展现状

在我国，无人机主要用于军事领域已有很长时间，主要用于精确打击、命令控制和侦察警告。近年来，土木工程和商业无人机已逐步开发和应用，主要用于地理测量、农林监测、土地监测和生态环境保护。2014 年8 月地震后，高速3D 建模技术首次用于地质灾害的紧急救援，为救援提供有力的支持。

2 应用无人机的优势

与其他遥感应用不同，地质灾害的遥感需要按照一些灾难的地质原则和形态特征来认识灾害。通过解释颜色、色调、纹理等来直接确定灾害机构，并且还有必要对地震引起的二级地质灾害加以重视。在对地质灾害调查的调查中，在这个过程之后，在灾害中的次要地质灾害应该得到改善，二次地质灾害可分为沉积型、湖泊型、碎屑流动型，塌陷型和滑坡式。由于无人机飞行高度相对较低，图像分辨率较高，可以对成像数据进行填充，也可以进行人机交互，可以在计算机上进行地质灾害调查，因此，及时收集和传输灾难信息已成为当务之急。传统的卫星遥感和载人飞机受成本和气候的限制，在某些条件下无法获取数据。无人机可以克服复杂的地形和天气，并且还可能免受到高海拔、高辐射和高风险等区域的影响。这样，可以满足各种灾难监视和评估需求。

3 无人机影像的应用现状

3.1 案例简介

在地区的水系发展中，为充分利用当地水资源，地方政府积极开展水电建设项目工程，所在地区植被茂密、交通不便给整个项目的地质灾害调查带来巨大的挑战。考虑到这一点，项目经理决定使用无人机成像技术来弥补现有现场调查的缺点。

3.2 实施步骤

在确认项目采用无人机摄影技术后，工作人员应严格按照计划进行拍照，确定飞行区域，确定运输区域；连接完成后，启动设备，判断设备是否正常按照通电检查结果，设备出现故障；为确保工程安全，无人机影像技术能更好地适应地质灾害，具有一定的优势，需要为正式运行做好准备，因此进入测量区域后，提前进行飞行试验，然后再进行测试和正式测量。按照试验结果，确定图像高程系列参数和图像高程系列参数；在操作过程中，无人机的飞行数据在时间上调整，并且按照历史数据的比较结果确定无人机的最佳工作状态，以确保整个航拍的顺利完成。在这个项目中，工作人员将在拍摄每个隔板后立即将相关数据下载到移动硬盘，这方便后续加工和节省质量检验过程。第一件事是检查图像数据的重叠。根据拍摄坐标数据，可以确定平均参考线长度和平均路径之间的距离，还可以确定参考线和路径之间的间隙的极值。通过计算公式确定项目的具体过程，根据两张相邻的照片执行图像切片旋转检测，并选择相同的标记。两个图像的标签重叠。确定对象之间的角点大小。编辑角度就像旋转的切片。最后，检查图像的质量以及如何可视化，并比较每个图像的缺陷。图像层处理工具使用PS 图像处理系统作为图像进行投影处理。完成后，将使用图像选择，图像整形等来创建图像，并使用专业的遥感图像处理软件将捕获的正像链接到目标区域，最后执行图像装饰。工程经验表明，使用照片扫描图像处理系统时，通过光束调整方法可以完成空中三角测量，从而提高图像处理质量。这种方法是基于立体摄影测量法逐渐发展起来的。在操作过程中，员工根据一些现场控制点控制每个加密点，最后确定每个加密点的高度和平面位置。

3.3 对无人机影像信息的解释

在无人机图像信息解释过程中，需要按照无人机图像调查结果和要检查区域的特定限定信息详细分析地质灾害。在该项目中，图像信息的解释主要是由无人机航空摄影获得的前向映射图像，并且通过人机互动将目标区域的详细地质灾害信息解释为室内。

4 无人机测绘的应用现状

4.1 无人机测绘流程

为可以检查气象条件、地形、人造设施和空中拍摄区域的其他基本条件的基本条件，确定无人机的操作位置，并为随后的无人机映射规划提供基础，制定详细的飞行映射计划，确定降落处，无人机的性能参数应按照无人机携带的相机，传感器和其他设备确定，并且应相应地设定路线，在正式成图前，先进行飞行试验，校准相关参数，然后按照测试结果设置飞行成图路线。飞前注意无人机飞行安全和电池供电，确保安全返回。返回办公行业从无人机接收图像地图、数字地面模型、数字线路和其他数据，进行地质灾害预测分析。

4.2 无人机测绘案例

我国西南部地貌多样，地势复杂，地势严峻，地质灾害多发，并经常伴有阴天、雨天和大雾天气，这使传统的航空摄影测量无法获得理想的图像。无人机遥感系统可以补偿由于云层和雾气变暗而无法获得高质量、高清晰度的数字图像的情况。它是对有人驾驶飞机的卫星遥感和空中遥感的有力补充。无人机遥感具有高分辨率遥感数据的快速图像采集，精度高、时间效率高、机动性强、超低空飞行、结构简单、经济方便等优点，已成为遥感数据的重要工具之一。基于以上特点和优势，在地质灾害的调查，预防和预测以及地质灾害的预警中发挥不可估量的作用。2008年5 月12 日，四川省汶川县遭受地震破坏，交通和通讯被封锁。技术工作组使用微型无人飞行器遥感技术对北川县进行航拍，为2010 年6 月28 日发生的滑坡泥石流地质灾害提供决策支持。由于暴雨，贵州省通过空中无人机摄影获得第一手高清图像，以了解灾难情况和紧急救援指导；2017 年8 月28 日，贵州省纳雍县张家湾市普萨社区大树礁组的一座山塌了，通过运用无人机获取灾害地区的情况信息极大地节约救援工作的时间。

4.3 三维建模

三维建模是指首次使用无人机技术来快速可视化灾区信息。将图像导入系统后，可以显示地震区域的360°全景盲点，这使救援人员的思维更加清晰。在鲁甸地震救援中，无人机技术首次被用于从地震区域的三维建模中快速获取灾害信息。这是首次完成3D 可视化，这对救灾工作非常有益。通过高程数据处理，根据GIS 软件中的高程点数据建立不规则三角网，最后生成DEM。在三维图中，不仅可以显示地震岩石、裂缝和塌陷，还可以显示地面物体的长度、高度和宽度。在此基础上，可以获得山体倒塌的方向和可能发生的滑石的方向，从而可以更科学地选择倒塌方向的安置地点，为灾后的发展奠定坚实的基础，制定重建计划。

5 无人机倾斜摄影测量技术的应用

与传统的航空摄影测量相比，无人机倾斜摄影测量技术具有全向和三维的优势。它将传统的航拍技术与3D 地面技术和地图技术相结合。无人机的倾斜摄影测量技术可以更准确地反映物体的实际情况，弥补骨灰图像的缺点，也可以使用低空多位置相机镜头摄影，这可以快速获得地理信息并满足不同的需求调查和测绘行业，当地质灾害发生时，调查人员往往要在灾害体上调查。在这一次，通过无人机射击技术，指挥无人机进入灾区，将实时图像转到哨所指挥中心，专家基于图像分析，采取地质灾害防治措施。正射影像是覆盖整个调查区域的真实客观的场景图像，具有数学精度、几何精度和图像特征，并经过校正和处理。它不仅反映整体，而且反映细节。与正射照片相比，三维模型可以从不同角度（例如垂直和倾斜）获得图像数据。通过倾斜摄影技术，它具有更完整、准确的信息，还可以获得长度、高差、坡度、面积、坐标等，可以从不同角度进行测量。丰富三维模型的应用，增加地质灾害调查的内容，拓展无人机在地质灾害调查中的应用。通过三维模型，非专业领导者可以更容易直观地掌握地质灾害情况，并为其决策和部署提供保证。