简析无人机低空航测在地质灾害调查中的部分工作

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  摘要:随着我国经济的发展,科学技术取得了日新月异的进步,无人机航测技术作为目前较为先进的测量技术,不但可以提高测量效率,降低实际测量工作中人工的强度和难度。还可以通过地形测量、三维建模、多光谱遥感、航磁测量等航测手段与传统地质调查工作方法相互结合,解决地质调查实际工作中的诸多科研难题,并形成一系列调查成果。目前我国对无人机低空航测技术的应用已经非常广泛。其中,无人机在地质灾害调查工作中应用有一些特色与优势,它弥补了传统地灾调查的不足,使调查精度和速度都有了质的提升。本文将对无人机低空航测技术的原理和优质展开分析,简要对部分工作内容进行总结。
  关键词:无人机;低空航测;地灾调查;应用分析
  无人机低空航测系统能够良好的解决这一问题,该技术将无人机作为飞行平台,搭载多类型信息传感器设备获取飞行区域的遥感信息,获取测量数据。无人机低空航测相比于使用卫星航測以及飞机航测来说,操作更加便捷,成本也更低,作业时间短,成像能力强,在小区域内进行地灾调查有着突出的优势。
  一、无人机低空航测技术原理
  目前的无人机低空航测技术基本都是将无人机作为飞行载体,搭载具有导航技术的CNSS与IMU定姿模块,同时配合了性能较高的数字相机装置,让空中测量得以实现,从无人机的视角将地面的情况进行录入。通过使用计算机软件可以将数据进行统计处理,转化为测量数据,无人机在开展地质调查过程中效率更高,成本更低。其技术优势如下:
  (1)对地理信息的数据更新速度非常快,相比传统地质调查技术,无人机技术对地形、天气环境的要求较低,因此采集更高效;(2)无人机技术获得的结果的分辨率非常高,其原因是使用了较为先进的多光谱传感器和数码相机;(3)无人机操作简单、价格相对低廉,并且应用专业软件之后可以直接对获得的影像进行图像分析处理,降低了后期的成本,使得测量效率得以提升[1]。
  二、无人机低空航测相关工作方式
  (一)控制测量
  在使用无人机低空航测之前,应该先对测区进行GNSS控制测量。首先应该确定测量平面,我国测量通常使用1980西安坐标系,而高程选择1985国家高程基准。随后应该对像控点进行设置,像控点应该设置在无人机飞行区域的四个角的位置以及中心位置。像控点设置的标志为两个边长超过一米的对顶点三角形,这能够让航拍影像资料进行清晰判读,像控点应该在坚硬的路面上时,对其使用喷漆标记,土质地面则用白灰。像控点的测量选用RTK的测量方式,每个点独立进行两次测量,选取平均值作为测量结果。除此之外还应该选择代表性的地标,以便开展测量作业。测量数据设置是无人机在地灾调查中的必要环节。
  (二)飞行方案
  首先应该对航拍的参数进行设定,通常低空测量的比例尺设定都为1:2000,飞行高度相对设定为据地半米,将地面的分辨率设置为20cm;其次应该选择合适的航拍时间,通常上午九点到下午三点之内测量的效果更加准确,无人机飞行前应该对无人机上搭载的设备进行检查,确保电量充足可以正常工作,无人机起飞使用弹射架,逆风起飞;在进行低空航测的时候,航线的方向应该和风向保持垂直关系,控制飞行速度在80km/h,同时保证地面操作站和无人机之间的距离不应大于4km,这样能够保证信息传输顺畅;最后,无人机着陆应该选择机腹着陆的方式,这种降落方式对降落场地有着一定的要求,应该选择一块足够降落的平整软质地面供无人机降落。降落之后应该检查无人机的状况,无误之后进行数据传输 [2]。飞行拍摄是无人机在地灾调查过程中的关键环节。
  (三)数据处理
  无人机数据处理是正射影像制作最为关键的部分。首先用读卡器把无人机中的照片导入到电脑中,如果发现无人机曝光程度及色彩有较为明显的不一致,应删除明显曝光错误或者有问题的照片。可以删除一些质量有问题的照片(前提是拍摄的照片重叠度足够),但是一定不能使用第三方软件预处理照片,预处理后会使得照片损失原有的信息,例如GPS信息。无人机采集的影像处理可以使用pix4d软件进行。首先应该对数据进行准备,在软件上建立有关工程,将无人机飞行路线以及控制点坐标系统以及坐标进行输入;其次要进行过程参数解密,如果是有控制点则选择以控制点进行平差,若没有控制点则以影像中的地理位置配准,根据定义将参数进行输入,三角测量计算完毕后,选择自己想要的坐标系(比如WGS-84),再提交三维重建项目,开始三维建模过程,这个过程时间较为漫长。之后就是正射影像生成,在CC中继续提交重建项目,此时目的选择正射影像/dsm即可。数据处理是无人机在地灾调查过程中的核心环节。
  三、无人机航测在地灾调查中的优势
  应用无人机低空航测技术具有非常多的优势,具体可以取得以下成果:其一,通过无人机进行航测作业,可以收集到丰富的地质数据资料,这其中包含了非常多的信息,能够完成对基础地质信息或者灾前、灾后地质环境信息的全面覆盖,通过影像处理,能够对受灾地区进行全面的观测,利用信息指导灾后治理以及群众疏散,具有非常强的参考意义;其二,无人机低空航测获得的结果分辨率非常高,可以对水文、岩土情况以及工程设施建设的高效性进行分辨,再将灾后环境进行综合评判,既可以确定建设是否可行合理,通过对易发灾难地区进行提前调研,可以及时采取纠偏措施;其三,无人机低空航测技术可以实现对缓动地质灾害进行实施动态测量,再结合一些传统的测量方式,就可以完成对地质灾害区域的整体立体观测。
  结束语:
  无人机低空航测技术在地质灾害调查中起到了关键的作用。我们在地灾调查、地灾治理过程中应重视并充分发掘出无人机在该技术中的积极作用,做好对调查全过程的控制工作。在具体的实践之中,应该确保先制定出可执行的技术方案,在使用无人机进行低空航测时把控好操作细节,处理数据的时候把控好数据分析质量,只有这样才能最大化无人机在地灾调查中的作用。
  参考文献:
  [1]黄勤,周鹏,张啸翼.无人机低空航测在地质调查中的应用[J].环境与发展,2019,31(08):101-102.
  [2]王玉龙,王建忠,李锦.无人机低空航测在地灾调查中的应用[J].矿山测量,2017,45(05):39-42.
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