基于无人机航测技术的三峡库区地质灾害调查监测方法研究

【摘要】本文着重阐述了三峡库区地质灾害监测情况，指出了其中的不足及缺陷，创造性提出选用无人机航测技术实现对三峡库区地质灾害的全方位、立体化实时监测，并分析了具体的监测方法。主要分析了无人机在对地质灾害侦测过程中使用的内业及外业方法及相应的数据处理和三维建模技术。以期提升三峡库区的地质灾害监测能力，保证三峡库区安全平稳运营。

【关键词】航测技术；内业；外业；数据处理

一、前言

基于复杂的地质构造及环境，三峡库区区域是国内地质灾害发生频率最高的地区之一，且其地质灾害形式复杂、破坏性极大，给库区安全、平稳运营带来巨大的威胁和挑战。因此，为了监测地质灾害的发生区域及时间，三峡库区投入了巨大的资金及技术，但收效甚微，尚未建立一套全方位、立体化试试监测系统。

二、当前监测技术水平及无人机监测技术的特点

（一）目前监测技术呈现的缺点

（1）监测回馈效率低，当信号捕捉到形成预警需要较长时间，而地质灾害具备瞬时性，为了最大程度降低地质灾害带来的损失，必须做到提前预警，如果回馈效率过低，将带来不可估量的损失。（2）无法满足监测的远程控制，一旦地质灾害发生后，发生部位随时存在崩塌的可能；在对现场情况一无所知的情况下，草率派人前去救援很可能造成二次灾害，为了保证救援人员的安全，必须实现监测的远程可控性能，保证救援人员能够在安全区域积水了解灾情，并迅速做出响应。

（二）无人机监测技术的优点

（1） 无人机通过航拍相机采集灾害现场的具体情况，与传统信息采集方式相比，获取信息全面、清晰，能够快速展现灾害现场具体情况，为指挥人员进行救援安排提供可靠资料。（2）能够做到灾前预警，通过高分辨率摄像机能够采集库区各角落的运营情况，对于不合理的施工行为可以做到早发现、早上报，确保库区管理人员能实时掌握库区动态。

三、无人机监测技术在三峡库区的具体应用

（一）無人机监测技术构成

无人机监测体系主要由飞行系统和监测系统组成，飞行系统提供监测平台，监测系统主要由飞控组件、拍摄组件、传输组件及数据处理组件构成。

（二）无人机监测系统工作内容

1.监测外业

（1）图像采集。在拍摄前，设备自动根据被监测区域的地理信息，绘制拍摄区域，根据前期设定的拍摄精度，确定设备拍摄比例尺、飞行高度及航线方案。在正式采集前，选择光线充足的时间启动无人机设备，依照前期设定的采集方案进行图像采集。（2）监测控制。依照提前设定的监测区域、航线预设、图像重叠度等信息确定控制点的形式及密度，并在所采集的该区域图像中圈定具有辨识性的特征地物进行刺点；再通过GPS-RTK技术，借助地面监测部门提交的实时差分信号，计算控制点地理坐标，为后期监测内业提供数据支撑。

2.监测内业

（1）拍摄图片前期处理。为了保证所拍图片的可用性，根据拍摄时图片对应的POS参数，筛选满足要求的图片，删除转交超标的图片；此外，再检查初筛后图片的重叠度、空洞区域面积等参数，对不满足要求的区域进行二次拍摄。（2）关于DSM及DOM的建立。无人机航摄内业任务主要是对所拍摄图片进行正射精处理，正射处理的关键在于高空三角量测，主要涵盖以下几方面内容：向内定位、相对定位、绝对定位及三角加密。对于库区监测范围内的特性缺乏区域及摄像机视角外区域，采用三角加密的方法进行插值计算，從而得到对应位置的理论地理坐标值。最后，通过DOM影像技术获取对应的正射图像。

3.数据处理及现场建模

借助航测技术获取图像具有高重叠度这一特性，能够快速绘制三峡库区内地质灾害发生位置的大比例尺空间模型。采用无人机航测技术获取的图像，其重叠度不论是在航行方向还是旁侧方向，均高于85%，因此，在航拍范围内，每一控制点均可获取25张图片，实现了航测的多角度性。借助图像处理技术，可以快速绘制精确的DOM影像及DSM三维模型，最后通过补偿拍摄操作，提升了航测结果的准确性，最终建立能够对库区地质灾害现场进行快速监测的精确空间模型。

四、总结

（1）在三峡库区的地质灾害监测过程中，选用无人机航测技术能够有效克服以往监测技术的欠缺和弊端，并建立高效、实时、准确的地质灾害现场空间模型。（2）在灾害监测精确度方面，采用航测技术能将灾害发生位置精确至米级，因此，通过航测获取的各项监测数据结果可信度及准确性更高，在灾前预警及灾后救援方面具有显著的指导意义。（3）通过高效可靠的DOM及DSM技术能为灾害现场提供准确而全面的图像信息、控制点坐标、灾害发生区域空间模型等各类信息，有效避免了在灾害发生时，库区可能面临通讯临时中断的危险情况，提高了库区管理部门在危急情况下的救援指挥能力。

参考文献

[1] 薛阿亮.无人机航测技术的应用与实践[J].陕西煤炭，2013（06）：71～72.

作者简介：杨娟（1978.06—），女，福建政和县人，硕士，副教授，研究方向：灾害与区域经济可持续发展研究。