浅析无人机航测技术在地质灾害应急测绘中的应用

柴盛

摘要：无人机摄影测量作为一种新兴的测绘方法，具有灵活、经济等特点，在测绘行业得到了广泛应用。但无人机体积小，重量轻，易受气流的影响导致测量的精度无法满足实际要求，基于精度需要等原因，减少无人机自身及外在因素的负面影响十分必要。

关键词：无人机;地质灾害;应急测绘;应用

前言

灾情在第一时间由当地地灾值班室获知并及时上报，市自然资源局牵头成立应急测绘指挥部，在保护人民生命财产安全的大框架下，及时作出正确的决策，保证应急测绘数据获取及处理的安全性、时效性与可靠性。常规的测量手段速度慢、危险系数高，且无法第一时间直观展示并上报指挥部。而无人机具有克服次生灾害、不受交通条件影响等特点，快速获取灾区实时影像并进行直播，同时还能快速采集灾区数据和航片，通過处理产出灾区正射影像、三维实景模型，为救援组织提供灾区的范围和实情。

1无人机航测

1.1航线规划及参数设定

无人机直播能获取第一手直观资料，适合定性分析;而正射影像的获取，可为后续的精准施策提供定量分析资料。在赶赴地灾点附近后，通过御2无人机直播获取具体位置后，飞手选好适合起飞的安全空地，安装好无人机，通过连接手机热点，进行作业。用摄影测量2D规划方式获取，以地灾点为中心，规划航线。为获取三维模型，大疆精灵4RTK提供两种方式：摄影测量3D井字飞行和摄影测量3D五向飞行。考虑到无人机续航时间以及应急测绘的时间连续性，故针对该地灾崩塌点，三维模型的数据获取采取摄影测量3D井字飞行模式。为了客观反映地灾点周围环境并突出地灾点实况，正射影像的数据获取，规划了两条航线，一架次全部完成作业。第一条规划线以地灾点为中心，囊括了其附近0.5km2区域，参数为：规划面积0.5km2，设定飞行高度120m，航向重叠度80%，旁向重叠度75%，获取照片232张;第二条规划线重点反映地灾点，参数为：规划面积500m2，设定飞行高度60m，航乡重叠度80%，旁向重叠度75%，获取照片62张。三维模型的数据获取，以地灾点为中心，囊括了其附近0.1km2区域，规划参数为：飞行高度60m，航向重叠度80%，航向重叠度75%，获取照片362张。

1.2反射影像处理

在影像获取完成后，利用Pixmapper4D软件，将包含中心点经纬度、高度、POS属性的相片，添加至新建项目中。然后设置导出TIF影像的投影坐标系：CGCS2000/3-degreeGaussKrugerCM114E，简码为4547。为保障数据的准确性，处理选项模板选择3DMmaps，然后将输出地面分辨率设置为1，DSM过滤类型选择平滑，选择合并瓦片，确定后，单击开始，影像便开始进行初始化处理、点云和纹理处理、输出DSM、正射影像和指数。用航线串起电脑界面出现的规律的红点，使之呈“之”字型，红点对应航拍时的相机拍摄位置，按照规划线，红色点经过处理后会变成绿色，并在每个阶段处理完成后自动提供质检报告一份。

1.3维模型制作

制作三维模型仍需要通过Pixmapper4D软件实现，具体实现方式与正射影像处理步骤类似，唯一的区别在于处理选项模板的选择。正射影像的制作处理选项模板选择3DMaps，三维模型制作处理选项模板选择3DMaps-Rapid/LowRes，然后将输出地面分辨率设置为1，DSM过滤类型选择平滑和合并瓦片，附加输出-方格表面输出模型选择xyz，分隔符选择逗号，确定后点击开始后，影像便开始进行初始化处理、点云和纹理处理、输出DSM、正射影像和指数。电脑界面出现有规律的红点，并用航线串起，呈“井”字型，红点对应航拍时的相机拍摄位置，按照规划线，红色点经过处理后会变成绿色，并在每个阶段处理完成后，自动提供质检报告一份。本地处理完成后，单击左侧工具栏空三射线，手动加载点云和三角纹理，加载完成后，三维模型已制做完成。为了模型的准确度，在应急测绘保障的同时，同步选择地灾崩塌点周围的标志物作为控制点，进行测量，通过自然控制点检验复核三维模型的准确性。经验证，误差在合理范围内。因为摄影3D井字飞行的限制性，三维模型在放大后，会出现纹理块，达到应急测绘保障的迅速性、准确性、直观性。为了视图清晰，可以选择去除相机选项。

2无人机滑坡地质灾害监测方法研究

依据相关监测规范以及对滑坡安全性评价的要求，以单个滑坡为监测对象，利用已有地质资料，并收集附近相关自然环境及测绘数据资料，充分利用无人机地空航测的优势，展开滑坡区域的调查与监测工作。数据获取阶段又分为收集资料、实地踏勘、设计、航拍等流程。数据处理阶段包括真三维模型的生产、构建空间模型等流程。成果分析与评价包括获取滑坡区域的空间属性数据，分析并评价滑坡危险等级、潜在危险因素、地质构造详情和结构类型;确定滑坡规模、影响范围、造成的社会影响;建立滑坡监测和评价数据库并及时更新。并提出合理化建议。

3工程应用及分析

3.1数据获取

根据项目要求的技术参数，认真组织研究了飞行方案，90m的高差相对于50米的航高过高容易造成航片重叠度不足或无人机撞山。飞行作业组进场前，作业组及时了解掌握摄区气象条件，为飞行日安排及时提供依据。航飞作业是一项十分认真仔细的工作，作业过程中要求现场实施人员根据当天航摄情况，如实填写航飞记录。

3.2测区像控点、监测点布设及测量

测区航空影像获取前，首先完成了野外像控点、监测点布设工作。像控点布设时，根据现场实际情况采用灌浇水泥桩的方式进行埋设，在测区四角各布设一个点共布设了4个像控点。监测点根据现场边坡状况从上到下布设5排11个点，采用现场挖坑灌浇水泥的方法埋设，像控点、监测点测量外业使用1″徕卡全站仪以方向观测法进行测量，其精度满足作业要求。

结束语

本次通过实地应急测绘演练，应急测绘服务技术手段和工作流程得到了优化，数据获取、数据处理、快速制图和空间分析等方面的保障能力得到了提高，通过收集资料、实地踏勘、设计、航拍等流程，完全能够满足小型地质灾害应急测绘的基本数据保障，故对于小型地质灾害应急测绘保障而言，值得推广。

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