无人机影像在地质灾害调查中的运用

无人机影像在地质灾害调查中的运用摘要：在军民融合背景下，民用无人机技术得到了快速发展，并在地籍测量、 灾害调查等方面发挥了重要应用。近年来由于气候异常、地震频发，地质灾害的 发生频率也有所提升。考虑到现场情况复杂且具有一定的危险性，为了保证救援 工作的顺利和安全开展，需要通过无人机影像技术提前做好地质灾害调查，尽可 能全面、详细的获取现场信息，为制定救援计划和减少灾害损失提供必要的支持。 本文首先就无人机影像应用优势进行了概述，随后就系统基本组成以及在地质灾 害调查中的具体运用展开了简要分析。关键词：无人机影像；地质灾害；数字地图；航拍网点一、地质灾害中无人机影像的应用优势 无人机影像技术就是以无人机为平台，搭载高精度、小体积的摄像机，根据 人为遥控获取地质灾害发生区域的影像信息，为救灾人员及时、全面的掌握受灾 地区的现场情况，以及制定救灾方案、分配救灾资源等提供必要的参考。其应用 优势主要体现在以下几个方面：（1）安全性高。地质灾害发生后，一方面是现场情况极其恶劣、复杂，另一 方面是有可能发生二次灾害，如地震后的余震等。如果贸然实施救援活动，不仅 效率低下，而且救援人员自身的安全也得不到保障。使用无人机低空航拍灾区影 像，则极大的提高了安全性；（2）机动性高。小型无人机的操作灵活，机动性 强，飞行速度快，可以根据人为操作有指向性的获取灾区影像信息；（3）适用 性强。无人机航拍不会受到地形、气候等外界因素的影像，在各类地质灾害中均 可以使用。二、无人机影像系统的组成1 、空中部分 主要是指无人机以及搭载的各类功能性设备，例如高分辨率的摄像机、遥感 传感器等。空中部分是决定无人机影像质量和参考价值的重要因素，一般来说要 使用感光性好、分辨率高、存储容量大的数码相机。由于地质灾害调查中无人机 飞行速度较快，使用高性能的数码相机可以保证所拍摄到的影像不至于出现明显 的失真、变形、模糊等问题，为后期进行影像分析和绘制数字地图也提供了一定 的便利。另外，无人机的控制系统也是空中部分的重要组成之一，它不仅能够提 供简单的影像筛选与处理，还能够根据地面控制指令，完成对特定目标区域的航 拍，在提高影像信息的有用性方面也发挥了重要价值。2 、地面部分 主要包括数据接收系统和地面控制系统两个模块。其中，数据接收系统与无 人机控制系统保持同样的信息传输频率，这样就可以保证及时接收无人机反馈回 来的航拍信息，方便地面工作人员第一时间了解灾区的现场情况。地面控制系统 主要是对无人机进行指令操控，一种方法是提前将控制指令输入到无人机的控制 终端上，另一种方法是利用无人机上的广角摄像头，以及传回的地面影像，在线 控制无人机，通过调整飞行航迹、拍摄角度、飞行速度等，获取更多有价值的灾 区信息。3 、数据处理部分图 1 无人机数据处理流程 无人机在获取足够多的灾区影像信息后，这些数据还需要进行后台处理。例 如，无人机在飞行过程中由于晃动或升降，导致拍摄到的影像并不完整，或是清 晰度不高，这些影像也就失去了参考价值。后台数据处理就是要将这些图像筛选 出来，并自动删除，既可以节约存储空间，又能够保障后期数字地图的精度。此 外，经过数据处理后，还可以直接提供立体的现场画面，也方便了工作人员更加 直观的了解受灾地区的现场情况。具体处理流程如下图 1 所示。三、无人机影像在地质灾害调查中的运用1 、布设航拍网点在一些地质灾害发生面积较广的情况下，为了尽可能收集有价值的影像信息 需要地面工作人员提前布设航拍网点，这样无人机在工作时，就会重点对这些网 点进行拍摄。例如，某次地震中共有 3 个村子受到影响，就可以将这 3 个村子作 为航拍网点，而村子周边的农田等，则不作为重点拍摄对象，这样就可以提高信 息反馈速度，方便尽快开展救灾工作。如果存在多个航拍网点，地面工作人员还 可以提前规划航迹，以便于用更短的时间完成所有的拍摄任务，为抢险救灾争夺 更多的时间。2 、影像自动获取 在无人机控制平台以及地面人员遥控的控制下，无人机上搭载的影像系统可 以自动完成拍摄任务，并且可以提供照片和视频两种形式。数码相机完成拍摄后， 所得的影像先暂时存储到无人机上的存储器内，然后以一定的频率将这些影像打 包发送给地面接收站。另外，无人机控制系统在对暂存影像进行分析，如果所得 影像达不到使用标准，相机还会自动进行重新拍摄，直到图像符合使用标准。3 、绘制数字地图 结合无人机发送给地面接收站的影像资料，利用专门的应用软件，对这些资 料、图像进行整合利用，建立地质灾害发生区域的真实地图。三维数字地图可以 更加详细、全面和直观的反映出受灾情况，为确保救灾工作的安全进行提供了必 要的参考。另外，无人机上搭载的相机属于非量测型数码相机，影像存在着比较 严重的镜头畸变现象，因此在处理之前，需要根据相机的畸变参数对影像进行畸 变校正。4 、地质灾害解译传统的地质灾害解译是利用遥感影像建立遥感解译标志，进行人工判读解译 影像质量和解译人员的经验对解译精度有着直接的影响。对于地质灾害的解译应 当从多个角度来进行，例如要从地貌地质方面解译，或是从水文特点方面解译， 或是从地表植被等方面解译等等。分别选择不同的角度，然后在将最终的结果进 行汇总，这样才能更加全面的掌握地质灾害的发生特点、危害影响，为灾后恢复 工作的开展也有积极帮助。例如，某地出现山体滑坡，经过地质灾害解译后，发 现滑坡后缘节理发育成熟，存在较多的危岩体，加上连续多天降雨，很有可能出 现二次滑坡，在现场抢险救灾是可以避开这一区域，保证了救灾人员的安全。结语 将无人机技术应用到地质灾害调查中，可以充分发挥无人机操作灵活、全天 候工作、成像质量高等应用优势，为救灾人员制定抢险救灾计划和保障救灾队伍 安全提供了必要的信息参考。今后要通过技术创新，进一步提高无人机影像的精 度，实现智能化拍摄，在地质灾害、抢险救灾等工作中发挥更大的价值。参考文献：1 王帅永，唐川，何敬，等.无人机在强震区地质灾害精细调查中的应用研究J.工程地质学报，2016, 24（4）： 713-719.2任敬，范宣梅，董秀军，etal.基于无地面控制测量校正影像的无人机航测 应用J.人民长江，2017，48 (20)： 62-66.