无人机遥感技术在地质灾害应急测绘服务中的应用

　　摘要：地质灾害的破坏性极强，一旦发生地质灾害就会对人类生命财产安全、环境安全造成严重威胁。我国的地质较为复杂，很容易出现地质灾害，所以需要利用有效手段进行地质灾害的防范。作为一种新兴技术，无人机遥感技术具有灵活性好、时效性强以及成本低等多重优势，可以在较短的时间内完成应急测绘任务。

　　1　无人机遥感技术概述

　　1.1　无人机遥感技术的概念及特征

　　无人机遥感技术指的是利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感技术、通信技术、遥测遥控技术、GPS差分定位技术以及遥感应用技术来获取自然环境、国土资源、地震灾区等空间遥感信息、处理遥感数据的应用技术，未来将成为主要的航空遥感技术之一。

　　相比于普通的航拍技术来说，无人机遥感技术具有范围大、精度高、成本低、时效性强、安全性高等特征。首先，无人机遥感技术是以无人机为载体、以传感设备与航拍设备为辅助工具，可以在大范围内获取影像，也可以对影像数据进行综合分析与处理，亦可以在低空区域完成精确地测绘工作。同时，无人机遥感设备的价格相对较低，后期维护也较为简单，所以成本相对较低。其次，无人机遥感技术的实现只需要自主以及地面遥控技术的支持，不会对操作人员造成影响，且能够在短时间内完成数据处理工作，时效性相对较高。

　　1.2　无人机遥感技术的构成

　　无人机遥感系统主要由地面控制系统、任务荷载以及飞行平台3部分构成。其中，地面控制系统主要包括地面辅助设备、遥控监测系统、监控系统、遥感测站以及起飞着陆地等系统；任务荷载包括火控、武器外挂以及目标探测等系统；飞机系统可以进行飞行任务。

　　1.3　地质灾害应急测绘服务对无人机遥感技术的要求

　　地质灾害应急测绘服务对无人机遥感技术的要求较高，即要求无人机遥感系统具备时效性强、机动性强、影像精度高以及动态监测目标区域等功能。

　　（1）时效性强。地质灾害应急测绘服务任务具有不可预测性以及突发性，在接到命令之后需要立即赶往现场，只有较强的时效性才能为指挥员提供地质灾害区域的情况，让指挥员根据灾害区域情况制定行动计划。

　　（2）机动性强。在应急测绘服务中，测绘单位需要根据实际情况运送装备，对装备的机动性有较高的要求。无人机遥感系统对起飞场地要求低，升空准备时间短，能快速到达监测区域，可以满足应急测绘机动快速需求。

　　（3）影像精度高。影像精度越高越可以为测绘服务提供帮助，所以对无人机遥感设备的影像精度要求较高。

　　（4）动态监测目标区域。应急测绘服务要求设备能够对目标区域进行动态监测，从而获取实时的动态信息。

　　2　无人机遥感技术的关键技术

　　2.1　数字影像匹配与空三加密

　　数字影像匹配指的是在两幅或者多幅影像之间识别同名元素，是数字影像测量的关键与核心，需要处理灰度值以及分布，最终选取配准窗口。

　　空三加密即解析空中三角测量，是航空摄影与数据生产之间的纽带，指的是利用少量像片控制点计算待求点的平面位置、高程，从而实现像方坐标到物方坐标之间的转换。空三加密利用Inpho软件主模块，通过光束法区域网平差，获取影响的外方位元素和加密点坐标成果。

　　2.2　数字高程模型（DEM）与数字正射影像图生产（DOM）

　　数字高程模型（DEM）即可视化模型，在对模型进行滤波处理之后可以过滤掉建筑物等物质，最终形成数字高程模型。

　　数字正射影像图（DOM）其制作简单来说就是在获得航空影像、POS、相机参数以及像控点成果之后，需要通过空三加密、DEM生产、单片DOM生成以及镶嵌裁剪等过程序列完成正射影像图的制作。

　　2.3　线划图采集

　　在空三加密之后，需要通过立体测图这种方式获取地貌以及地物的数据。首先，在采集点状要素时，需要明确要素的位置以及采集的方向。其次，在采集线状要素时，需要采集地物的具体位置，科学处理各个要素之间的关系。

　　3　无人机遥感技术在地质灾害应急测绘服务中的应用

　　3.1　可快速完成测绘任务

　　与常规的测绘技术相比，无人机遥感技术在飞行过程中的速度较快、灵活性较高，可以在极短的时间内收集所需要的影像，且可以连续重复拍摄。同时，利用无人机遥感技术不会对地质灾害区域造成较大的影响，可以实时动态监控灾区的实际情况。另外，无人机遥感系统操作较为便利，在进行应急测绘之前只需要对操作人员进行简单的专业培训即可。例如，2014年8月3日16时30分时，云南省昭通市鲁甸县发生了6.5级地震，测绘人员在接到任务之后就利用旋翼无人机拍摄灾区，影像分辨率达到了40mm，速度达到了72次/s。从应急测绘范围角度来看，若无人机飞行七分钟的话，就可以完成10万m2的测绘任务。从应急测绘精度来看，无人机遥感技术影像分辨率可以达到40mm。根据测绘工作所拍摄的影像可以了解地质灾害区域的大概情况，之后可以通过处理数据获取各个位置的图况，从而更精确地掌握受灾情况。

　　3.2　可对地质灾害进行排查测评

　　无人机遥感技术可以通过拍摄地质灾害地区的影像、分析影像数据掌握灾区的现场情况，对地质灾害进行排查测评。在测评地质灾害的程度时，操作人员可以将无人机遥感技术当作数据源，根据地质灾害发生区域的地质条件、天气变化以及植被损伤情况绘制图像并利用GIS技术分析影像数据，并判断灾害等级。另外，在判断灾害等级之后，还可以标记出可能发生的灾害类型、频率以及规模等信息。因此，利用无人机遥感技术进行地质灾害的排查测评可以为地质灾害的救援工作提供帮助。

　　3.3　及时发起应急救援

　　传统的测绘工作存在速度慢、效率低、准确性低等问题，无法保障操作人员的安全，降低了救援工作的可行性。但是无人机遥感技术不仅速度快、灵活性高，准确率也非常高，可以在地质灾害发生之后立即进入灾害区域当中，在短时间内获取准确的区域资料，这样不仅可以为救援工作提供可靠的第一手资料，也可以保障操作人员的安全。同时，无人机遥感系统可以在获取信息的同时传输信息，让测绘人员根据数据处理图像、分析灾害情况，可以快速合理地安排救援工作。

　　4　结语

　　近年来，地质灾害频发，严重威胁到了公共安全，而无人机遥感技术可以快速造成测绘任务、对地质灾害进行排查测评，及时发起救援，所以应该提高对无人机遥感技术的重视程度，加大对无人机遥感技术中空三加密、数字影像匹配与数字高程模型生产、线划图采集等关键技术的研究，并将其应用在地质灾害应急测绘服务中。

　　作者简介：谢优平（1973-），男，湖南双峰人，湖南省第二测绘院高级工程师，研究方向：工程测量、卫星遥感应用、地理信息系统、地理国情监测等。

　　参考文献

　　[1]王玉蕾.无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用[J].地球，2016（5）：451.

　　[2]宋培焱.多旋翼无人机正射影像在应急测绘演练中的应用[J].城市勘测，2019（1）：67-69.

　　（责任编辑：孙兰兰）