无人机智能航测系统快速测绘技术在地质灾害调查监测、应急抢险中的应用研究

进行测量和制图作业任务时，应该注意确认地形图的尺寸数据与实际的现状地形值一一对应相符。另外，因我们国家的幅员广阔，各地区之间的地形特征也存在差异，我们外业施测大片地物或地貌、地类时不能过于简单地使用自动文件符号来描述标识，应该用不同类型的地形地貌地类相应匹配的符号展现。野外测绘作业时，要确保所作业范围内采集的地理信息数据的精准度，且在后期各种用途使用数据结尾的最后两位数字进行相应的识别。在野外测绘复杂的丘陵区域和特殊的岩石、滑坡体、危险性冲沟、悬崖等重点区域时，专业测绘作业员应测量清楚整个区域的地理信息数据资料，且确保采集的数据与实际现状地形的数据相符一一对应，以确保测绘技术实施的正确进行，现在的测量手段的提高，生产效率也大大提高，客户对数据的质量和全面性也不断提高，外业测绘时一定要避免最终生产的数据图件错漏资料不合格等情形发生，特别是外业要多加检查核实，内业成果出来做自检外业调查核实后提交，避开所有因外业数据的质量问题引起的二次返工和不必要的经济投入和损失。此外，项目实施过程中配置的技术负责的测绘工程师在野外测绘作业或指导把控过程中，应该不断去反复研究、思考和多次检查核实最终提交之前的地形图和相关报告资料，以发现存在的问题和缺陷，使测量的方法适应当地环境，满足客户的相关使用要求，确保项目测绘工作高质量运行。

1.2进行地形图的数据采集

开展地形图数据采集作业时，配置的专业测绘作业人员不仅要绘制标准规范要求的等高线，还要全面的完成较为完整的地形图数据的相应标识标注。并且在测区野外测绘过程中，作业人员必须专业很熟练完成地形图中包含的各个高度线的所有相关信息，从而可以确保野外整个测绘工作的高质量运行，并在项目实施的测绘技术中发挥高度线的优势。目标为了获取完整全要素的应用型现状地形图，野外完成在室内进行计算机软件数据处理和图件编制时，内业测绘工作人员应精细的标记测区的地形地貌地物地类特征及其对应的数值，同时把所有编制的内业数据处理成果资料和完整的地形图提交给相关项目研究人员，项目研究人员将不同的位置和特征用线段和控制点进行标记。工作完成后，再次进行核实检查，以确保地形图上的所有点和线段均满足规范要求精准无误。

02、无人机智能航测系统的系统构成

以D2000型无人机智能航测系统为例，应用在地质灾害监测调查项目中时，D2000型无人机智能航测系统的性能完全可以在外业监测调查高精度影像数据获取中发挥重要的作用。D2000型无人机智能航测系统的构成其实很直观简单，从其性能总结就是三个关键因素，主要是飞行无人机管家平台、无人机机载数字采集的相机和飞行的控制系统。

2.1飞行平台

一般来说，轻型无人机的重量约为6-8 kg，到测区找到起降不错的场地，将无人机进行正确安装并做检查后，依据测区环境不同高度和气象条件下进行地质灾害点的航线设计区划时，也要要考虑无人机的负载能力和总重量都要随之增加。如果在海拔较为特殊的高原地带高度超过3800米，应该使用增加无人机的起始重量，野外空中数据获取时以确保无人机航测中能更平稳的飞行采集。从而可以有效地保证无人机在空中飞行数据获取过程中的精准定位，使无人机航测技术更高效安全地应用于地质灾害调查监测工作中，无人机的机身通常需要采用轻便的泡沫、木质或碳纤维材质，可以使无人机有效地适应地质灾害测区的各个复杂环境，顺利的完成地质灾害点的监测调查中的影像数据获取任务。

2.2无人机航测系统的机载数字采集设备

地质灾害应急抢险需要轻型无人机具有极大的测绘覆盖范围，同时也需要有较高的分辨率，以此全面地提取地质数据，以有效地满足地质灾害调查工作的要求。此外，图像土壤分辨率也是影响无人机测绘技术在地质灾害调查工作中准确性的原因。因此，也有必要提高无人机测绘的分辨率，这对采集数据的精度有很大影响。

测绘级无人机航测系统的核心部分就是控制系统，它在空中进行地质灾害调查数据获取中的应用效果中有较大的作用。直接的说，无人机航测系统的最终应用效果直接取决于其配置的飞行控制系统能否良好发挥数据采集性能。测绘级无人机飞行的控制系统包含诸多的子系统，比如无人机的驱动系统、无人机的监控系统、无人机的飞控平台和主机之间的通信系统等。在测区进行地质灾害监测调查工作时考究的就是无人机的各项功能的综合应用，以便实现对灾害区数据的实时数据采集、上传、分析、研究、使用。

2.3 D2000全系列各飞行平台参数

03、无人机航测技术优势

近年来随着无人机航测技术的不断更新和普及应用发展，基于无人机的快速测绘技术优势也越来越明显。与传统的测量方法相比，无人机的测量和测绘不仅可以有效地扩大测绘范围，而且有助于提高测绘的准确性和效率，大大的降低了测绘各个项目的人工投入成本，降低了劳动力强度，避开了很多外业测绘时的人不可到达点的测区危险且可以轻松获取所需的数据信息，有着较高的应用价值和意义，从而提高了项目运行的效益。

3.1降低测绘成本投入

工程测绘本身属于一个各项投入加大的工程项目，需要投入大量人力物力财力。过去测绘作业人员需要购买许多专业设备和仪器来进行工程测绘，且为了野外采集和记录草图、相应数据资料，测绘作业人员需要将大量的繁重的测量设备带到测区的固定架设地点，这样就会导致测绘工作的巨大投入，运行测绘项目带来了大量的负担和阻力，与此同时也给测绘作业人员的人身安全带来了一定的威胁和风险。而使用无人机航测技术应用于各个测绘项目，派遣项目运行的测绘作业人员就可以很轻松很安全的控制无人机从测区获取数据资料成果，不需要在前往测区现场各个点进行实地勘察测绘。不需要再购买不同规格的测量设备和仪器附件，一方面降低了项目投入成本，不需要对多种测量设备和仪器进行维护和维修工作。因此，把无人机航测技术应用于各个测绘项目中，既降低了测绘技术投入的成本，从而以较低的成本获得较高的收益，又可以减少对测绘工程资金的占用。

3.2扩大测量范围

在过去传统的地质灾害类测绘作业的过程中，测绘作业人员必须得到达测量现场的位置上进行采集，且携带繁重的仪器设备进行数据采集工作。最后实际采集的范围相对较小，数据采集的准确性也较低，且没有可参照的搞清现状三维高清影像资料，这样成果使用起来相当不方便，反过来影响测绘工程的质量评价。现在有了无人机航测系统的普及，在各个测绘项目的实施和应用改变了很多传统的测绘技术手段和方法，从而更加有效地扩大了数据采集的范围，大大提高了测绘项目的效益和高质量运行。无人机航测技术在各个项目中的应用使得能够快速轻松的获取到难以到达的区域影像数据信息，且从无人机航测系统获得的外业信息数据具有极高的准确度。因此，使用无人机航测系统进行项目测绘应用，一方面可以有效的提高测绘项目的质量和效益，其次可以大大有效提高外业数据采集的全面性、准确性和可靠性。

3.3提高野外测绘作业时的安全性

在传统的测绘项目中，测绘作业人员必须前往测绘现场进行实地勘查，地质灾害抢险地区危险度较高，如果工作人员不充分了解周围的地形条件，盲目开展测绘工作，很容易危及工作人员的安全。与此同时，若出现突发性的特殊地质灾害情况，测绘作业人员使用传统测量仪器和现场传统的制图方法进行测绘工作，很有可能对周围人员的生命安全产生负面影响。无人机航测系统的技术应用，使测绘作业人员不再需要前往各个现场点进行测量，完全可以直接通过无人机航测系统接收有关地质灾害区域的现场信息，并将该区域采集的数据信息直接传送给应急指挥部门。这样就可以迅速采取相应的措施和行动，从而确保人民的生命和财产安全。因此，加强无人机航测技术在各个领域测绘技术中的应用，可以大大提高外业精致地形测量数据采集的安全性，促进中国地形测绘科学技术的进步和发展。

3.4数据处理效率高，操作灵敏

与传统的测绘技术相比，无人机航测系统能够快速处理野外获取的数据，测区获取的图像分辨率也能满足规范要求。无人机航测系统本身具有操作简单灵活度高的多个优点，这也着重体现在无人机航测技术上，无人机航测系统可以在低空连续飞行，为外业测绘作业人员留下足够的操作空间，与此同时对起降点没有特殊要求，野外测绘作业时工作人员能够以各种方式自由起降。而无人机航测系统的组成也比较简单，这使其能够以高度的灵活性轻松地安装和拆卸各种组件。

3.5工作效果好

无人机航测的技术优点，一方面可以提高野外测绘作业的效果，另外还可以用于不同地形的测绘工作。操控过程非常轻松自如，从而可以保质保量地完成各个测绘任务。此外，无人机航测系统还可以实时获取特定区域的影像，为研究人员及时提供所需的数据，以确保测绘工作效率。

04、无人机航测技术的应用

4.1确定勘查区域和航线

就目前市场上的大部分测绘领域的无人机飞行性能标准，很多专业航测级无人机的飞行续航时间还是相对较短，通常约为30-45分钟。基于此情况，很有必要对航测级无人机的机身进行些有针对性的划分，以使野外数据采集的路线、无人机空中采集时飞行的时间和飞行架次变得更有意义和效率。如果测量区域较大，可将其划分为多个部分，以便快速完成测量任务。另外，在进行空中记录时，应尽可能根据记录的实际区域确定路线，以避免重复拍摄。

4.2获取灾情详细信息

结合基于无人机的快速测绘技术的高精度，使用特殊的数据采集设备可以实现对受灾区域整体情况的构建，与此同时可以使用二维坐标进行控制点的高精度校正，最后可以进行内业数据处理构建与实际测区对应的实景三维模型，快速还原灾害区域的地形地貌地质等各个概况，还可以将无人机在外业采集的的图像与恢复的地形地貌进行详尽分析和比对。把获取的影像数据纹理叠加的方式用于灾害区域详细描述，再结合叠加方式的影响，可以更直观的去分析和掌握地质灾害区域的整体地质变化情况，使用符号标记灾害点，并将区域灾害信息进行检索。结合新型无人机航测技术，还可以快速实现测区高精度地图数据获取。同时对无人机外业采集的数据内业做提取进行几何比对，把比例尺作为北坐标垂直方向的正方向，去实现数据与坐标的灵活转换，以匹配灾害区域的数据精准性，最后，结合以信息为特征的图像位置，根据规模大小确定灾区位置。鉴于无人机航测系统在空中记录可能出现偏离，在内业处理环节数据信息提取过程中可能出现错误，可以使用大数据处理技术去调试精度的偏差，再使用三维拍摄技术进行二次模拟成像，对无人机航测系统拍摄有效的进行动态监测，精准的实现地质灾害区域信息数据的提取和分析比对。

4.3构建三维模型

预防性地质灾害调查监测通常覆盖奇遇记教法，实施的勘查工作比较复杂繁重，也伴随着疏漏，会导致影响最终结论的研究。另一方面，无人机外业获取的正射影像是利用具有几何精度和图像特性、高分辨率的修复方式，提供整个测量区域的真实地形图影像覆盖，同时满足灾害区域整体和局部细节各个要求。测绘作业人员应能够通过配套的专业技术遥感软件获得正射影像上的必要数据信息，然后将其与实地勘测相结合，以确保勘测完整、客观、真实和具体。与正射影像相比，三维实景模型利用倾斜摄影测量技术，不同的图像数据可以从不同的角度获取，让无人机航测系统获取的数据信息更加具体和精确。除此之外，倾斜摄影测量技术还允许从各个角度对勘测区域进行更客观的观察，区域可以局部放大，特别是高度、长度、坡度、坐标、范围、等，丰富了地质风险研究的内容，并扩大了无人机航测系统在地质灾害应急抢险中的使用。此外，三维模型的使用有助于无测量领域技术背景的技术人员或指挥官可视化地质灾害现场情况，并为其决策做出数据支持。

4.4进行地质物理勘探

高密度电阻法实际上是一种物理方法，主要基于矿区岩石和土壤中电导率值的差异，以呈现垂直方向和水平方向的电性变化以便测量人员对相关数据进行差异分析，然后针对岩石和土壤中的结构进行测量工作，以便更清楚、更全面地了解矿区的真实情况，找出地区潜在地质灾害的位置。使矿山操作员能够避免这些危险，降低发生安全事故的概率。近地表地震法是通过模拟地震波来看查作业，通过技术激发地震波，以观察其在基岩中的传播规律，并确定矿井断层和空洞的情况。

05、无人机技术的缺陷及提高应用质量的思考

5.1无人机测绘技术的限制

无人机测绘技术在实际应用中受到了这几个方面的限制：首先，山区的大多数地质灾害发生地区都远离机场，但是在无人机测绘之前应当通过当地地图或遥感图像确认，测绘地点最近飞机场的距离，以确保无人机安全落地。其次，距地面120米以下是我国目前公认的安全飞行高度，地质灾害应急抢险的测绘通常需要低于120米的飞行高度。第三，如果地质灾害发生在峡谷或对飞行器定位有强烈干扰的地点，应在飞行前上传当地的影像图片，并在起落位置保证信号强度。第四，无人机测绘结果受植被的影响较大，测绘结果应结合现场条件进行研究和评估。另外，就地质灾害研究而言，无人机智能航测系统的工作要求与一般无人机的要求不同。在地质灾害调查监测项目研究中，无人机智能航测系统需要修正能见度的测量值，去快速实现获得精准全面的影像数据。有三种方法目前常用于校正无人机智能航测系统的数值，三种方法都各有特点，针对不同的地质灾害需要使用不同的校正取景侧边差的方法，目前没有一种校正取景侧边差的方法可以针对多种地质灾害进行迭代计算，这会增加额外的计算并影响取景侧边差校正的速度。除这些除外，利用无人机智能航测系统作业时，设置空中进行数据获取飞行期间的旋偏角不应超过15度，设置的航向应超过50%，设置的旁向应超过15%。

5.2提升无人机技术应用质量的思考

5.2.1校正无人机智能航测系统的参数

在地质风险研究过程中，无人机智能航测系统进行校正时，可以通过了解独立三维空间坐标系统来校正参数，参数的校正会影响着无人机智能航测系统的应用效率。在检查测绘无人机的参数时，应充分考虑多向坐标的影响，并使用完整的测量模型校正系统中的三维坐标误差，有效地完成参数校正。例如：基于垂直山脉确定坐标，第一步先移动垂直山脉的原点，让三维坐标的原点和02一致。第二步将两个三维坐标系以直角旋转到同一原点的方式以进行变换。第三步也是最后一步是用x和z标记坐标，其中x是正向，z是向上方向，然后创建单独的坐标系。

5.2.2 改进曝光系统

对于地质灾害的测量，无人机智能航测系统在野外的测区内数据采集时，优先提倡使用等效曝光模式，把无人机智能航测系统固定在预定位置，用等距离控制曝光模式。为了使无人机在曝光过程中达到均匀曝光，以更好实现一定频率控制无人机智能航测系统发送信号，需要使用无人机智能航测系统中的定点曝光系统，再依据信号频率去计算时间，结合无人机智能航测系统的空中作业飞行速度，可以有效精致的计算出距离，最后根据一定的距离控制无人机智能航测系统的数据采集设备进行保皇。通过控制曝光冗余，有效保证无人机智能航测系统。

06、结语

无人机技术目前在地质灾害应急抢险中发挥着其及时、灵活、可视化高的优点，未来在保留无人机技术优点的基础上，技术人员应改进无人机的缺点，实现技术创新，在地质灾害抢险中更广泛地应用无人机技术，以提高工作效率，降低工作强度，提高工作质量，更快、更灵活、更高效地开展地质灾害抢险工作。