无人机遥感在安龙高位崩塌地质灾害调查中的应用探讨

靳涛

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队，贵州清镇 551400）

UAV 无人机（unmanned aerial vehicle，UAV）是主动、可控、可携带多台设备、可以执行多项任务的无人飞行器。UAVRS 无人机遥感（UAVre-motesensing，UAVRS）采用遥感、遥测遥控、通信、POS 定位、GPS 差异定位、GPS 差异定位，是一种先进的无人飞机技术，实现土地、资源、环境、事件等空间遥感信息自动化、智能、专业、实时获取；经过近100 年的发展，新兴的航空遥感技术模型与分析方法，UAV 遥感在大规模的地震灾害救援和灾情评估、气象监测预报、大型作业平台等方面已经取得了一定的成功。两极科考、智慧城市、精确农田管理等方面的应用，成效显著。

对于我国的西南地区的地貌形态构造多样，地址建构也极其复杂，切割地形剧烈，地质灾害十分复杂，而且阴雨、多云、多雾天气时有发生，通常使用的航空摄影的测量方式没有办法获取非常理想的结果。而无人机远距离感知系统的不足在于，云雾屏蔽弥补不能获得高分辨率、高质量的数字图像，它对卫星和远距离感知也有很大帮助。其特点是高分辨率、高精度、高时效、高机动性、超低空飞行、结构简单、经济方便，这已经是得到遥感数据中非常重要的环节之一了。

1 低空无人机遥感系统组成

UAV 低空遥感系统主要包括飞机、地面系统、数据后处理、地面系统和后期数据处理。此类飞行系统包括无人机、遥感传感系统（如摄像机、激光三维扫描仪、红外线扫描等）、遥测控制系统及数据实时传输和解压缩系统。地面系统包括轨迹规划系统、UAV 地面控制系统、数据接收系统、解压及实时显示系统；后期的数据处理包括图像拼接、几何校正，无人机所携带的遥感设备要求决定了信息提取和分析等信息的准确性。

2 低空无人机遥感监测的主要工作流程

无人机低空遥感监测主要的工作流程由以下组成：从起降场地的选择→飞行航迹的规划→无人机遥感影像获得成果→影像预处理→可视化的数字影像（正射影像DOM和数字高程影像DEM）→数据应用。

要根据地形、障碍及无人驾驶飞机降落方式选择起降地点。飞行轨迹规划应根据飞行任务要求，控制航拍区域范围、重叠度、分辨率等参数，设计无人机飞行的路径；载人无人机遥测系统可以实现无人驾驶飞机航迹预设。无人机遥感成像是一种利用无人机平台和传感器将遥感图像传输到地面接收平台的遥感技术。图象预处理是对无人机相机由于镜头焦距变化而得到的图像进行预处理，数字相机镜头中像主偏移和透镜光学失真等引起的非线性失真，并对图像处理过程中以此为基础，对图像进行地学信息采集，如图像旋转、投影变形等方面的变化。通过这些遥感资料，可以获得精细衰变地质信息，进行遥感应用。

3 低空无人机遥感的应用

3.1 研究区概况

研究区位于安龙县县城西北部，直线距离约15km，地理坐标为东经：105°20′30″—105°20′47″，北纬：25°11′21″—25°11′37″，勘查区有市乡村公路连接616 县道，交通方便，研究区地貌为峰丛溶蚀沟谷地貌，地形起伏大，海拔在1150～1400m 之间，危岩体发育处呈陡崖或陡坎，陡高10～20m，下方为陡斜坡，坡度一搬在30°～40°。中上部岩体裸露，植被多以灌木林类，植被多沿节理裂隙生长，植被发育较好。

3.2 无人机航拍数据获取及预处理

UAV 遥感技术的普及，市场上出现了各种各样的轻型、小型无人机。在根据国家的遥感中心的系统数据库中获取的统计分析数据，无人机的体积小、轻量化主要是电池，续航的时间长短不超过1 小时，重量轻，多数无人机重量在30公斤以下。为此，eBee无人机被选用配有专业的数码相机低空航拍，以获得精确的遥感数据来探测这种高风险地质灾害。而其无人机和搭载的数码相机的主要参数在表1 中体现出来。

表1 无人机相关参数

3.3 安龙县崩塌信息提取与分析

在高位崩塌地质灾害传统勘探中，采用人工现场勘测和皮尺测量，存在工作量大、成本高、效率低等问题。鉴于危险岩石隐蔽，受地形限制，难以进行具体测量，如威胁施工人员安全等缺陷，仅根据危险岩石的规模和方量进行宏观评价。相比之下，无人机携带的遥感系统可以克服许多缺点，如体积小、重量轻等诸多缺点，获得更准确、更信息化的图像数据。

（1）定性分析。对危岩体进行宏观评价，以危岩整体稳定性评价为主。依据区内危险岩带调查，结合岩带的范围、尺度、裂缝发育程度，采用地质模拟方法对危险岩体进行了宏观判别，并对其稳定性进行了宏观判别；危险岩带的稳定性采用赤平投影分析宏观定性分析方法，根据边数的相似性分析确定其稳定性。

（2）定量分析。Aregis平台可直接对无人机遥感影像进行三维空间体积测量，为无人机遥感影像的三维空间数据提供了更为准确的评价破碎岩石稳定性的依据。该方法可直接测定岩体高度、底宽、岩层厚度、岩体面积等参数。这为地质灾害定量化提供了更为详细的基础资料，是地质灾害监测与分析的关键。

4 结论

基于无人机对安龙县高位崩塌地质灾害遥感监测结果，分析其不足之处，利用ARCGIS 建立的三维实物模型，对危岩体的破坏规律进行了研究，该方法能较准确地描述该地区的微观地形特征，能准确地测量灾害地质体的基本属性信息，估算出危险品种的数量。为地质灾害定量分析提供详细的基础资料和地质灾害统计分析。

无人驾驶飞机遥感技术虽然已受到地质灾害业界的重视，然而，在传统的现场调查以及室内的调查工作人员来讲，他们在无人机技术、数据采集和处理、飞行技术方面面临着许多挑战。但是，因为我国在无人机遥感的技术方面是处于一种初步探索和发展的新阶段，先进的遥感设备资金比较巨大，对操作人员的技术和数据的处理专业要求非常高，无人机遥感在对于地质灾害这方面的处理应用还是较为少些的。山区陡峭的地区较少。利用UAV遥感技术进行地质灾害调查，还存在着技术门槛高、法规规定、技术标准不完善等缺陷。