无人机技术在地质灾害调查中的应用

张煦+关健

摘 要：面对频发的地质灾害，地质环境监测变得格外重要，地质灾害调查工作的开展必不可少的是各种实地勘查、测量工作，在一些重灾区，这些工作会变得格外艰难。近些年，我国国内无人机产业已踏上了飞速发展的道路，无人机技术的低成本性、灵活性、适应性等特点，恰恰符合地质灾害调查工作的需求，利用其实时图传、正射影像、倾斜摄影等技术手段，可高效的完成各类地质灾害调查任务。

关键词：无人机技术；地质灾害；

一、地质灾害释义

地质灾害是以地质动力活动或地质环境异常变化为主要成因的自然灾害。常见的灾害类型有：泥石流、地面塌陷、崩塌、地裂縫、滑坡、地面沉降等。地质灾害调查时，须尽量收集灾害区域内的地层、气象、水文、及岩性等资料，并利用工具和仪器进行大致测量，以此确定地质体的特征、稳定程度和发展趋势，为论证地质灾害发生的可能性，划分地质灾害分区提供依据。

二、无人机现状

无人驾驶的飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控装置和自带程序控制装置的不载人飞机。无人机种类繁多，从结构角度定义可以分为：无人伞翼机、无人飞艇、无人固定翼机、无人直升机、无人多旋翼飞行器等。无人机最主要的优势是不需要人力驾驶便可以在复杂的环境中完成飞行任务。

近些年，我国国内无人机产业已踏上了飞速发展的道路。目前我国出名的无人机公司有：大疆、零度智控、亿航、飞豹、昊翔等，其中大疆创新在世界知名，由此可见我国的无人机技术已经非常成熟。我国无人机的应用已经延伸至各行各业，如农业、互联网、工业等，本文讨论的则是无人机在地质灾害调查中的应用。

三、无人机在地质灾害调查应用中的优缺点

地质灾害往往带来重大的破坏和人员伤亡，因此在灾害发生时与发生后，如何及时获取灾害现场信息及传输成为头等问题，因成本和现场环境等因素的制约，载人飞机与传统的卫星遥感技术只能满足部分情况下数据信息传输的要求，而无人机系统具有其独特的优势：

优点：

1、低成本。目前无人机的价格较为合理，可选品牌与种类较多，可根据地质灾害调查任务来选择无人机种类。维护方面，无人机配件使用周期长，维护成本较低，经简单的维护即可保持良好状态。训练成本低，操控员只需要学习相关理论知识和应用知识并使用训练机培训即可顺利操控无人机。

2、工作效率高。无人机便于携带，选择较开阔场地便可起飞进行地质灾害调查工作，能快速、精准得到达灾害重点区域并获取调查所需要的图像，小型无人机仅需一个工作人员便可操作并完成地质灾害调查任务。

3、适应复杂环境。除大风、雨雪天气外，无人机可以在许多复杂的环境下飞行，比如人力无法到达的山区、交通被严重破坏的灾害点。代替普通人力在高危环境下工作，可大幅减小人员伤亡的可能性。

缺点：

无人机在飞行过程中易受到电磁干扰。附近若有强烈的电磁干扰，无人机将会失去控制，情况严重将造成重大事故甚至人员伤亡。因此在飞行前需确保附近没有高架线、基站等具有高电磁干扰的设备。

四、无人机在地质灾害调查中的应用方法

1、实时图传

当地质灾害发生时，灾害体往往稳定性较差，加上地型的破坏，应急调查人员无法进入到现场进行调查，在这种情况下，利用携带无线图传设备的无人机，由专人操控，深入到危险区域将灾害情况实时传到后方的指挥中心，为地质专家对灾害的研判提供技术支持。

无人机连接后方指挥中心组成的实时图传系统，在地质灾害调查中的应用最为广泛且效率最高。操控手控制无人机对专家无法到达的区域进行拍摄，将图像实时传输至指挥中心，专家可根据图像对灾害情况进行分析，并指挥无人机飞行，根据现场需要，对灾害体进行全方位调查或探究重要区域进行细节调查。

2、正射影象

正射影像是指将中心投影的像片，经过纠正处理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影误差和传感器等误差产生的像点位移的影像。正射影像作为一种测绘产品，同时具有数学精度、几何精度和影像特征，信息量大，直观真实，内容丰富。

由于某些地质灾害的特殊性，如滑坡灾害群，其面积十分广阔，正常的调查与监测工作就变得费时费力，此时正射影像图恰好可发挥其特性。如下图：

由左侧九张航拍图像拼接成为右侧一张完整的现场图像，得出图像既包含细节又体现整体。成果图影像上具有方位、坐标及尺寸等数据，经专业软件解析，可直接在图像上测量距离及面积。

3、倾斜摄影

倾斜摄影技术是通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。倾斜摄影可真实反映灾害体周边情况，相较正射影像，倾斜影像能提供更多角度去观察灾害体，通过影像后处理软件应用，可直接基于成果影像进行包括面积、角度、长度、高度、坡度、方位、坐标等的测量以及计算堆积体的体积，扩展了无人机在地质灾害调查中的应用。如下图：

该图像中区域与正射影像展示图片中相同，再经过倾斜摄影技术，成果图可从不同角度观察该区域，可拉近缩小局部区域，可测量斜坡的坡向、坡高、坡长等数据，更加直观且全面得反应了真实情况。

五、结束语

无人机技术所具备的高机动性、便捷性、低成本使用性、适用范围广等特点对于地质调查工作是传统调查方法所无法比拟的，其特点使这一技术可以用于各种地质灾害调查任务，并随着无人机技术的发展和后期数据处理能力的提高，各种小型传感器在无人机上的应用，无人机技术将成为地质灾害调查及环境监测等不可缺少的重要手段，在国土、水里、交通、电业、农业、林业等诸多领域中具有广泛的应用前景。

参考文献

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