淺談無人機在地質災害中的應用

王瑩

摘要：目前，無人機作為一種新型的手段在民用領域如防汛抗旱、地質災害監測、應急救援等方面具有良好的發展前景，可有效制定防洪抗旱方案，準確預測災害隱患，為政府決策提供科學依據。但從其發展現狀看，可在提升地質災害分析技術的同時結合遙感信息提取技術，開發新的無人機地質災害專業應用軟件，以提高災害防治和應急救援的針對性、時效性和精確性。

關鍵詞：無人機;地質災害;應用

1無人機測量技術內涵

無人機是通過無線電遙控設備或機載計算機程控系統進行操控的不載人飛行器。設備結構簡單、使用成本較低、操作靈活，除了能夠完成傳統人機任務，更適用于傳統人機不宜執行的任務，例如危險區域的地質災害調查、空中救援指揮和環境遙感監測等。隨著我國改革開放的不斷深入，科學技術水平得到了空前提升，直接推動了測繪地理信息行業的不斷發展，智能化水平更高、工作效率更高、可操作性和數據處理性更靈活的測繪裝備不斷得到創新和發展，無人機測量技術就是科技創新和發展的產物。無人機測量技術屬于近景航空攝影測量，其是基于無人機作為搭載平臺，機載航空攝影相機、數碼攝錄機等數字攝影測量與遙感設備進行拍攝和記錄，利用地面無線電遙控設備或計算機程控系統對無人機飛行姿態、各類參數進行控制和修正，從而實現對地面信息的調查和監測，即無人機攝影測量與遙感技術。

無人機測量系統可以分為空中控制系統、地面控制系統和數據后處理系統，空中控制系統包括無人機搭載平臺、攝影測量與遙感設備，以及攝影測量與遙感空中控制子系統。無人機攝影測量與遙感的數據獲取過程如下：（1）根據任務需求進行飛行規劃和飛行參數設計;（2）按照預設規劃和參數設計對任務區域進行無人機攝影測量與遙感飛行;（3）通過數據存儲設備或5G數據信息傳輸通道收集和存儲地面信息、飛行姿態信息、各類控制系統信息等;（4）利用數據處理系統對獲取的數據信息進行處理和分析，提取任務所需測繪地理信息數據。

2無人機的特性

無人機具備應用先進性。無人機在自然災害測繪等方面的應用主要是以無人機為載體，搭載相機等傳感器設備，在一定區域范圍內進行測繪等各項工作。相比較傳統測繪而言，其應用范圍更廣，成本更低。近年來，3S技術發展迅速，推動無人機在飛行、定位、影像快速處理等方面得到快速發展。在地質災害測繪中，無人機獲取的遙感數據具備空間分辨率高、時效性強、周期短等優點。結合無人機技術特點來看，處理影像數據主要有正射糾正、影像匹配與預處理、空三加密等。

無人機具備應用廣泛性。從目前我國發展現狀來看，無人機在實際應用中有很長一段時間主要集中在軍事用途上，比如一些武器的精確打擊、空中偵查、遠程指揮等。隨著無人機技術的不斷發展，在民用領域應用也逐漸增多，比如地質災害測繪、遠程攝像、生態環境保護等。在2014年8月發生的魯甸地震中，我國首次將無人機技術應用到地質災害救援中去，為救援工作帶來了非常大的幫助和技術支持。自此之后，無人機在地質災害中應用越來越廣泛。

無人機具備快速反應特性。無人機在實際應用中機動頻率快，升降過程中準備時間短，在惡劣環境中作業能力強，不受地面交通影響，可以較快飛抵地質災害點進行實時監控，能夠對地質災害精確定位，在較短時間內對地質災害數據進行收集、分析、處理和傳送。

3無人機地質災害監測方法和流程

地質災害監測是通過運用各種技術和方法，測量、監視地質災害活動以及各種誘發因素動態變化的工作，即通過采集和獲取地質災害各要素空間關系及地質災害相關的特征、紋理、環境信息等，基于已有的數據資料，對地質災害發生的可能性和危害性等進行分析、評價。根據地質災害監測任務需求，以及無人機測量技術原理，可以將基于無人機的地質災害監測工作分為數據獲取、數據處理和數據分析評價三個部分。數據獲取部分包括了地質災害監測任務的確定、任務分析及相關資料收集、實地勘探、飛行規劃和參數設計、無人機作業內容。數據處理包括數據的參數校正、空中三角測量、三維模型構建、正射影像獲取等。數據分析評價包括地質災害監測屬性數據的獲取，數據庫的構建，以及基于已有相關資料信息對地質災害進行分析和評價等內容。無人機地質災害監測可以彌補傳統攝影測量易受云層遮擋影響的缺陷，為用戶提供高分辨率、低成本、實時性、可重復性的遙感影像信息，用戶可以通過無人機測量結果獲取多重高精度的參數和屬性信息，彌補了傳統攝影測量與遙感高精度空間位置和高分辨率的影像信息不能兼得和融合的缺陷。

4無人機技術的應用

4.1在滑坡災害中的應用

無人機在地質災害調查中具備視角高、自由度高等優勢，相較于傳統調查方式，所獲取的影像數據清晰度更高。在常見的泥石流、滑坡、崩塌等在地質災害中，能夠快速、準確查明地質情況。山西地區干旱少雨，小型滑坡和崩塌地質災害較為常見，無人機在實際應用中具有較大的適用性，特別是一些陡峭的巖壁等發生巖體蠕變前，可利用無人機勘測制定避險方案。在大型滑坡等地質災害中，因災害覆蓋的面積較大，無人機可以利用視角高的優勢指導災害現場避險，并進行建模分析災害原因，減少二次傷害。

4.2勘測數據處理方案

應用無人機對地質災害勘測主要是通過對地質災害進行拍攝、建模、測量及數據分析。工作人員在地面通過遠程控制系統提前規劃好地質災害隱患點的飛行路線，無人機掛載攝像機啟動后，將按照規劃好的飛行路線自動采集現場數據，并在完成數據采集后自動返航。工作人員將無人機采集到的數據，通過三維建模軟件進行處理分析。把經過建模軟件處理獲得的數據結合其他軟件進行二次分析，比如雷達分析、通視分析、剖面分析以及淹沒演示分析等，可以為重點區域地質災害的處置、指揮、決策提供有力的數據支持。

4.3在災情巡查中的應用

發生地質災害時，通過在無人機上搭載高清云臺攝像儀器，圍繞災區進行自動巡航拍攝，利用無線電技術將畫面實時傳輸到地面工作站，并通過現場通訊設備及時傳回指揮中心，便于工作人員及時有效了解受災情況，從而為指揮決策提供有效技術支持。一些地區遭遇突發山洪泥石流的地質災害時可能發生群眾被困、村民住宅等被泥石流掩埋沖毀等情況，救援人員無法第一時間趕到現場了解現場受災情況時，可以通過無人機技術精確定位受災地點并及時找到被困人員，從而提高救援效率，有效降低人員傷亡和財產損失。

4.4在應急救援中的應用

無人機可以通過掛載無線高音喇叭進行高空飛行巡航，利用高音喇叭設備播放預先錄制好的音頻，可以高效、快速地對地質災害危險區域進行預警，對緊急疏散人員、安撫受困人員等具有重要作用。工作人員可以通過無人機實時傳輸現場圖像了解災害實情，通過其精確定位，操作人員利用掛載高空拋投器進行精準投放，如急救藥物、救生衣、繩索等重要物資，幫助被困人員脫險。

結束語

利用無人機技術進行地質災害攝影測量，具有安全方便、經濟實惠等優勢，可以對地質災害進行建模，有助于地質災害的防治和后期研究。利用無人機傳感器獲取并處理地質災害數據，有利于建立地質災害數據的收集、分析和處理等協同服務機制，推動災害救援及災后情況的評估。可見，無人機技術對推動我國國民經濟和社會發展具有非常重大的意義。

參考文獻

[1]曹文.無人機遙感技術在工程測量中的應用[J].質量與市場，2020（06）：61-64.

[2]郭浪.危巖體勘查中無人機技術的應用探討[J].低碳世界，2020，10（01）：46-47.

[3]郭晨，許強，彭雙麒，孫濤，柏君，葉震.無人機攝影測量技術在金沙江白格滑坡應急搶險中的應用[J].災害學，2020，35（01）：203-210.

中鐵第五勘察設計院有限公司 100026