轻小型无人机在高位地质灾害调查中的应用

1.引言

高位地质灾害如高位滑坡、崩塌等具有隐蔽性高，突发性强，灾害范围广，破坏性大的特点，往往会造成重大人员伤亡和经济损失。贵州省地处云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，长江、珠江流域分水岭横亘中部。其地质环境条件复杂，地形切割大，河流纵横，地质构造发育、地层岩性及其组合多样，矿产资源丰富，采矿活动强烈，以及近年来极端气候频发，导致贵州省地质灾害发生频繁。贵州省地质灾害具有“灾种全、灾害重、隐患多发生频繁”的特点。然而常规排查手段难以满足高位地质灾害隐患识别。“三查”加上群专结合的常态化排查机制，虽然发现大量隐患点，但高位地质灾害隐蔽性强，仅靠人员调查无法逐一满足“坡到顶、山到脚”的调查要求，因此在传统手段上增加“无人机”等科技手段辅助排查地质灾害，形成“天空地一体化 + 大数据”的综合排查手段已成为新的发展方向。

2.轻小型无人机在地质灾害排查中的优势

无人机是无人驾驶飞机的简称（Unmanned Aerial Vehical，UAV），2002年美国联合出版社出版的国防部词典中对无人机的定义是不搭载操作人员的一种有动力飞行器，它借助空气动力提供所需升力，能自主飞行或者远程引导。无人机作为载体，通过搭载相机光谱成像仪、激光雷达扫描仪等各种遥感传感器，获取高分辨率光学影像视频激光雷达点云等数据。与传统的排查机制相比，轻小型无人机拍摄辅助排查地质灾害具有以下应用优势 ：

（1）高分辨率：无人机能够从地面几米高处获取足够高分辨率地面影像的能力（可达到 cm 级），弥补了卫星因天气原因无法获取或者图像分辨率低的不足。

（2）高时效性：无人机能第一时间获取目标排查区数据资源，并实时传输影像到地面终端或在较短时间内完成整个目标区域的调查。将影像导入电脑后用专业处理软件可以快速处理，整个过程可以在几天内完成，减少一般性重复劳动，提高效率。

这些优点使得轻小型无人机正逐步成为遥感有效补充，在地质灾害监测资领域获得迅速发展。

3.轻小型无人机监测的主要工作流程

基于轻小型无人机监测工作主要包括前期准备阶段、数据获取阶段和后期数据处理与分析阶段。前期准备阶段，主要为飞行空域申请，飞行条件判定 —— 根据气象预报或实

际天气情况，起降场地选择，飞行航线设定等。在数据获取阶段，执行飞行并实时监控与飞行安全密切相关的参数。后期数据处理与分析阶段包括图像拼接几何校正信息提取与分析等。具体的流程取决于无人机搭载的设备和项目要求如本次贵州省高位隐蔽性地质灾害隐患排查项目中，采用高性能无人机飞行，航摄外业过程必须满足航空管制要去，制定详细的飞行计划和应急预案，要求比例尺1 ∶ 2000，数字正摄影像图精度不低于0.8mm，高程模型经度误差低于1.5，其设备及软件处于检定合格使用期限之内。

4.轻小型无人机在高位地质灾害调查中的应用

高位地质灾害调查中，对人员难以到达的区域，可使用无人机航拍辅助调查。以贵州为例，高位地质灾害大多发育于斜坡的陡崖部位，这些陡崖地带植被生长稀疏，基岩裸露较好，但斜坡陡峭，人员难以到达，所以贵州省高位隐蔽性地质灾害隐患专业排查，无人机航摄将起到举足轻重的作用。无人机辅助查灾时应由远而近航拍，远观整个山体的人口分布与孕灾陡崖位置关系，确定航向目标，近看陡崖孕灾裂隙，危岩体发育情况。同时对重要隐患点进行1 ∶ 2000地质灾害测绘，查清地质灾害基本特征及危害性。

进一步筛选危险性大、危害大或典型的地质灾害隐患点进行无人机航测，特别是选取建议下一步进行自动化监测的隐患点进行航测 ；选取地质灾害密集发育、贵州省地质灾害灾典型性能反映贵州省地质灾害发育分布特征的代表性区域进行无人机区域性航测。采用规划航线航测获取高分辨率的正摄影像，对于重要点根据不同灾害类型及地形地貌条件获取倾斜摄影测量影像，在无人机航测数据处理软件中建立地质灾害隐患点的三维实景模型和正射影像、正射影像图（DOM）、数字地表模型（DSM）等。无人机航测成果能直观、真实、准确反映隐患点的情况，调查成果3D 表达突破了往年2D 成果表达的局限，其成果应用非常广泛，无人机辅助查灾和无人机航测是本次排查较历次调查“升级”的重要技术手段。排查成果除常规的填写地质灾害野外调查表、遥感核查表外，应在无人机航拍隐患点全貌照片，直观反映灾害体与威胁对象的位置关系和危险性。

5.结论与展望

通过贵州省高位地质灾害排查项目中无人机航拍探索和实践，得到以下认识和结论 ：

（1）轻小型无人机有高分辨率、高时效性、移动性能高等优势，成为地质灾害排查有效补充手段之一。

（2）挖掘轻小型无人机性能，深度挖掘现有无人机性能可以有较大提升期盼适用于高位隐蔽性强地质灾害调查。

（3）轻小型无人机在地质灾害排查中的应用领域还需要进一步地扩展，无人机数据的获取与处理对野外调查工作者来说还存在技术上的挑战，同时无人机操控行业的管理规范与技术标准尚不完善。但是轻小型无人机以其诸多难以替代的应用优势，为地质灾害隐患排查注入新的手段，其应用潜力巨大、前景广阔。对于传统野外调查工作量巨大的地质学家来说，充满诱惑和吸引力。无人机遥感技术在地质灾害排查的应用还存在技术门槛较高和法律法规不完善等限制，随着科技的发展，这些不完善会逐渐被克服。

本文引自：《化工设计通讯》2018年5月28期《轻小型无人机在高位地质灾害调查中的应用--郭敏》