张友常 陈文斌
湖北省地质局第一地质大队 435100
摘要：随着我国科学技术的不断进步，各行各业的新技术也不断出现，竞争力越来越大。在测绘领域，无人机技术就是近些年来出现并迅速展示巨大应用潜力的一种新型测绘技术。并且随着其投入使用以来，已经在多次重大地质灾害防治中，发挥了不可替代的作用，并已经在灾情预测、灾情勘测和辅助救援方面承担了重要的使命。与传统大飞机航测技术相比，无人机技术在多方面具有显著优势。不但操作非常便捷，灵活性极大，而且可以实现多样化载荷，成本方面同样优势显著；此外，无人机处于千米以下高度飞行，无需报批空管，所以其更具有适用性。
关键词：无人机；数字摄影测量；地质灾害；预测方法
引言
我国无人机技术已较为成熟，广泛应用于测绘、航拍、艺术表演等多个领域，近年来在地质灾害防治工作中也引入无人机技术，利用无人机的高机动、易操作、可视化的特点，将其用于地质灾害应急调查中拍摄灾害体的变形特征等，并形成影像资料，为后期对灾害体的稳定性及处理方案提供研判依据，但受限于其低续航性，以及人为操作的局限性，并不能记录到完整的、准确的变形体特征，因此，通过引入倾斜摄影技术，只需设置航线飞行一次，利用电脑软件生成三维模型，可以为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的三维模型，为灾害体的稳定性及处理方案提供更有力的研判依据。
1无人机应用于地质灾害应急抢险的优点
采用无人机进行调查具有以下6个优点：①体积小、运输便利，其响应能力机动快速；②搭载高精度数码设备时，可垂直或倾斜成像，获取真彩色数字影像；③可设置路线，多次获取指定区域的影像资料；④采用专业软件对影像资料数据进行处理，处理速度较快；⑤随着科技的进步，无人机智能化程度不断提升，操作逐渐更简便可靠；⑥成本较低。地质灾害发生区域通常地质环境较复杂、恶劣，采用无人机作为调查的“先行者”，可快速获取初步资料，避免了人员直接进入滑坡、崩塌等危险区域调查造成危险。其次，地质灾害危险区域，人员和设备难以迅速进场开展调查工作，采用无人机可快速、高效的获取现场情况，完成初步调查和测量，指导抢险人员规划合理有效的抢险救援方案，从而提高救援的效率，减少灾害造成的损失。此外，还可以初步划定受灾区域，提升灾情评估效率。
2无人机系统软件构成部分
无人机系统，该系统主要包含软件、计算机的应用程序，主要功能是对无人机数字摄影测量仪飞行计划与航线设计进行制定。控制系统，该系统功能是对无人机的摄影测量仪运行状态进行控制，通过需求。对整体系统发射出控制指令，使控制仪器运转情况得到控制。监控系统，该系统是维护无人机数字摄影测量系统正常运转程序，操作人员能够利用监控系统所反馈回来的数据信息，来分析系统的运行情况，如果系统一旦出现运行的故障，那么该系统就会及时的出现预警情况，来对操作人员进行提醒，以此完成抢修或者维护。使用无人机的数字摄影测量系统能够有效提升航线设计、空中摄影覆盖范围，增加程控平行飞行以及程控姿态稳定。利用多相机组合的拍摄方式，来实现三维的测量目标。其核心是机载系统，主要是通过信息采集、导航、电力以及数字处理系统构成，并通过机载系统完成任务编程，按照航信的自主飞行进行预设，且执行姿态传感器、GPS、高度传感器、空速传感器以及航空的拍摄任务，其分别记录了飞行姿态、飞行轨迹、飞行高度以及飞行速度。具体的飞行参数能够实时的利用数传台传输至地面的监控站数字系统:主要是利用数字的单反相机所构成，对拍摄物三维空间位置进行测量，其相机能够利用中心投影，来获得被拍摄物的实际影像，并且同时，采用中镜头进行聚焦，通过固定拍摄来对位置进行影响，致使系统内获得的影像数据更可靠、更真实。还能够把拍摄出来的数据资料存入储存卡中，方便工作人员对后续进行处理。导航系统:对空间位置进行辨别的主要构成，定位导航测量仪器，能够确认仪器的飞行路线，完成飞行目标与仪器的测量目标。
正常情况下，还能够加入监控程序，操作人员能够利用计算机的监控程度来对飞行仪器的运行情况进行实时监测。以此来制定安全、合理的飞行轨迹与飞行航线。具体的导航系统对控制编程飞行的航线类型，存在以下几种:在飞行器遇到危险情况，能够利用导航系统自动着陆，使飞行器可以安全降落;在飞行仪器正常运行时，能够依据外部的飞行环境来制定滚转角、俯仰角、航线垂直度以及飞行高度。利用系统控制能力实时控制飞行仪器的运行状况;还能够依靠两个微处理机器来进行工作协调。对各种飞行控制的传感器、飞行控制的微处理机、导航微处理机以及飞行仪器任务的管理实施飞行控制。通信系统:是通过数据传输程序与无线系统的管理器构成，利用计算机的网络信息技术能够把数据控制器和通信端口进行连接，采用转换接头，来完成和多个通信电台信息交流，具体的应用特点:导航微处理机能够采用通信系统来控制飞行仪器的导航，在高空作业时避免外来信号的干扰;控制中心能够实时监控通信系统，能够利用通信系统把飞行数据传送至地面，使控制中心对飞行仪器的动态进行掌握;所使用的数字图像技术，能够把飞行仪器动态，利用模拟图像与曲线函数表达出来;接收控制中心信息同时，还能够利用传输过来的飞行任务完成符号编程，对无人机数字摄影测量系统的其它控制系统发射遥控指令。以此来控制飞行仪器的飞行路径、飞行方向、飞行高度以及飞行状态等指令。控制系统:是通过计算机、数据信息的传输电台、数据控制软件以及地面监控所构成的。
3无人机技术在地质灾害预测方法
3.1快速测绘
相比于有人机，无人机的主要优势体现在灵活性强和低空飞行上，测绘周期短。所以，在地质灾害防治过程中，可以借助无人机技术实施灾情动态检测。比如，在地质灾害救援过程中，使用无人机可以在1s时间内完成72次拍摄，并且其精度高达4cm；这些非常准确的信息为灾情救援提供了可靠的支持。并且，无人机技术的操作非常简单，对操作人员的要求也不高，所以只需要对操作员实施简单培训，就能够数量使用无人机。在实际地质灾害救援中，无人机表现出了非常好的应用效果。其快速测绘的效果体现的淋漓尽致，仅仅在首次飞行的短短7分钟之内，就能完成超过10万平方米的拍摄，并且得到的图像分辨率极高，达到4cm，从图像中能够直接看到树木纹理；而且通过对影像实施处理后，可以获得多角度、多方位的呈现，从而便于救援者了解受灾点全貌。
3.2无人机航测系统在灾害调查中的应用
在地质灾害调查工作中，由于其环境条件往往比较恶劣，测量人员难以及时到达灾害现场，且测量中的安全风险比较高，传统的人工现场测量、遥感测量以及航空测量等技术均难以保证数据采集的全面性和精度。而无人机技术具有较高的应用灵活性和广泛的适应性，能够满足低空飞行以及复杂环境下的图像数据采集要求，因此，其在地质灾害调查领域具有较高的应用价值。以滑坡灾害调查为例，利用无人机数字摄影测量系统能够对待测区域进行低空倾斜拍摄，并通过对影像数据的后期处理来掌握滑坡位移以及表面裂缝的情况，同时可以以图像数据为基础自动完成滑坡三维模型的构建，从而为工作人员准确评价灾害程度或者发出预警信息提供可靠的参考依据。
结束语
无人机因其机动性、易操作性、直观性、可靠性等特点，将其用于地质灾害应急调查中，生成三维模型，可为应急现场指挥者、决策者展示一个更加直观、真实、立体、逼真的三维模型，为灾害体的稳定性和处理方案及人员疏散措施提供更有力的研判依据。其外业操作简单，但是在内业三维模型建立对电脑硬件配置要求较高，同时需要耗费较多的处理时间，在今后通过软件优化，实现便携式笔记本现场数据快速处理，更能满足地质灾害应急处置紧迫性需求。
参考文献
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