无人机航测技术在地质灾害应急测绘中的应用探讨

2021-12-30薛昌华

科技创新与应用 2021年23期

薛昌华

(安徽省地质测绘技术院，安徽合肥230022)

无人机航测技术可以清晰地拍摄到人们想要拍摄的画面，其与地质灾害应急测绘的融合在很大程度上减少了地质灾害应急测绘工作的时间，提高了地质灾害应急测绘的效率。

1 地质灾害应急测绘的含义

地质灾害应急测绘是在发生地质灾害时，通过地质的活动与变化描绘出地质目前的状况，通过地质灾害应急测绘可以了解到地质灾害的程度，具体灾害有哪些，比如：由于地质、海啸等因素所产生的山体滑坡、泥石流、地面塌陷等。地质灾害具有不确定性与随机性，地质灾害的爆发都在一瞬间，很难通过监控得知地质灾害的类型与程度。在地质灾害发生时，一般没有时间进行反应，对于人们的经济与人身安全造成了极大的影响，同时，对于地质灾害地区也会造成很严重的环境破坏。在地质灾害发生时，该地区的有关部门应该及时开展救援工作，要了解地质灾害的涉及范围，全面查找地质灾害范围内的人员，解救被困人群。以往的解救工作比较单一，都是依靠人力来进行搜寻与施救，比如：消防队员、部队官兵等，由于人力的解救费时费力，很多时候都延误了解救的最佳时机。随着互联网技术的不断发展，很多先进的互联网技术与地质灾害应急测绘进行了融合，无人机航测技术可以通过航拍准确地了解哪些地区有被困人员、被困人员的数量、需要怎样的救援设施等，因此减少了搜救的时间。

2 无人机航测技术在应急测绘中的优势

无人机航拍技术与地质灾害应急测绘的融合，增加了地质灾害应急测绘的准确性，可以形成清晰的图片。无人机航拍技术是目前比较先进的技术，在我国的一些拍摄任务中都有参与，比如：军事拍摄、电影拍摄等。在拍摄的过程中可以通过俯视来拍摄正常摄影机拍摄不到的角度与画面。无人机航拍技术与地质灾害应急测绘的融合可以实现地质灾害现状的准确采集，使地质灾害应急测绘工作更加的真实与准确，对于地质灾害的救援工作非常有用。一般无人机飞行的高度在75m-750m 之间，操作非常简单，可以自由控制无人机的飞行高度、飞行方向，并且效率极高，达到飞行地点之后，拍摄的画面就会直接传输到连接的电脑当中，可以马上知道该地区的实际情况，提高了地质灾害应急测绘的工作效率。无人机可以多功能地进行拍摄，拍摄的照片像素很高，可以清晰地看到地质灾害的全过程，并且无人机的摄像头采用的是无死角，可以360°随意的转动，只需要调整摄像头的位置就能改变拍摄的画面。另外，无人机的安全系数比较高，不需要有人驾驶，通过远程遥控就可以知道现场的情况，保障了人身安全，并且无人机的体型较小，使用起来比较省力，非常方便。

3 无人机航测技术在应急测绘中的缺点

3.1 影像数目较多

无人机在地质灾害应急测绘的应用中，有着摄像数目较多的问题，无人机一般是进行远程大范围内的拍摄，对于一些小范围的拍摄需要调整无人机的飞行距离与拍摄角度，为了清晰地拍摄所需位置的情况，需要把多个摄像头对准一个范围内进行拍摄，因此，拍摄出来的照片没有太大的变化，利用率不高，照片重复率较高。

3.2 操控较为复杂

一般娱乐型的无人机操作比较简单，但是在地质灾害应急测绘中，需要清晰地了解固定区域内的地质状况，因此，要不断更改无人机的对焦频率，操作比较繁琐。

3.3 立体模型精度不够

无人机的模型是固定形状，以往的无人机为了在低空中俯视拍摄地面的状况，基础高度很高，无人机飞行的最低高度可达到75m，因此，在地质灾害应急测绘中，需要拍摄地面的详细情况，会产生精准度不够的问题。

3.4 影像容易出现畸变

无人机在进行地质灾害应急测绘拍摄时，由于天气、操作人员的技术以及一些不确定因素的干扰，会对无人机的拍摄造成影响，导致无人机在拍摄过程中出现严重的抖动现象，影响无人机的对焦，拍摄出来的画面比较模糊，并且还会出现不同程度的畸变。

4 无人机航测技术

4.1 无人机航摄系统

无人机的拍摄主要依靠无人机的航摄系统，无人机航摄系统由两个部分组成，一部分是航摄平台，一部分是地面控制系统，这两个部分都是辅助无人机在进行航拍时的有效设备。在无人机飞行时由地面控制系统进行实时控制，控制无人机的前进、后退、左右切换等;而航摄平台就是拍摄系统的装备，通过航摄平台对焦、调整焦距等方式来确定是否拍摄。相关操作人员在进行无人机的操作时，要进行严格的培训，以保证拍摄出来的照片被地质灾害应急测绘所需要。

4.2 无人机航测生产

无人机航测的生产流程比较多，需要生产的设备与装置难度系数比较高，其中包括：数字正射影像、实景三维模型、数字地表全景影像、监测视频等，这些都是无人机应该具备的技术，并且在地质灾害应急测绘中可以最大限度地帮助地质灾害应急测绘进行所需拍摄资料的拍摄，并进行资料的上传，为地质灾害应急测绘提供准确的现状与数据。无人机航测生产中比较常用的一项技术就是数字正射影像和实景三维模型，这两种技术可以反映出地质灾害发生时，地质的实际状况，并且根据数据形成三维模型。无人机的景象拍摄可以清晰地看出地质的实际状况，这主要归功于五镜头科技，通过不同镜头的拍摄，了解地质灾害的实际情况，并且可以实现全方位、超清晰的同步拍摄。

5 无人机应急测绘方法研究

5.1 应急预案制定

在地质灾害发生时，应及时启动应急预案，在地质灾害发生的瞬间就进行拍摄，获取相应的数据，并且进行地质灾害的应急测绘，尽可能在最短的时间内进行地质灾害的应急测绘，减少地质灾害应急测绘的时间，提高地质灾害应急测绘的效率。相关地质灾害应急测绘部门要提前进行地质灾害应急预案的制定，要根据不同地质灾害的类型、程度以及威胁等级系数来进行应急预案的制定。保证应急预案的科学性与使用性，在进行应急预案的制定之前，要使用以往地质灾害的情况作为参考，制定多种应急预案，方便在出现特殊情况时可以进行选择，并且增加应急预案制定的准确性。

5.2 应急航摄作业

在地质灾害发生时，不仅要进行应急预案的制定，还要进行应急的拍摄作业。应急的拍摄作业主要是在地质灾害发生的第一时间启动无人机，使无人机飞行到发生地质灾害的位置，并进行地质灾害现状的拍摄。这一系列的拍摄工作需要先进行一个应急航摄作业的规划，在地质灾害发生时，有关部门会及时获取地质灾害的位置信息，但是对于地质灾害的程度与等级都没有过多的了解，因此如果盲目地启动无人机进行拍摄，拍摄出来的照片与数据缺乏针对性，所以要先对拍摄工作进行规划。第一步，要根据地质灾害所发生的区域制订最近拍摄计划，使用离地质灾害最近的一个工作单位的无人机进行拍摄;第二步，规划无人机所需要拍摄的内容，根据这一目标进行无人机的飞行与拍摄，拍摄出来的画面比较有针对性，可以给地质灾害应急测绘提供最大的帮助;第三步，一些地区由于地理位置的不同，会影响无人机的拍摄，要先稳定无人机的拍摄地点，以便能平稳地进行画面的拍摄，否则模糊的画面对于地质灾害应急测绘没有任何作用。

5.3 应急数据处理

在地质灾害发生时，要进行应急数据处理，地质灾害应急测绘是在最短的时间内对于本次的地质灾害进行一个了解，地质灾害应急测绘的特点就是时间短、精准度高，是一个非常困难的工作。在进行地质灾害位置的拍摄时需要的数据比较多，无人机的拍摄画面刚好可以增加地质灾害应急数据的处理，无人机在进行航拍时，可以同一时间拍摄很多画面，这些画面在拍摄的一瞬间就可以通过传输技术传输到电脑中，给地质灾害应急测绘提供了应急数据，同时也减少了地质灾害应急测绘数据的采集时间。在地质灾害来临时，越快速度地完成地质灾害应急测绘，可以节约更多的时间来进行救援工作，保障相关人员的人身安全，第一时间解救被困人群，在地质灾害面前，时间就是生命的象征。地质灾害应急测绘的工作效率越快，地质灾害所造成的经济损失就越低，人员的伤亡也越小，相关操作人员通过培训可以增加操作无人机的熟练度，减少无人机的操作时间，为地质灾害应急测绘工作节省时间。

6 无人机航测技术在应急测绘中的应用

6.1 突发事件的监测

比较常见的地质灾害有：地震、滑坡等，以往这些地质灾害在发生之前无法进行准确的预测，导致人员大面积的伤亡，损失了很多财产。但是随着科技的不断发展，对于一些地质灾害的预测有了突破性的进展，通过突发事件发生之前和发生之后的现象来看，会有一些预警，比如：一些动物的不规则活动、电磁场产生的变化等，对于这些信息的监控可以很好地预测地质灾害的发生，帮助地质灾害应急测绘工作顺利开展。

6.2 自然资源保护的检测

矿山、森林等自然资源都是不可再生资源，这些自然资源的使用可以促进我国经济的发展。但是，在以往自然资源的开采中，由于管制比较松，经常会出现大面积破坏自然资源的现象，造成了很多开采事故，比如：水土流失、地表塌陷等。当时，我国的开采技术还不成熟，这种盲目的开采不仅给我国自然资源造成了不可磨灭的伤害，还浪费了许多自然资源，给如今自然的保护与管理提高了难度。如今，我国仍会不时产生一些小规模破坏自然资源的现象，单纯依靠人力管理与监督无法实现，因此，要通过无人机航测技术来检测自然资源，并对自然资源实施保护。另外，使用无人机航测技术来检测自然资源还可以拍摄相关的证据，给私自开采或破坏自然资源的人员沉重打击。

6.3 地质环境的监测

地质环境的变化会造成公路、铁路等交通路线的破坏和山体滑坡、山洪灾害等重大灾害。而由于我国国土面积巨大，丘陵、山峰、岩洞、高原等各种地质环境错综复杂，根本无法对其进行全时段、全方位的监控，尤其是在地质环境发生变化时，会进一步加深环境的复杂程度，使人力无法及时有效地介人，阻碍了公路崩塌、山体滑坡等灾害的治理工作。无人机航测对于环境的高适应性与全天候可执行性，可以在地质环境变化的第一时间赶到现场，进行实时监测，并且可以获取到清晰度高、时效性强的现场地质环境影像，为地质环境问题的治理提供数据支持。

6.4 土地整治的信息获取

土地整治是提高土地资源利用效率的重要措施，通过对田、水、路、林和村地的综合治理，增加我国耕地的面积，提高耕地的质量，是促进我国新农村建设的重要手段。土地整治中，由于许多未利用土地的复杂地形，测量土地利用情况的实地监测等需要耗费大量的人力财力，甚至有些无法通过人工方式实现，给土地整治工作增加了难度。而无人机航测技术可以通过空中摄影，搜集分辨率高、现势度高的数据和图片，为土地整治提供准确的数据基础，保证土地整治的合理性和高效率。