福州市勘测院 福建省福州市 350100
摘要:2018年国家机构改革后,新组建的自然资源部提出地质灾害防治“四步”工作方案,即研究原理、发现隐患、监测隐患、发布预警,并强调当前防范地质灾害的核心需求是要搞清楚“隐患点在哪里”“什么时候可能发生”。我国地质灾害点多面广,不少灾害源区地处高位且被植被覆盖,仅靠传统的人工调查和排查已很难提前发现和预警重大地质灾害隐患。测绘业务与地质灾害监测预警业务的融合推进有助于突破传统排查隐患点技术手段的局限,提升抵御自然灾害的综合防范能力,推动自然资源管理能力现代化。
关键词:无人机技术;地质灾害;防治;应用
引言
无人机技术最早出现并应用于军事领域,但是近年来随着计算机技术、通信技术、控制技术、3S技术等各种技术迅速发展,使得无人机技术也取得了巨大的进步,使其应用范围从单一军事方面逐渐进入到民用和商用领域。其中,无人机技术应用于测绘领域,使得测绘技术获得巨大的进步。传统的航空摄影技术,一直以来存在着固有弊端,诸如时效性不足、灵活性不够、空间分辨率不高,呈现的整体视觉效果也并不理想;而且航空摄影并不适用于突发情况。相比较来说,无人机技术在这方面都有显著优势,不但操作非常便捷,灵活性极,而且可以实现多样化载荷,成本方面同样优势显著。
1传统地质灾害识别的局限
地质灾害隐患点主要集中分布在正在变形区、曾经变形区、稳定性较差的斜坡、大型松散堆积体等地质环境脆弱区域,与高程、坡度、植被覆盖等因素相关性较强。早期识别并有效管理地质灾害隐患点是防范地质灾害发生的核心,也是地质灾害防治领域集中关注的焦点和难点。过去受经济条件和技术条件等限制,传统的地质灾害隐患点早期识别方法主要是利用历史对比法、直接观察法、间接反演法、遥感遥测法、动态观测法、综合分析法等,借助调查观测资料、感性认识、历史经验,对地形地貌、岩土成分结构、地质致灾因子、地质环境、外界因素、承灾体等作出灾害风险判断,识别地质灾害隐患点。而针对地质灾害隐患点的管理主要是通过“群专结合”的方法进行监测预警。其中,只有少部分重大地质灾害隐患点采用专业监测,绝大部分的地质灾害隐患点的监测则是依靠广大人民群众开展群测群防工作完成。按照上述传统的识别和管理方法,隐患点被排查的准确度较低。
2无人机技术的发展现状
无人机技术主要是利用各种无线设备针对飞行器进行控制,获取更多的信息资料。无人机技术的主要内容是无人机飞行器平台设备、高分辨率的数码传感器设备、GPS定位系统、数据处理分析系统。无人机技术将计算机技术、GPS技术、信息通信技术、数据分析处理技术进行了融合,改变了传统地面测绘信息采集中遇到的问题,现已在很多领域得到了推广和应用。
3无人机技术的应用优势
3.1监测尺度大
无人机遥感技术具有较大的监测尺度。目前,我国的无人机遥感技术已初具规模,其所需测绘的目标尺寸大小各不相同,这就要求无人机遥感技术能够同时对不同尺寸的目标进行测量,现阶段我国的无人机遥感技术已基本成熟,具备足够的探测尺度,可以达到相当可观的测绘效果。此外,无人机遥感技术的优点是它可以即时地传递目标区域的状态信息,并以立体模型的形式传达给工作人员。
3.2降低成本
测绘作业的复杂性相对较高,应用无人机遥控测绘技术能够有效减少其成本,在一定程度上转变传统测绘方式,提升测绘工作的准确性、科学性。借助地面信息收集工作,能够为其他工作的数据来源奠定基础。在传统测绘过程中,借助载人飞机或卫星对收集数据,会产生较高的成本,且存在安全问题,很容易被恶劣天气影响。应用无人机遥感测绘技术,能够有效地降低成本。
3.3高分辨率、多角度的影像
通常情况下,无人机搭载的数码成像设备普遍是新型、高精度的设备,可以从不同角度完成摄影成像工作,如垂直角度、倾斜角度、水平角度。无人机技术可以在航拍地点,从不同尺度、角度进行拍摄,改善了建筑物遮挡问题,可以获取高精度的测量数据,但传统的测量技术很难实现这一要求。
4无人机技术在地质灾害防治中的具体应用
4.1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,在鲁甸地震救援过程中,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。鲁甸地震救援中,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,就完成了超过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。
4.2采集图像
应用无人机遥感测绘技术开展工程测绘,除了收集数据,还要收集整理不同图像,对制图的要求有效满足。借助无人机技术,能够收集测绘范围内不同方面的信息,进一步形成影像拍摄。同时,在此基础上,还能够对三维建模有效应用,深加工上一阶段拍摄的画面,为制图工作奠定良好的基础。无人机测绘有较高的智能化,针对不符合需求的图像会进行自动处理,如应用重叠影像数码相机进行自动变焦,对图像参数快速调整有效实现,保证图像收集的清晰性。
4.3三维建模
所谓三维建模事实上就是依据无人机拍摄所得的影响,运用相关系统将震区的实际情况在三维空间中还原出来,从而让救援者可以对实际环境进行360°全方位的观察,实现三维可视化,这对于灾后救援是非常重要的信息支持。使用所获取的高程数据,然后再使用GIS软件,构建三角网,进而生成DEM。这样通过观察这样的三位模型,不但可以直接观察到地震的滚石、裂缝、塌方的形态,而且还能够显示相关的尺寸。这样就能够直接计算出山体崩塌、滚石下滑的方向,从而做好后续防灾治理工作,为灾民选择更安全的安置点,科学设计灾后重建计划。
4.4开展低空作业
应用无人机遥感测绘技术,能够对安全性有效保障,尤其一些对图像要求较高的工程测绘项目,无人机测绘能够对上述要求有效满足。在一些恶劣环境之中,应用无人机开展低空作业,因其有更强的灵活性,能够避免受外部条件影响,高效快捷地完成任务。无人机遥感测绘技术也在不断升级,能够很好地提高无人机快速应对能力,有效提升测绘质量。
结束语
综上所述,地质灾害的破坏性比较大,大型的地质灾害甚至会威胁到大范围内人民群众的生命安全。所以在实际生活中地质灾害治理人员应该熟练利用无人机测绘技术对地质灾害进行监测,及时预防地质灾害的发生。同时还应该在地质灾害发生之后应用无人机测绘技术对危险区域进行排查,防止地质灾害不断蔓延。
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