无人机航拍测绘技术对地质灾害的勘查分析

张 章

（湖南省资源规划勘测院，湖南 长沙 410000）

随着科学技术的进步和信息化的发展，无人机测绘技术已经发展到一个新的高度。特别是在测量、测绘工程中起着重要的作用。随着无人机技术的成熟，它在影像获取方面也取得了广阔的前景。特别是近几年无人机摄影测量系统被广泛应用在地形图绘制、地质灾害影像测量等领域。

1 无人机技术概述

无人机的操作系统主要是遥感操作系统，它还有一些辅助系统，如传感、无线定位、通讯等系统，由于负荷等方面的限制，无人机主要的传感器选择的是数码相机。无人机在进行信息获取过程中有两个最基础的方面，分别为安全性和稳定性，只有满足了这两个功能才能开展信息获取处理的步骤。经过研究人员的不断研究，传统的控制系统和对地面实时情况调查都取得了一定的突破，实现了智能与空间完美的结合，它不仅有很好的应用能力，而且能够控制图像的传输形式，可以将拍摄的影像无差别的传输到地面，为地面的工作打下坚实的基础。

无人机的系统可以实现远程实时调节操控，从而达到高传输的功能。随着科学技术的发展，无人机已经可以配多个轻盈的镜头，拍摄视频清晰度也非常的高，所运用的领域也越来越广泛。无人机技术从发展到今天，越来越便捷，操作难度也越来越低，维护成本也比较的低，性能更是一代超过一代，在市场很受欢迎[1]。

2 无人机技术在地质灾害测绘测量中的优势

2.1 无人机监测测绘范围大

无人机不仅能够大范围、高空间的对地形地貌实时监测测绘，而且能够对小面积的区域实现精准的监控。此外，对一些面积较大的区域监测测绘，可以采用多架无人机进行作业，在经过多光谱分析，就可以得到这一区域的各项监测信息数据，并将传统点的信息与得到的信息相结合比对，得到比较准确的区域信息。然后利用这些信息用三维仿真技术可以宏观地展示出来整个区域，为后续的防治灾害工作的开展提供帮助。

2.2 快速数据处理

与卫星图像相比，无人机技术能够处理某些数据，通过搜集大量信息，自动排查进行检测，以确保人们获得更准确的数据，例如，根据影响地理资源的颜色差来确定它们的属性等等。比卫星工作的效率高得多，特别是有时候测绘任务比较重，时间紧急，利用无人机测绘技术可以快速有效地完成任务。还有在发生一些自然灾害的时候，组织救援时利用无人机技术可以快速地了解现场的具体情况，确认灾情的情况，为布置救援计划省下来了大量的时间。

2.3 高技术水平

在无人机测绘中，导航技术的应用有效地控制了无人机运行的轨迹，在搭载一些高像素的拍照摄像设备，完全能够适应各种的测绘环境，并且测绘数据的精准度非常的高。当前，无人机测绘时拍摄的图像分辨率已经能够达到大型飞机拍摄的标准，分辨率可以达到0.1m到0.5m，这在测绘领域已经非常的精准了，与一些发达的国家相比，我国的无人机测绘技术也处于领先地位。另外，由于无人机自重较小，比较容易受到外部因素的影响，比如在天气环境不好的情况下，无人机飞行很容易受到干扰，这有可能导致无人机获得信息有所偏差，对无人机的工作效率有很大的影响。现在我国的无人机大多都安装导航和平衡系统，以此来确保无人机在飞行时不受影响。

2.4 灵活操作和高生产率

无人机具有比较轻的特点，可以在空中灵活运行，任何地形都可以实现起飞和降落，没有场地的限制。通常灾区地形非常得复杂，飞机难以进行测绘，而使用无人机就可以有效地解决这一问题，而且测绘的质量也不比飞机测绘的质量差，测绘的成本也比飞机的成本低得多[2]。

3 无人机技术在地质灾害调查中的应用途径分析

无人机技术在地质灾害调查中有自己的优势,当然也有缺点,所以要充分发挥其优势,避免发生任何事故,下面就来看一下无人机的具体运用:

3.1 实现实时地图传输

地质灾害发生后往往不是短时间内能够结束的,稳定性也比较的差,会导致调查和救援人员无法进入现场进行数据调查。这个时候就可以借用无人机来进行灾区的探查，可以利用无人机来对灾区的情况进行实时的传输。由技术人员操控无人机，深入到一些危险的区域，将灾害情况实时的传输给指挥部门，为专家对灾害情况作出判断以及救援方案作出技术的支撑。无人机可以直接与指挥部门建立起实时图传系统，这不仅提高了地质灾害调查的工作效率,还可以拍摄部分人力无法调查的地区,然后传送到指挥中心,使专家能够根据相关照片对灾害情况进行科学判断和分析,还可以指示无人机进行现场拍摄,全方位开展调查工作。尤其是对一些重点地区，确保专家和指挥部门得到的信息全面准确。

3.2 进行正射影像

由于地质灾害本身的特殊性,地区面积非常广阔。例如,如果发生泥石流,可能会发生大范围的破坏。在这种情况下,如果采用正常的调查或监测工作,不仅会花费大量时间和努力,还会影响监测的准确性。这时,可以利用无人机技术制作正射影像,直接对照片测量相关距离和面积。正射影像是指对中央投射的照片进行一定程度的纠正和处理后,获得更多的信息和数据。本身是测量的产品,但也有数学精度、几何精度和相关图像的特性。因为信息量比较大,是可以可视化实际灾害的场景,所以内容上有一定的可靠性和丰富性。进行正射影像可以展示出细节在内的整体图像,以便及时掌握灾难发生的地址、方向、坐标、尺寸等。只要通过专业软件分析,就能一一了解灾难的具体情况。

3.3 倾斜摄影

倾斜摄影指的就是在一个飞行器上建立多个传感器，然后从不同的角度来进行图像的获取，尽可能的获取更加完整的信息。在地质灾害调查过程中,可以运用无人机通过倾斜摄影的手法来获取各种信息,然后通过相关软件处理。这样就会得到尽可能全面的测量信息,包括面积、长度、高度、坡度和防卫坐标。此外,还可以反映测量坡度的坡向高度、坡度长度等相关数据,使地质灾害现场更加真实,为各种决定提供相关数据。总之,无人机技术的应用可以为地质灾害调查提供很大的便利条件,提高调查的实际效果。

4 在地质灾害勘察中无人机应用的重要价值

4.1 恶劣环境测量

在地质灾害勘察工作进行过程中，经常会遇到非常复杂的地形，如高山、低谷等，在这种环境下普通的航空测量方法肯定无法作业，但是无人机就可以，它是无视地形地貌的，在任何的地形地貌中都能开展工作，并且能够对地形地貌的实时数据进行反馈和分析，得到的信息准确度也比较的高。像森林、山区等环境恶劣的地方，都能完美驾驭，为我国的地质灾害勘察工作贡献了很大的力量。

4.2 测量数据处理

通过无人机遥感技术收集数据后，需要及时处理各种数据和信息，人工处理数据，受主观因素的影响，容易出现漏洞。因此，在数据处理过程中也要合理利用无人机遥感技术。在测量工作进行过程中，可以根据相关信息和数据对测量目标进行合理化分析，并根据相关目标的方向更准确、更详细地收集数据资料。确保数据的准确性。无人机遥感技术处理的数据信息比人工处理效果好得多，在应用相关技术时，能够有效地解决员工的工作压力，节省了大量人力、物力和财力。

5 无人机航测在地质灾害中的应用

地质灾害会带来一系列不利影响。为了尽快消除地质灾害的影响并减少破坏程度，有必要尽快确定地质灾害地区的特定地质事件。基于无人机航测的优势，可将其应用于地质灾害，尽快减少地质灾害造成的破坏。

5.1 在地质勘察中的应用

根据当地地貌、地形特征、项目工期等要求，利用无人机航测完成了地形测绘和地质调查的后续测量。根据拍摄区域的范围和分辨率以及平均参考高度来规划路线。拍摄的图片可以直接利用软件生成工作底图，在拍摄时要根据地形图的要求选择图像控制点。在照片预处理中，使用低空航测数据处理系统软件校正图像。判断地质现象时，可以通过分析图像的色相、大小、结构、阴影、形状、位置及其组合来判断图像。通过分析每个图像的特征，可以了解空间分布和地质信息。与传统的地形测量相比，无人机航测技术可以大大减少工作量，强度和野外工作难度。它为地质灾害调查工作提供了直观、科学和高精度的模型。

5.2 在地质监测中的应用

（1）快速测绘。无人机灵活性高，飞行速度和重复周期短,如果某一地区一旦发生地质灾害，无人机可以迅速的对整个灾区进行动态监控。在发生地质灾害时，无人机在1秒内能够完成70对此的拍摄，并且精度能够达到4cm，这为救援可以迅速提供可视画面，以便布置救援计划。无人机的操控也非常的简单，只需要对操作的人员进行简单的培训就可以上手操作。用无人机对地震地区进行测量结果显示,无人机测量的效率很高,首次飞行的7 min内完成测量的面积达10万平方米。无人机测量的准确度很高,从拍摄的影响中可以清楚的看到木材纹理,分辨率可以达到4厘米。通过无人机测量可视化处理图像后,实现各角度、方向的可视化,可以展现灾难点的全部全貌。

（2）三维建模。三维建模简单的说，就是用无人机拍摄发生灾害的地区的图片，然后在导入到特定的系统后，可以构建出灾区的3D全景面貌，这就使得救援策略更加的清晰。在地震、自然灾害发生后，利用无人机技术，可以快速的侦查整个灾区的情况，并绘制出三维的模型，这是救灾环节非常重要的一个步骤。在整个三维的图形之中，不仅可以明显的看出滚石、裂缝、倒塌等情况,还可以准确的显示出各个物件的长度、高度、宽度等。以此为基础,可以知道崩塌的方向,因此,能够为科学选择灾民安置点和设计灾后恢复方案提供了强有力的依据。

5.3 在地质灾害中的应用

经济发展的步伐正在加快，环境破坏正在加剧。地质风险和地理环境问题变得越来越严重。许多地区陆续发生地质灾害。为了在地质灾害发生后尽快做出决定并减少灾区的生命和财产损失，必须及时掌握灾害信息。在实际操作中，可以使用无人机航测技术来提供灾区的视频和监控数据。这些信息在决策、救灾和灾后重建中起着非常重要的作用。随着无人机航测技术的不断成熟，该技术不仅可以在灾难发生后应用，而且在预防地质灾害中也起着适当的作用。例如，无人机航测技术可以获取光谱数据，并在校准后形成数字高程模型和正交图像，可用于详细调查和识别地质灾害。同时，可以在重复监测灾害频繁地区滑坡、裂缝和衰变等数据，以便及时地发现灾害。尤其是在难以测量的特殊地形和人员的地区，由于无人机可以灵活操作，因此在监视地质灾害方面将大有帮助[3]。

6 结语

无人机测绘技术，利用高科技手段确保数据源的准确，以此来提高测量的准确性。在地质灾害的勘察工作中，无人机测绘技术展现了高速度、高精准、还原度高等特点，非常有利于把控灾害地区的信息，以及传递各种信息，为灾区的勘察预防，以及灾后重建工作都提供了非常重要的帮助。在今后的勘察工作中，应该提倡和推广无人机测量，充分发挥无人机技术的优势，不断提高地质灾害勘察的准确度，保障人民的财产和生命安全。