地質災害工作中無人機及其技術的應用

營新

摘 要：近年來，由于環境污染問題加劇，極端天氣頻發，自然災害時有發生，對生態環境、農業生產、社會經濟發展以及交通運輸行業等造成嚴重影響。針對頻發的自然災害事件需要建立完善的災害監測預警系統，最大限度降低人身安全和社會財產損失等，全面維護社會穩定發展，從根本上促進社會主義現代化建設進程。本文結合單位測繪和地災項目工作，分析地質災害工作中無人機及其技術的應用，希望能夠對相關人員起到參考性價值。

關鍵詞：地質災害；無人機；技術應用

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0224-02

由于近些年自然災害事故頻發，嚴重影響了我國經濟發展和社會穩定，威脅人民生命財產安全。在科學技術不斷發展背景下，逐漸出現了較多先進的探測繪測技術，在無人機技術研發方面也取得了較多傲人成績。當前，在地質工程中所應用的地質理論學探礦技術，山地工程，鉆探工程以及數學地質等領域的發展已經離不開無人機技術的應用，無人機技術已經全面進入實用階段。將數字化新型傳感器等搭載到無人機飛行平臺上，并且借助先進技術和學科知識，建立無人機航磁系統和航測遙感系統，廣泛應用在地災工作當中。

1 無人機技術概述

1.1 無人機技術基本發展

無人機技術最早出現在20世紀10年代初期，主要是應用在軍事領域。隨著IT技術的不斷發展，也相應優化了無人機技術，出現了較多通訊技術和傳感器，從根本上提升了無人機的性能，也逐漸擴大了無人機的應用范圍和領?，F階段，多種性能指標和用途的無人機的類型呈現多樣化特點，并且按照主要用途可以將其分為民用無人機和軍用無人機。按照動力系統可以將其分為油動無人機和無人機電動；按照結構特點可以將其分為多旋翼無人機，固定翼無人機和無人直升機等；按照航程距離可以將其分為近程無人機，中程無人機和遠程無人機。

1.2 無人機技術的應用優勢

此次研究所討論的無人機技術主要是航測遙感系統無人機，該種無人機的優勢在與借助先進的無人機遙感技術和衛星導航技術等，主要飛行平臺就是無人機，在機上搭載先進的傳感器，其處理平臺為自動化攝影測量工作站和應用軟件。利用計算機飛行控制系統，通訊系統，測控系統，遙感技術，地理監測系統和全球定位技術能夠形成一套完整的信息獲取系統和處理系統。隨著有人飛機遙感技術以及衛星遙感技術的快速發展，由此誕生了無人機航測遙感系統。當無人機距離地面超過最大視距范圍時僅可以應用空中中繼數據鏈，確保傳輸過程有效性。衛星信號覆蓋范圍廣泛，可以給予無人機信息數據大范圍內傳輸技術支持。與此同時，衛星信道性能具有較高的穩定性，在衛星中繼基礎之上建立無人機信息傳輸系統可以實現高效信息傳輸。衛星轉發器主要采用同步衛星，圖1為無人機系統基本組成。

2 無人機技術在地質災害中的應用研究

2.1 快速測繪

相比于有人機測繪和傳統測繪技術來說，無人機測繪的優勢表現在靈活機動的飛行特點上。無人機飛行的速度比較塊，不會延長重復周期，可以在較短時間內完成拍攝工作，并且能夠實現重復拍攝，可以對地質災害發生地區實施動態監測災情的效果。例如在九寨溝地震當中，使用六旋翼無人機，在1s時間內可以拍攝七十多次，并且拍攝精度能夠達到4cm。無人機具有較強的可操作性，操作人員只需要在較短時間就能完成培訓，可以進行無人機測繪。

按照震區無人機測繪結果能夠看出，在測繪工作首次飛行的時間內能夠完成10萬m2的測繪面積。按照測繪精度能夠看出，無人機所拍攝的影像圖分辨率能夠達到4cm左右，可以觀察到樹木的紋理；從測繪可視化可以看出，在對圖像進行合成處理之后，就可以在計算機上使數據信息呈現仰視圖，俯視圖，實現多方位多角度可視化，能夠全面了解和掌握地震區的實際情況。

2.2 三維建模

三維建模技術主要是利用無人機多角度拍攝地震區域的圖像，在成像后上傳到系統當中，能夠實現全方位地震全景，這樣能夠為后期救援工作提供重要依據。在四川九寨溝地震中使用無人機快速三維建模技術能夠全面展現出地震災害區域的三維可視化圖像。在處理高程數據信息之后可以借助全球定位系統，并且通過高程點數據形成不規則三角網，并且應用三角網生成災區圖像。采用三維圖像既可以展現出地震裂縫，滾石和塌方等情況，還能夠顯示出地物的寬度，長度，高度，并且按照以上檢測顯示信息計算出山體崩塌方向和滾石的下滑方向，這樣能夠為地震區災民和救援人員選擇安全的居住點，也能夠為災后重建工作起到決策依據。

2.3 地震災害排查和評估

利用無人機測繪所獲取的影像信息，提取災區的二維圖像和三維圖像，這樣能夠展現出災害點的數據信息。地質災害排查和評估工作主要是將無人機測繪作為數據依據，并且應用全球定位技術制作氣候預測圖，植被破壞程度，地表損害，震區內地質條件等影像圖，并且應用地理信息系統的空間分析功能評估震區的地質災害橋梁，可以詳細標識震區的次生災害類型，區域和規模等，并且能夠確保救援力量的合理分配，明確重點救災區域，并且能夠選擇最佳的救援路線和災后重建選址等。

2.4 云計算服務系統

云計算服務系統具有較高的可靠性，規模龐大，在運算速度等方面顯著優于其他系統。分控中心主要是按照監控報告明確管轄區域內的受災情況。應用云計算服務系統將指令傳達到無人機，在對無人機飛行航線進行規劃之后可以對飛行狀態實時監控。無人機在接收指令之后，可以采集受災區域的災情信息，并將信息轉化為二進制數據，利用中繼數據鏈將數據傳輸到云計算服務系統當中，云計算服務系統可以利用數據分析模型和定量遙感技術，估算和反演災情。云計算服務系統主要包括無人機監控系統，航跡規劃和傳感器數據處理分析系統等。其中監控系統能夠實時顯示出無人機設備狀態，航跡規劃能夠按照受災區域災害程度的大概位置為無人接聽，最佳航路，確保在無人機面前地面人員能夠面臨突發危險做出相應的處理反應。

2.5 無人機技術在滑坡災害中的應用

對于黃土地區來說，滑坡屬于最常見的地質災害，利用遙感技術對地質災害情況進行解譯時可以解譯出災害區域的規模和位置等物理影像特征。該種應用原理主要是按照遙感影像中滑坡表示的紋理，陰影以及色彩等實現。在對滑坡地質災害進行解譯時能夠發現災害發生規律，并且能夠從影像圖像上判斷出滑坡體下滑過程中的形態特征。應用監測軟件也能夠按照遙感影像的方向和比例尺對滑坡寬度和長度進行判斷。

2.6 無人機技術在崩塌災害中的應用

在遙感圖像中崩塌災害的解譯主要是按照崩塌所形成的異常色調進行判斷，在對災害區域解譯時能夠看出，大多數崩塌災害事件都是發生在陡峭邊坡地段，例如公路，河谷等。由于崩塌災害所涉及的面積比較小，因此在實施遙感解譯期間的難度比較大，一般在遙感圖像上只能辨別出新生崩塌，并且還需要借助實地驗證和考察。

3 結束語

綜上所述，無人機技術是在傳統遙感技術上發展而來，其優勢主要體現在高機動性和分辨率方面。所以應用無人機遙感技術進行地質災害調查具有十分重要的作用。無人機遙感技術可以調查，監測地質災害事件，因此被廣泛應用在地質災害監測中，充分發揮出優勢性能。

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收稿日期：2018-9-14

作者簡介：營 新（1985-），男，地質中級工程師，本科，主要從事地質，當前測繪方面的工作。