無人機遙感技術在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用

■王玉蕾

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

無人機遙感技術在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用

■王玉蕾

（青海省第一測繪院青海西寧810001）

無人機遙感技術在近幾十多年取得了巨大發(fā)展，從理論研究已經(jīng)進入了實用化階段，尤其是在預防與應對自然災害方面有著明顯優(yōu)勢。目前,由于衛(wèi)星遙感和載人航空遙感在獲取災害信息時受時空分辨率、外界環(huán)境和使用成本的影響,其在災害應急救援過程中的作用受到限制。無人機航空遙感系統(tǒng)具有實時性強、機動靈活、影像分辨率高、成本低的特點,且能夠在高危地區(qū)作業(yè)。本文通過介紹無人機遙感技術在地質(zhì)災害調(diào)查中的步驟、特點以及關鍵技術等，證實無人機遙感技術應用與地質(zhì)災害調(diào)查中的優(yōu)勢，同時展望今后無人機遙感技術在地質(zhì)災害調(diào)查中的應用前景。

地質(zhì)災害 無人機 調(diào)查

近年來遙感技術得到了快速發(fā)展，無人機遙感技術也越來越被廣泛的運用于地質(zhì)災害的調(diào)查和監(jiān)測工作中。歐美各國對泥石流、滑坡等進行了大量的相關調(diào)查，并且以此為基礎對遙感技術方法進行了系統(tǒng)總結，針對不同規(guī)模和不同對比度的泥石流以及滑坡情況提出了不同的遙感圖像空間分辨率要求，同時利用雷達和GPS測量來對地質(zhì)災害的程度進行預測。目前我國也開始較大范圍的運用遙感技術來調(diào)查地質(zhì)災害了，利用無人機遙感技術也是發(fā)展的必然趨勢。

1 無人機遙感系統(tǒng)的組成

無人機遙感系統(tǒng)是由地面部分、空中部分以及數(shù)據(jù)處理部分組成，其中主要是前兩部分，地面部分是由航跡規(guī)劃系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng)，空中部分則包含空中控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、壓縮系統(tǒng)以及無人機平臺。

航跡規(guī)劃系統(tǒng)主要是對空中飛行器進行航線的規(guī)劃，規(guī)劃航線的依據(jù)主要是根據(jù)飛行要求、飛行器的性能和飛行作業(yè)區(qū)的特點進行規(guī)劃，規(guī)劃后的航線傳遞至地面控制系統(tǒng)和空中控制系統(tǒng)中，用于控制飛行的航線軌跡，傳感器系統(tǒng)是無人機的主要獲取遙感影像的設備，它的種類多樣，主要包括CCD數(shù)碼相機、磁測儀以及合成孔徑雷達等，其中CCD數(shù)碼相機由于感光度和色彩深度好，而且它的載片量大，所以在地震災區(qū)采用的是CCD數(shù)碼相機，遙感器在獲取遙感影像后通過飛行平臺和地面控制系統(tǒng)則對影像進行傳輸和處理。數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮系統(tǒng)目的是為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。數(shù)據(jù)后處理部分是對影像數(shù)據(jù)進行加工，并提取有效信息。集合各個部分的功能完全可以滿足災情監(jiān)測的需要。

2 無人機遙感在應對地質(zhì)災害中的應用

2.1 地質(zhì)災害遙感監(jiān)測無人機遙感獲取的多光譜數(shù)據(jù)通過校正，形成數(shù)字高程模型與正射影像圖，以供地質(zhì)災害分布詳細調(diào)查與發(fā)育條件判別應用；重復監(jiān)測數(shù)據(jù)對比分析可以發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災害隱患點的發(fā)生發(fā)展。尤其是地形特殊，人力調(diào)查難以進行的區(qū)域，無人機靈活作業(yè)，云下飛行優(yōu)勢會為地質(zhì)災害監(jiān)測帶來極大幫助。高精度合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)以及激光雷達LiDAR技術可以生產(chǎn)高精度數(shù)字高程模型，能夠分析地形的變化，對于監(jiān)測地面沉降、滑坡體變形是很好的手段。

2.2 地質(zhì)災害應急救援

無人機遙感對起降條件要求低，靈活起飛，快速獲取地面數(shù)據(jù)的特點將為解決地質(zhì)災害救援中的矛盾提供了可能。無人機遙感可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸，地面同步進行數(shù)據(jù)處理，在短時間內(nèi)獲取精確遙感圖件。多傳感器可以適應不同氣象條件，多光譜數(shù)據(jù)可直觀清晰顯示現(xiàn)場狀況，微波遙感不受云霧影響，紅外傳感器可在夜間獲得地面數(shù)據(jù)，高清視頻實時傳輸可在第一時間了解現(xiàn)場詳情。遙感數(shù)據(jù)解譯與災情評估數(shù)據(jù)可以為救援方案的制定提供幫助。

2.3 地質(zhì)災害災情評估

在地質(zhì)災害遙感數(shù)據(jù)獲取后通過數(shù)據(jù)拼接與精確校正，可形成DOM、DEM、微波遙感與熱紅外等數(shù)據(jù)，為地面災情解譯提供了豐富的數(shù)據(jù)源。遙感解譯可以判別地質(zhì)災害體形狀與位置、造成地面破壞的面積、地形的變化、植被的破壞、河道和道路的破壞、堰塞湖的形成、受威脅的對象與潛在次生災害體，形成相應的解譯結果圖及數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計。災情評估主要在GIS軟件環(huán)境中進行，通過疊加地面經(jīng)濟社會數(shù)據(jù)，在專家指導下建模分析地質(zhì)災害體體積方量、堰塞湖的容積以及潰壩可能性、造成的直接經(jīng)濟損失、可能傷亡數(shù)據(jù)及受威脅的對象與潛在損害，以上評估結果可為救援計劃制定與防止次生災害造成的二次傷亡提供指導。

3 結語

無人機遙感技術比起傳統(tǒng)的遙感手段具有更加明顯的優(yōu)勢——高分辨率和高機動性，同時也是對傳統(tǒng)遙感技術的補充和改進，所以用無人機遙感技術對地質(zhì)災害進行調(diào)查是非常可行并且有效的，無人機遙感技術可以對地質(zhì)災害進行全面的調(diào)查、監(jiān)測、預警以及評估，并且伴隨著技術的進步和完善，伴隨著科學技術的發(fā)展，無人機遙感技術在地質(zhì)災害調(diào)查以及環(huán)境監(jiān)測中會發(fā)揮出越來越重要的作用。

[1]高姣姣,顏宇森,盛新蒲,譚衢霖,祁小博.無人機遙感在西氣東輸管道地質(zhì)災害調(diào)查中的應用 [J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2010,06:126-129+133.

[2]王新,陳武,汪榮勝,黃志行.淺論低空無人機遙感技術在水利相關領域中的應用前景[J].浙江水利科技,2010,06:27-29.

[3]馬軍.鐵路航測生產(chǎn)的現(xiàn)狀淺析 [J].山西建筑，2009,35（16）：359-361.

[4]方詩明，姬海莉.航測內(nèi)業(yè)空中三角測量技術的應用 [J].鐵道工程學報，2006（增刊）：101-106.

P694[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-451-1