陳熾榮

[摘要]本文通過介紹無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的步驟、特點(diǎn)以及關(guān)鍵技術(shù)等，證實(shí)無人機(jī)遙感技術(shù)應(yīng)用與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的優(yōu)勢，同時展望今后無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]無人機(jī)遙感技術(shù) 地質(zhì)災(zāi)害 調(diào)查

[中圖分類號] P627 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-288-2

近年來遙感技術(shù)得到了快速發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)也越來越被廣泛的運(yùn)用于地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和監(jiān)測工作中。歐美各國對泥石流、滑坡等進(jìn)行了大量的相關(guān)調(diào)查，并且以此為基礎(chǔ)對遙感技術(shù)方法進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，針對不同規(guī)模和不同對比度的泥石流以及滑坡情況提出了不同的遙感圖像空間分辨率要求，同時利用雷達(dá)和GPS測量來對地質(zhì)災(zāi)害的程度進(jìn)行預(yù)測。目前我國也開始較大范圍的運(yùn)用遙感技術(shù)來調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害了，利用無人機(jī)遙感技術(shù)也是發(fā)展的必然趨勢。

本研究利用了無人機(jī)康派技術(shù)完成了測區(qū)拍攝任務(wù)，通過對獲取到的高分辨率航空影響進(jìn)行GIS技術(shù)分析，得到有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害信息，對測區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害情況進(jìn)行分析并推動無人機(jī)遙感技術(shù)的進(jìn)一步運(yùn)用。

1研究區(qū)域概況

測區(qū)位于我國西北某省的南部，屬于黃土高原中部的丘陵溝壑區(qū)，氣候環(huán)境屬于半濕潤、半干旱，海拔1400米至1900米，年平均降雨量為500mm左右，年平均氣溫6℃左右。該地區(qū)地貌類型復(fù)雜多樣，由于疏于典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，所以水土流失情況嚴(yán)重，黃土沉積較厚并且地質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，因而經(jīng)常發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

2具體研究內(nèi)容

地質(zhì)災(zāi)害是眾多地質(zhì)現(xiàn)象中的會產(chǎn)生不良后果的一種，不管是滑坡、泥石流這些災(zāi)害個體，還是眾多地質(zhì)災(zāi)害組合出現(xiàn)，遙感圖像都會和周圍背景有所不同，具體在影紋結(jié)構(gòu)、色調(diào)、形態(tài)等都能看出。首先利用無人機(jī)對測區(qū)進(jìn)行航拍，然后對得到的高分辨率影像進(jìn)行分析研究，通過GIS技術(shù)來解譯并提取出測區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害情況，從而全面、系統(tǒng)的得知測區(qū)內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害和存在地質(zhì)災(zāi)害隱患的點(diǎn)，病調(diào)查清楚災(zāi)害的類型、規(guī)模、發(fā)展趨勢、特點(diǎn)、危害性以及影響因素，然后以此為基礎(chǔ)對后期的地質(zhì)災(zāi)害防治工作進(jìn)行指導(dǎo)。

2.1無人機(jī)航空攝影

本研究中使用無人機(jī)搭載高分辨率CCD相機(jī)，可以及時獲取各種遙感影像，同時可以對飛行的航跡進(jìn)行事先規(guī)劃和監(jiān)控，快速獲取信息數(shù)據(jù)，功能強(qiáng)大，智能化程度高，是一個穩(wěn)定性好并且作業(yè)能力優(yōu)秀的低空航攝平臺，具體的無人機(jī)航攝流程如圖1所示。

2.2航空影像的處理

本研究中使用DPGrid航測處理軟件來對航片數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，首先將獲取到的正射影像圖用時專業(yè)的軟件進(jìn)行正射影像拼接，然后再將經(jīng)過處理的航拍影像用ArcGIS軟件進(jìn)行修飾輸出。具體的航片處理流程如圖2所示。

空中三角測量是一種重要的測量方法，在立體攝影測量中通過對少量的野外控制點(diǎn)進(jìn)行室內(nèi)控制點(diǎn)加密工作，然后獲得加密點(diǎn)的平面位置和高程位置，這種方法對于缺少野外控制點(diǎn)的測區(qū)效果較好，可以提供絕對定向控制點(diǎn)。本研究中運(yùn)用光束法平差計(jì)算計(jì)算并且進(jìn)行的空中三角測量，在經(jīng)過軟件解析后證明其精度是符合規(guī)范要求的。

2.3地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯

所謂的遙感解譯，就是將遙感影像和研究區(qū)域的地質(zhì)、地形等相關(guān)資料結(jié)合起來進(jìn)行分析和研究，從而對地質(zhì)災(zāi)害的個體進(jìn)行解譯的工作。本研究中使用無人機(jī)航拍的到的正射影像圖，使用室內(nèi)人機(jī)交互式解譯的方法，并結(jié)合野外驗(yàn)證的手段，最終完成對于測區(qū)的資質(zhì)災(zāi)害解譯工作，具體的地質(zhì)災(zāi)害遙感解譯流程如圖3所示。

3無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的研究方法

3.1建立解譯的標(biāo)志

不同的地物在遙感影像上有不同的特征，解譯標(biāo)志指的正是這些可以用來識別地物的影響特征。建立遙感解譯標(biāo)志時，要從多個方面來進(jìn)行考慮，例如大小、位置、顏色、陰影、形狀、紋理等，同時在進(jìn)行解譯的判讀時，也要多考慮是否有其他的因素，這樣才能保證解譯的詳細(xì)性和準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)漏判的情況。解譯標(biāo)志的確立需要對其進(jìn)行影響特征綜合分析后方可進(jìn)行。

3.2測區(qū)出現(xiàn)的典型地質(zhì)災(zāi)害解譯

地質(zhì)災(zāi)害個體與周邊環(huán)境在遙感影像圖上是存在差異的，形態(tài)、色調(diào)等均有不同，我們通過對呈現(xiàn)在遙感影像圖上的地質(zhì)災(zāi)害個體的異常反應(yīng)，就可以解譯出災(zāi)害點(diǎn)，然后逐個排查去偽存真，并且結(jié)合外業(yè)復(fù)核工作確定詳細(xì)的災(zāi)害點(diǎn)。

3.2.1崩塌

在遙感圖像中我們主要參照崩坍形成的崩塌面在色調(diào)方面的異常情況進(jìn)行崩塌解譯標(biāo)志判讀工作。通過對測區(qū)的解譯發(fā)現(xiàn)，崩塌一般出現(xiàn)在陡峭的邊坡地段，例如公路旁、河流附近等，在遙感影像圖上顏色多呈現(xiàn)灰白色以及淺灰色，無陰影，形狀多為月牙狀或塊狀，紋理粗糙。由于崩塌面積一般不大，所以在遙感解譯方面存在一定困難，一般只能依照遙感圖像發(fā)現(xiàn)新發(fā)育的崩塌，多依靠實(shí)地考察去發(fā)現(xiàn)和確定崩塌情況。

3.2.2滑坡

滑坡是最經(jīng)常發(fā)生在黃土地區(qū)的地質(zhì)現(xiàn)象，在對遙感影像進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害解譯時，可以依照遙感影像上滑坡形成的色調(diào)、陰影、紋理和形態(tài)等，解譯出災(zāi)害個體的位置、大小、規(guī)模等物理影像特征。本研究中通過解譯測區(qū)的黃土滑坡，發(fā)現(xiàn)滑坡存在一定的規(guī)律，一般分布在30°～60°、形態(tài)多為圓弧形的斜坡上，同時災(zāi)害個體的邊界一般比較容易確定，因?yàn)槠鋬蓚?cè)常用沖溝發(fā)育。滑坡壁在影像上表現(xiàn)出的異常一般為紋理和色調(diào)方面的異常，包括色調(diào)異常線和地形、陡坎變異線等，顏色多為淡綠色或者綠色，紋理呈斑狀并且粗糙，無陰影，形狀多為弧形或扁圓形。并且我們可以根據(jù)遙感形象的比例尺和方向，來通過軟件分析，得出滑坡的長度、寬度以及滑動方向。

3.2.3裂縫

對于遙感影像中裂縫的解譯，可以得出裂縫的位置、大小以及穩(wěn)定性等相關(guān)情況。裂縫較小，在遙感圖像上的解譯是依照觀察形態(tài)、紋理、色調(diào)和陰影等來進(jìn)行的，在遙感圖上裂縫的顏色為黑色或淺灰色，有陰影，形狀為條狀或帶狀，長短不一，一般梁頂兩側(cè)較多，紋理呈帶狀并且粗糙，其判讀解譯的重點(diǎn)是在陰影和紋理方面，但是目視解譯存在較大困難，一般要與地形圖結(jié)合，采用目視、人機(jī)交互結(jié)合的解譯方法。

3.2.4切坡

切坡活動在遙感地形圖上可以分為道路切破和窯洞切坡兩種，其中色調(diào)和紋理是其在遙感地形圖上最為重要的解譯標(biāo)志，在遙感影像圖上呈現(xiàn)淺灰色，無陰影，形狀多為環(huán)狀或月牙狀，多位于梁頂附近或者坡腳旁，大小較小，紋理粗糙。其中建窯切破會嚴(yán)重破壞坡體的穩(wěn)定性，容易引發(fā)滑坡、崩坍等地質(zhì)災(zāi)害，對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全帶來了極大危害。由于測區(qū)內(nèi)的居民經(jīng)常在那些滑坡壁上建窯，所以在野外復(fù)核的過程中我們發(fā)現(xiàn)，這些建立在老滑坡壁上的廢棄的窯洞，是很容易引起滑坡壁再次滑動的。

4結(jié)束語

無人機(jī)遙感技術(shù)比起傳統(tǒng)的遙感手段具有更加明顯的優(yōu)勢——高分辨率和高機(jī)動性，同時也是對傳統(tǒng)遙感技術(shù)的補(bǔ)充和改進(jìn)，所以用無人機(jī)遙感技術(shù)對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行調(diào)查是非常可行并且有效的，無人機(jī)遙感技術(shù)可以對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行全面的調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警以及評估，并且伴隨著技術(shù)的進(jìn)步和完善，伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)遙感技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查以及環(huán)境監(jiān)測中會發(fā)揮出越來越重要的作用。

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