營新

摘 要：近年來，由于環(huán)境污染問題加劇，極端天氣頻發(fā)，自然災(zāi)害時有發(fā)生，對生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會經(jīng)濟發(fā)展以及交通運輸行業(yè)等造成嚴重影響。針對頻發(fā)的自然災(zāi)害事件需要建立完善的災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，最大限度降低人身安全和社會財產(chǎn)損失等，全面維護社會穩(wěn)定發(fā)展，從根本上促進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)進程。本文結(jié)合單位測繪和地災(zāi)項目工作，分析地質(zhì)災(zāi)害工作中無人機及其技術(shù)的應(yīng)用，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價值。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；無人機；技術(shù)應(yīng)用

中圖分類號：P631 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0224-02

由于近些年自然災(zāi)害事故頻發(fā)，嚴重影響了我國經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定，威脅人民生命財產(chǎn)安全。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展背景下，逐漸出現(xiàn)了較多先進的探測繪測技術(shù)，在無人機技術(shù)研發(fā)方面也取得了較多傲人成績。當(dāng)前，在地質(zhì)工程中所應(yīng)用的地質(zhì)理論學(xué)探礦技術(shù)，山地工程，鉆探工程以及數(shù)學(xué)地質(zhì)等領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)離不開無人機技術(shù)的應(yīng)用，無人機技術(shù)已經(jīng)全面進入實用階段。將數(shù)字化新型傳感器等搭載到無人機飛行平臺上，并且借助先進技術(shù)和學(xué)科知識，建立無人機航磁系統(tǒng)和航測遙感系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在地災(zāi)工作當(dāng)中。

1 無人機技術(shù)概述

1.1 無人機技術(shù)基本發(fā)展

無人機技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀10年代初期，主要是應(yīng)用在軍事領(lǐng)域。隨著IT技術(shù)的不斷發(fā)展，也相應(yīng)優(yōu)化了無人機技術(shù)，出現(xiàn)了較多通訊技術(shù)和傳感器，從根本上提升了無人機的性能，也逐漸擴大了無人機的應(yīng)用范圍和領(lǐng)。現(xiàn)階段，多種性能指標和用途的無人機的類型呈現(xiàn)多樣化特點，并且按照主要用途可以將其分為民用無人機和軍用無人機。按照動力系統(tǒng)可以將其分為油動無人機和無人機電動；按照結(jié)構(gòu)特點可以將其分為多旋翼無人機，固定翼無人機和無人直升機等；按照航程距離可以將其分為近程無人機，中程無人機和遠程無人機。

1.2 無人機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

此次研究所討論的無人機技術(shù)主要是航測遙感系統(tǒng)無人機，該種無人機的優(yōu)勢在與借助先進的無人機遙感技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)等，主要飛行平臺就是無人機，在機上搭載先進的傳感器，其處理平臺為自動化攝影測量工作站和應(yīng)用軟件。利用計算機飛行控制系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)，測控系統(tǒng)，遙感技術(shù)，地理監(jiān)測系統(tǒng)和全球定位技術(shù)能夠形成一套完整的信息獲取系統(tǒng)和處理系統(tǒng)。隨著有人飛機遙感技術(shù)以及衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展，由此誕生了無人機航測遙感系統(tǒng)。當(dāng)無人機距離地面超過最大視距范圍時僅可以應(yīng)用空中中繼數(shù)據(jù)鏈，確保傳輸過程有效性。衛(wèi)星信號覆蓋范圍廣泛，可以給予無人機信息數(shù)據(jù)大范圍內(nèi)傳輸技術(shù)支持。與此同時，衛(wèi)星信道性能具有較高的穩(wěn)定性，在衛(wèi)星中繼基礎(chǔ)之上建立無人機信息傳輸系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效信息傳輸。衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器主要采用同步衛(wèi)星，圖1為無人機系統(tǒng)基本組成。

2 無人機技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用研究

2.1 快速測繪

相比于有人機測繪和傳統(tǒng)測繪技術(shù)來說，無人機測繪的優(yōu)勢表現(xiàn)在靈活機動的飛行特點上。無人機飛行的速度比較塊，不會延長重復(fù)周期，可以在較短時間內(nèi)完成拍攝工作，并且能夠?qū)崿F(xiàn)重復(fù)拍攝，可以對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)實施動態(tài)監(jiān)測災(zāi)情的效果。例如在九寨溝地震當(dāng)中，使用六旋翼無人機，在1s時間內(nèi)可以拍攝七十多次，并且拍攝精度能夠達到4cm。無人機具有較強的可操作性，操作人員只需要在較短時間就能完成培訓(xùn)，可以進行無人機測繪。

按照震區(qū)無人機測繪結(jié)果能夠看出，在測繪工作首次飛行的時間內(nèi)能夠完成10萬m2的測繪面積。按照測繪精度能夠看出，無人機所拍攝的影像圖分辨率能夠達到4cm左右，可以觀察到樹木的紋理；從測繪可視化可以看出，在對圖像進行合成處理之后，就可以在計算機上使數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)仰視圖，俯視圖，實現(xiàn)多方位多角度可視化，能夠全面了解和掌握地震區(qū)的實際情況。

2.2 三維建模

三維建模技術(shù)主要是利用無人機多角度拍攝地震區(qū)域的圖像，在成像后上傳到系統(tǒng)當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)全方位地震全景，這樣能夠為后期救援工作提供重要依據(jù)。在四川九寨溝地震中使用無人機快速三維建模技術(shù)能夠全面展現(xiàn)出地震災(zāi)害區(qū)域的三維可視化圖像。在處理高程數(shù)據(jù)信息之后可以借助全球定位系統(tǒng)，并且通過高程點數(shù)據(jù)形成不規(guī)則三角網(wǎng)，并且應(yīng)用三角網(wǎng)生成災(zāi)區(qū)圖像。采用三維圖像既可以展現(xiàn)出地震裂縫，滾石和塌方等情況，還能夠顯示出地物的寬度，長度，高度，并且按照以上檢測顯示信息計算出山體崩塌方向和滾石的下滑方向，這樣能夠為地震區(qū)災(zāi)民和救援人員選擇安全的居住點，也能夠為災(zāi)后重建工作起到?jīng)Q策依據(jù)。

2.3 地震災(zāi)害排查和評估

利用無人機測繪所獲取的影像信息，提取災(zāi)區(qū)的二維圖像和三維圖像，這樣能夠展現(xiàn)出災(zāi)害點的數(shù)據(jù)信息。地質(zhì)災(zāi)害排查和評估工作主要是將無人機測繪作為數(shù)據(jù)依據(jù)，并且應(yīng)用全球定位技術(shù)制作氣候預(yù)測圖，植被破壞程度，地表損害，震區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件等影像圖，并且應(yīng)用地理信息系統(tǒng)的空間分析功能評估震區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害橋梁，可以詳細標識震區(qū)的次生災(zāi)害類型，區(qū)域和規(guī)模等，并且能夠確保救援力量的合理分配，明確重點救災(zāi)區(qū)域，并且能夠選擇最佳的救援路線和災(zāi)后重建選址等。

2.4 云計算服務(wù)系統(tǒng)

云計算服務(wù)系統(tǒng)具有較高的可靠性，規(guī)模龐大，在運算速度等方面顯著優(yōu)于其他系統(tǒng)。分控中心主要是按照監(jiān)控報告明確管轄區(qū)域內(nèi)的受災(zāi)情況。應(yīng)用云計算服務(wù)系統(tǒng)將指令傳達到無人機，在對無人機飛行航線進行規(guī)劃之后可以對飛行狀態(tài)實時監(jiān)控。無人機在接收指令之后，可以采集受災(zāi)區(qū)域的災(zāi)情信息，并將信息轉(zhuǎn)化為二進制數(shù)據(jù)，利用中繼數(shù)據(jù)鏈將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴嬎惴?wù)系統(tǒng)當(dāng)中，云計算服務(wù)系統(tǒng)可以利用數(shù)據(jù)分析模型和定量遙感技術(shù)，估算和反演災(zāi)情。云計算服務(wù)系統(tǒng)主要包括無人機監(jiān)控系統(tǒng)，航跡規(guī)劃和傳感器數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)等。其中監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r顯示出無人機設(shè)備狀態(tài)，航跡規(guī)劃能夠按照受災(zāi)區(qū)域災(zāi)害程度的大概位置為無人接聽，最佳航路，確保在無人機面前地面人員能夠面臨突發(fā)危險做出相應(yīng)的處理反應(yīng)。

2.5 無人機技術(shù)在滑坡災(zāi)害中的應(yīng)用

對于黃土地區(qū)來說，滑坡屬于最常見的地質(zhì)災(zāi)害，利用遙感技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害情況進行解譯時可以解譯出災(zāi)害區(qū)域的規(guī)模和位置等物理影像特征。該種應(yīng)用原理主要是按照遙感影像中滑坡表示的紋理，陰影以及色彩等實現(xiàn)。在對滑坡地質(zhì)災(zāi)害進行解譯時能夠發(fā)現(xiàn)災(zāi)害發(fā)生規(guī)律，并且能夠從影像圖像上判斷出滑坡體下滑過程中的形態(tài)特征。應(yīng)用監(jiān)測軟件也能夠按照遙感影像的方向和比例尺對滑坡寬度和長度進行判斷。

2.6 無人機技術(shù)在崩塌災(zāi)害中的應(yīng)用

在遙感圖像中崩塌災(zāi)害的解譯主要是按照崩塌所形成的異常色調(diào)進行判斷，在對災(zāi)害區(qū)域解譯時能夠看出，大多數(shù)崩塌災(zāi)害事件都是發(fā)生在陡峭邊坡地段，例如公路，河谷等。由于崩塌災(zāi)害所涉及的面積比較小，因此在實施遙感解譯期間的難度比較大，一般在遙感圖像上只能辨別出新生崩塌，并且還需要借助實地驗證和考察。

3 結(jié)束語

綜上所述，無人機技術(shù)是在傳統(tǒng)遙感技術(shù)上發(fā)展而來，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高機動性和分辨率方面。所以應(yīng)用無人機遙感技術(shù)進行地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查具有十分重要的作用。無人機遙感技術(shù)可以調(diào)查，監(jiān)測地質(zhì)災(zāi)害事件，因此被廣泛應(yīng)用在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測中，充分發(fā)揮出優(yōu)勢性能。

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收稿日期：2018-9-14

作者簡介：營 新（1985-），男，地質(zhì)中級工程師，本科，主要從事地質(zhì)，當(dāng)前測繪方面的工作。