無(wú)人機(jī)影像在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用研究

韋龍振

（廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，廣東 肇慶 526060）

在信息化時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)、攝影、遙感等技術(shù)高速發(fā)展，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)獲取高精準(zhǔn)度的地表信息以及構(gòu)建三維地表形態(tài)。無(wú)人機(jī)低空攝影系統(tǒng)獲取的遙感影像質(zhì)量與分辨率都比較高，尤其是小地區(qū)或者地貌、氣候條件復(fù)雜化的地區(qū)，要根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況，將無(wú)人機(jī)影像巧妙應(yīng)用到開(kāi)展的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作中，確保獲取的信息數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，在靈活應(yīng)用中高效防治地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害[1]。

1 無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)優(yōu)勢(shì)作用鮮明，體現(xiàn)在不同方面，影像高分辨率便是其中之一。無(wú)人機(jī)就是無(wú)人駕駛的飛機(jī)，根據(jù)之前預(yù)定好的航線進(jìn)行飛行、拍攝，高精準(zhǔn)度、飛行平穩(wěn)等是其顯著特征。同時(shí)，無(wú)人機(jī)搭載的相關(guān)拍攝設(shè)備都有著較高的精準(zhǔn)度，獲取的無(wú)人機(jī)影像分辨率較高，能夠滿足大比例、高清晰度等專業(yè)性要求，特別適合地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)拍攝[2]。在此基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)起降過(guò)程中不會(huì)有較多的限制條件，安全系數(shù)、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性都比較高，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地區(qū)的地貌、氣候等條件沒(méi)有較高的要求，能夠拍攝到人無(wú)法到達(dá)的地方，可以防止出現(xiàn)拍攝死角。同時(shí)，無(wú)人機(jī)有著較強(qiáng)的自動(dòng)化程度，可以搭載不同形式的傳感器，對(duì)不同領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)化調(diào)查，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取高質(zhì)量的圖像，在圖像獲取、數(shù)據(jù)處理等基礎(chǔ)上，全面、深化了解地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害，高效開(kāi)展后續(xù)工作。

2 無(wú)人機(jī)影像在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用

2.1 影像獲取

應(yīng)用到地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的飛行設(shè)備較多，比如，飛行器平臺(tái)、動(dòng)態(tài)差分GPS，遙感設(shè)備包含多光譜成像儀、激光掃描儀、CCD數(shù)碼相機(jī)。與此同時(shí)，在無(wú)人機(jī)影像應(yīng)用過(guò)程中，作用到地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的軟件系統(tǒng)多樣化，比如，飛行系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)、地面系統(tǒng)、遙感圖像處理系統(tǒng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等通訊系統(tǒng)也應(yīng)用其中，在軟硬件系統(tǒng)相互作用下，無(wú)人機(jī)低空攝影測(cè)量工作高效展開(kāi)。在影像獲取過(guò)程中，飛行系統(tǒng)可以將拍攝設(shè)備及時(shí)送到預(yù)定好的位置，根據(jù)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查要求，開(kāi)展一系列針對(duì)性拍攝活動(dòng)。同時(shí)，飛行系統(tǒng)要根據(jù)地面系統(tǒng)作用下的航線計(jì)劃，隨時(shí)準(zhǔn)確記錄無(wú)人機(jī)各方面情況，比如，飛行狀態(tài)，第一時(shí)間將獲取的信息數(shù)據(jù)傳遞給地面系統(tǒng)。地面系統(tǒng)要針對(duì)接收到的信息數(shù)據(jù)，自動(dòng)化制定可行性較高的飛行航線，接收無(wú)人機(jī)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)回的影像等，實(shí)時(shí)獲取高質(zhì)量以及高分辨率的影像。在此過(guò)程中，調(diào)查人員需要根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查地區(qū)各方面情況，選擇適宜的相關(guān)設(shè)備，保證影像質(zhì)量的同時(shí)最大化加快影像獲取速度，確保后期能夠以最快的速度高效處理獲取的信息數(shù)據(jù)，在源頭上最大化提升地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查結(jié)果精準(zhǔn)程度。

2.2 數(shù)據(jù)處理

在地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查過(guò)程中，搭載在無(wú)人機(jī)上面的相機(jī)并不是測(cè)量型的數(shù)碼相機(jī)，拍攝的影像會(huì)存在比較嚴(yán)重的鏡頭畸變問(wèn)題，需要從各方面實(shí)際情況入手，對(duì)拍攝過(guò)程中相機(jī)畸變參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)化調(diào)整，為后期高效、快速處理一系列地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)提供重要保障，進(jìn)而，最大化提升地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查效率與效益。在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，調(diào)查人員需要對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)作用下獲取的影像進(jìn)行針對(duì)性處理，要巧用掩模方法，統(tǒng)一勻光勻色處理各類(lèi)型地質(zhì)災(zāi)害影像，確保影像匹配中有著較高的穩(wěn)定性，后續(xù)正射影像色彩相同。同時(shí)，調(diào)查人員要全面、深入把握飛行控制系統(tǒng)功能作用發(fā)揮中詳細(xì)、準(zhǔn)確記錄的地質(zhì)災(zāi)害信息數(shù)據(jù)，初步排序定位獲取的各類(lèi)影像，可以多層次巧用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量站，獲取地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害數(shù)字化的高程模型，巧用現(xiàn)代化技術(shù)手段、設(shè)備設(shè)施，合理改正所獲取影像在傾斜、投影方面的誤差，拼接不同的數(shù)字正射影像，在規(guī)定范圍內(nèi)，對(duì)影像進(jìn)行科學(xué)化剪切，獲取地質(zhì)災(zāi)害數(shù)字正射影像圖。

此外，在影像同名點(diǎn)匹配過(guò)程中，影像匹配搜索范圍會(huì)進(jìn)一步縮小，匹配精準(zhǔn)度大幅度提升。同名點(diǎn)匹配結(jié)束之后，調(diào)查人員可以根據(jù)地區(qū)各方面實(shí)際情況，以共線條件方程為切入點(diǎn)，進(jìn)行自由網(wǎng)平差。隨后，合理加入相關(guān)的地面控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，確保模型絕對(duì)定向精準(zhǔn)完成。在此過(guò)程中，地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)后期處理的時(shí)候，空中三角測(cè)量是不可忽視的一大關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)獲取的各類(lèi)地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害影像進(jìn)行針對(duì)性空中三角測(cè)量加密，通過(guò)地面的各個(gè)控制點(diǎn)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查范圍內(nèi)一系列影像外方位以及不同加密點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行科學(xué)化計(jì)算，獲取地質(zhì)災(zāi)害整個(gè)調(diào)查范圍內(nèi)各方面密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，下面便是無(wú)人機(jī)影像應(yīng)用中地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)處理流程結(jié)構(gòu)圖。

圖1 無(wú)人機(jī)影像應(yīng)用中地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)處理流程結(jié)構(gòu)圖

2.3 地質(zhì)災(zāi)害解譯

就地質(zhì)災(zāi)害解譯來(lái)說(shuō)，就是以無(wú)人機(jī)影像為切入點(diǎn)，人工判斷、解譯構(gòu)建的遙感解譯標(biāo)志。解譯人員專業(yè)能力素養(yǎng)高低直接關(guān)系到地質(zhì)災(zāi)害解譯精準(zhǔn)程度，也包括在應(yīng)用無(wú)人機(jī)過(guò)程中所獲取的各類(lèi)影像質(zhì)量，解譯資料是否準(zhǔn)確、完整等。解譯人員要在應(yīng)用理論知識(shí)、技術(shù)手段等過(guò)程中深化把握解譯資料、無(wú)人機(jī)影像質(zhì)量等，嚴(yán)格按照具體化要求、流程等，規(guī)范化解譯地質(zhì)災(zāi)害，確保解譯范圍更加全面，將地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查誤差實(shí)時(shí)控制在規(guī)定范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，無(wú)人機(jī)影像作用下的三維模型具有立體、直觀、形象等特征，加上控制點(diǎn)數(shù)據(jù)被加入到地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)處理中，該模型還具有鮮明的可測(cè)量特征。三維模型以矢量點(diǎn)云形式顯示的時(shí)候，相關(guān)工作人員需要在活用信息技術(shù)手段中，對(duì)獲取的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化二次挖掘，在對(duì)比、分析過(guò)程中，進(jìn)一步完善地質(zhì)災(zāi)害解譯環(huán)節(jié)，獲取多層面有著較高精準(zhǔn)度的參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查方法手段已很難滿足新時(shí)期提出的客觀要求，如何高效應(yīng)用新技術(shù)、新方法提升調(diào)查效率與質(zhì)量已成為現(xiàn)階段地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作開(kāi)展中面臨的新挑戰(zhàn)。無(wú)人機(jī)的影像技術(shù)優(yōu)勢(shì)作用鮮明，調(diào)查人員要在科學(xué)化應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)多方面獲取圖像且圖像有著較高分辨率，促使各項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作高效開(kāi)展，全面、深入把握地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害情況，在有效治理基礎(chǔ)上進(jìn)行針對(duì)性防控，最大化降低發(fā)生系數(shù)的同時(shí)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)健康、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展。