靳濤

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局一總隊，貴州清鎮(zhèn) 551400）

UAV 無人機（unmanned aerial vehicle，UAV）是主動、可控、可攜帶多臺設備、可以執(zhí)行多項任務的無人飛行器。UAVRS 無人機遙感（UAVre-motesensing，UAVRS）采用遙感、遙測遙控、通信、POS 定位、GPS 差異定位、GPS 差異定位，是一種先進的無人飛機技術，實現(xiàn)土地、資源、環(huán)境、事件等空間遙感信息自動化、智能、專業(yè)、實時獲??；經(jīng)過近100 年的發(fā)展，新興的航空遙感技術模型與分析方法，UAV 遙感在大規(guī)模的地震災害救援和災情評估、氣象監(jiān)測預報、大型作業(yè)平臺等方面已經(jīng)取得了一定的成功。兩極科考、智慧城市、精確農(nóng)田管理等方面的應用，成效顯著。

對于我國的西南地區(qū)的地貌形態(tài)構造多樣，地址建構也極其復雜，切割地形劇烈，地質(zhì)災害十分復雜，而且陰雨、多云、多霧天氣時有發(fā)生，通常使用的航空攝影的測量方式?jīng)]有辦法獲取非常理想的結果。而無人機遠距離感知系統(tǒng)的不足在于，云霧屏蔽彌補不能獲得高分辨率、高質(zhì)量的數(shù)字圖像，它對衛(wèi)星和遠距離感知也有很大幫助。其特點是高分辨率、高精度、高時效、高機動性、超低空飛行、結構簡單、經(jīng)濟方便，這已經(jīng)是得到遙感數(shù)據(jù)中非常重要的環(huán)節(jié)之一了。

1 低空無人機遙感系統(tǒng)組成

UAV 低空遙感系統(tǒng)主要包括飛機、地面系統(tǒng)、數(shù)據(jù)后處理、地面系統(tǒng)和后期數(shù)據(jù)處理。此類飛行系統(tǒng)包括無人機、遙感傳感系統(tǒng)（如攝像機、激光三維掃描儀、紅外線掃描等）、遙測控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)實時傳輸和解壓縮系統(tǒng)。地面系統(tǒng)包括軌跡規(guī)劃系統(tǒng)、UAV 地面控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、解壓及實時顯示系統(tǒng)；后期的數(shù)據(jù)處理包括圖像拼接、幾何校正，無人機所攜帶的遙感設備要求決定了信息提取和分析等信息的準確性。

2 低空無人機遙感監(jiān)測的主要工作流程

無人機低空遙感監(jiān)測主要的工作流程由以下組成：從起降場地的選擇→飛行航跡的規(guī)劃→無人機遙感影像獲得成果→影像預處理→可視化的數(shù)字影像（正射影像DOM和數(shù)字高程影像DEM）→數(shù)據(jù)應用。

要根據(jù)地形、障礙及無人駕駛飛機降落方式選擇起降地點。飛行軌跡規(guī)劃應根據(jù)飛行任務要求，控制航拍區(qū)域范圍、重疊度、分辨率等參數(shù)，設計無人機飛行的路徑；載人無人機遙測系統(tǒng)可以實現(xiàn)無人駕駛飛機航跡預設。無人機遙感成像是一種利用無人機平臺和傳感器將遙感圖像傳輸?shù)降孛娼邮掌脚_的遙感技術。圖象預處理是對無人機相機由于鏡頭焦距變化而得到的圖像進行預處理，數(shù)字相機鏡頭中像主偏移和透鏡光學失真等引起的非線性失真，并對圖像處理過程中以此為基礎，對圖像進行地學信息采集，如圖像旋轉(zhuǎn)、投影變形等方面的變化。通過這些遙感資料，可以獲得精細衰變地質(zhì)信息，進行遙感應用。

3 低空無人機遙感的應用

3.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安龍縣縣城西北部，直線距離約15km，地理坐標為東經(jīng)：105°20′30″—105°20′47″，北緯：25°11′21″—25°11′37″，勘查區(qū)有市鄉(xiāng)村公路連接616 縣道，交通方便，研究區(qū)地貌為峰叢溶蝕溝谷地貌，地形起伏大，海拔在1150～1400m 之間，危巖體發(fā)育處呈陡崖或陡坎，陡高10～20m，下方為陡斜坡，坡度一搬在30°～40°。中上部巖體裸露，植被多以灌木林類，植被多沿節(jié)理裂隙生長，植被發(fā)育較好。

3.2 無人機航拍數(shù)據(jù)獲取及預處理

UAV 遙感技術的普及，市場上出現(xiàn)了各種各樣的輕型、小型無人機。在根據(jù)國家的遙感中心的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中獲取的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，無人機的體積小、輕量化主要是電池，續(xù)航的時間長短不超過1 小時，重量輕，多數(shù)無人機重量在30公斤以下。為此，eBee無人機被選用配有專業(yè)的數(shù)碼相機低空航拍，以獲得精確的遙感數(shù)據(jù)來探測這種高風險地質(zhì)災害。而其無人機和搭載的數(shù)碼相機的主要參數(shù)在表1 中體現(xiàn)出來。

表1 無人機相關參數(shù)

3.3 安龍縣崩塌信息提取與分析

在高位崩塌地質(zhì)災害傳統(tǒng)勘探中，采用人工現(xiàn)場勘測和皮尺測量，存在工作量大、成本高、效率低等問題。鑒于危險巖石隱蔽，受地形限制，難以進行具體測量，如威脅施工人員安全等缺陷，僅根據(jù)危險巖石的規(guī)模和方量進行宏觀評價。相比之下，無人機攜帶的遙感系統(tǒng)可以克服許多缺點，如體積小、重量輕等諸多缺點，獲得更準確、更信息化的圖像數(shù)據(jù)。

（1）定性分析。對危巖體進行宏觀評價，以危巖整體穩(wěn)定性評價為主。依據(jù)區(qū)內(nèi)危險巖帶調(diào)查，結合巖帶的范圍、尺度、裂縫發(fā)育程度，采用地質(zhì)模擬方法對危險巖體進行了宏觀判別，并對其穩(wěn)定性進行了宏觀判別；危險巖帶的穩(wěn)定性采用赤平投影分析宏觀定性分析方法，根據(jù)邊數(shù)的相似性分析確定其穩(wěn)定性。

（2）定量分析。Aregis平臺可直接對無人機遙感影像進行三維空間體積測量，為無人機遙感影像的三維空間數(shù)據(jù)提供了更為準確的評價破碎巖石穩(wěn)定性的依據(jù)。該方法可直接測定巖體高度、底寬、巖層厚度、巖體面積等參數(shù)。這為地質(zhì)災害定量化提供了更為詳細的基礎資料，是地質(zhì)災害監(jiān)測與分析的關鍵。

4 結論

基于無人機對安龍縣高位崩塌地質(zhì)災害遙感監(jiān)測結果，分析其不足之處，利用ARCGIS 建立的三維實物模型，對危巖體的破壞規(guī)律進行了研究，該方法能較準確地描述該地區(qū)的微觀地形特征，能準確地測量災害地質(zhì)體的基本屬性信息，估算出危險品種的數(shù)量。為地質(zhì)災害定量分析提供詳細的基礎資料和地質(zhì)災害統(tǒng)計分析。

無人駕駛飛機遙感技術雖然已受到地質(zhì)災害業(yè)界的重視，然而，在傳統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查以及室內(nèi)的調(diào)查工作人員來講，他們在無人機技術、數(shù)據(jù)采集和處理、飛行技術方面面臨著許多挑戰(zhàn)。但是，因為我國在無人機遙感的技術方面是處于一種初步探索和發(fā)展的新階段，先進的遙感設備資金比較巨大，對操作人員的技術和數(shù)據(jù)的處理專業(yè)要求非常高，無人機遙感在對于地質(zhì)災害這方面的處理應用還是較為少些的。山區(qū)陡峭的地區(qū)較少。利用UAV遙感技術進行地質(zhì)災害調(diào)查，還存在著技術門檻高、法規(guī)規(guī)定、技術標準不完善等缺陷。