无人机航测技术在地质灾害应急测绘中的研究与

常见的地质灾害类型有山体滑坡、崩塌、泥石流等，均是地质环境异常变化和地质活动产生的灾害。这些灾害具有突发性，对人民的财产和生命都有着巨大的威胁。地质灾害发生后往往也会导致影响范围内的生态造成严重的损坏。灾后需要第一时间进行救援，因此指挥灾后救援工作的组织是否有序、及时直接关系着人民的存放。灾后对灾情的调查与摸底如果还是用传统的方法，不仅仅有局限性，而且效率低下，随时可能发生次生灾害[1]。因此无人机成为了保障应急测绘的先锋。无人机具有能够克服次生灾害、不受交通条件影响等特点，而且能够快速采集灾区的数据和航片，并产出灾区的正射影像、数字高程模型和三维实景模型，能够为救援组织提供灾区的范围和实情。本文通过6.16太原山体滑坡的应急测绘，对无人机航测在地质灾害应急测绘中的应用进行了介绍。

1 无人机航测技术的应用

1.1 无人机的组成

无人机组成主要是两大部分，分为地面的控制系统和飞机的航摄平台。飞机的航摄平台的组成主要是有照相机、摄像仪、控制系统和辅助设施；地面控制系统的组成有数据监控系统、航线和无人机地面的控制系统[2]。无人机具有飞行方便、受到外界干扰因素少、成本低廉、灵活性高的特点，还能够对地形地貌进行多角度采集，非常适合灾区的测绘工作。

1.2 无人机航测的成果

无人机的应急测绘能够生成的成果主要有：数字正射影像、数字地表模型、全景影像、实景三维模型和监控视频等。在实际的救援操作中，数字正射影响和三维模型是非常直观有效的。因为数字正射影像和实景三维模型是具备能够进行量测的功能的，因此根据实际发生灾害的状况，不仅仅能够对灾情的影响面积进行分析和量测，还能够对可能发生的次生灾害时间和规模进行预测、对发生的概率和范围进行估计。无人机的数字正射影像生成的方式通常是使用固定翼无人机进行相片的获取，然后进行空三加密和微分纠正，最后用影像处理软件进行影像处理。而实景三维模型是采用五镜头的多旋翼无人机进行拍摄，再用倾斜摄影三维软件进行空三加密和模型重构，精修处理后生成，处理的流程见图1。

图1 实景三维模型建模流程

2 无人机应急测绘方法

无人机影像的数据量很大，因此采用常规的方法进行处理需要的时间长，效率慢。对于发生灾害的灾区来说，时间就是生命，因此必须抓紧时间对工作流程进行改进，使用现有的有限资源对不同的情况进行应对，以最快的速度出具应急测绘的结果，保证救援工作的数据支持[3]。无人机的测绘方案可以优化的部分有应急预案、处理分析数据和航拍作业，不同的环节可以采用科学的手段进行优化和改进，这样才能够保证测绘的时间满足救援需求。

2.1 应急预案的制定

应急预案是保证应急测绘工作顺利高效开展的前提，需要结合人员、仪器设备和环境因素进行综合考虑。应急预案的制定需要包括应急人员的操作手册、无人机紧急处理方案和岗位职责等，应急预案需要根据实际情况不断完善，并定期进行应急模拟训练，保证参加应急预案的人员和设施都能够满足相关救援工作的要求。

2.2 应急拍摄作业

应急拍摄需要有针对性，在确保受灾地区数据精确的情况下，以灾害区域为中心影响范围的规划和计算，通常地质灾害会发生在山地或者丘陵等地质情况较差的地区，在这些地区，无人机的飞行高度和飞行线路可能会受到干扰，造成拍摄的照片范围较小，而且影像的边缘拍摄质量也较差，容易引起失真。因此设计这些地区无人机的航线时不能考虑在两条航线之间设置，而是要对重点灾害影响地区尤其是拍摄质量较差的地区进行加密[4]。由于采用五镜头相机的重量较重，因此续航时间较短，需要多次起飞，而且五镜头相机的采集数据冗余也较大，实际需要作业人员采用“刷面”的方式进行数据收集，如图2。

图2 多旋翼无人机航线示意

2.3 数据的应急处理

图3 分割建模示意图

无人机的数据处理需要先进行航片的质量检查，保证重点区域的数据覆盖，因为受灾地区的电力往往已中断，电力供应不稳定，无法安装数据处理设备，因此提高作业效率需要降低数据的量[5]。使用快速拼接的软件对航片进行自动化拼接，然后利用现场采集相片的控制点和基础地理信息数据对影像进行坐标纠正，然后制作出数字影射图。对于倾斜摄影应急建模，由于实景三维模型的构建时间太长，因此可以对重点区域的航片进行单独处理。整个灾区的数据可以分块进行，然后拼接。如果面积过大可以降低不重要的灾区的分辨率，加快建模的速度，见图3。

文章来源：《中国地质灾害与防治学报》 网址: http://www.zgdzzhyfzxb.cn/qikandaodu/2021/0126/474.html