无人机摄影测量在水电站库区地质灾害监测中的应用研究

无人机摄影测量在水电站库区地质灾害监测中的应用研究

宋德胜

中国水利水电第四工程局有限公司青海西宁810000

摘要：无人机摄影测量技术与传统人工模式相比，在效率性、速率性、实时性等方面，都体现出较高的应用优势，能够帮助灾害治理工作更快的了解地质灾害的具体情况，提高灾害治理措施落实的深度与速度。在技术的发展之下，无人机摄影测量技术的种类繁多，各类无人机的性能参数也不相同，出于便捷性的考虑，本文将针对一种较为常见的航拍无人机进行分析，了解其运作流程以及原理，同时水电站库区地质灾害监测工作，了解无人机在其中的测量应用。

关键词：无人机摄影测量；水电站库区；地质灾害监测

引言

随着我国人口的不断增长以及人类工程经济的加剧，自然地质环境与地质灾害问题越来越严重，对人类的生命财产安全以及我国经济建设造成很大威胁，如何全面准确地监测地质环境，成为目前地质灾害中十分紧迫的问题。为了分析水库防地质灾害的影响，将进行航拍无人机在水电站库区地质灾害监测中的测量分析工作。

1无人机倾斜摄影测量技术

无人机的运行原理是通过无线的遥感设置对无人机进行自动控制，让其按照设想的轨道运行，保证路线能够固定。无人机倾斜摄影测量技术可以从多个维度不同视角获得飞行的信息数据，能从正面及侧视分辨图像，通过将不同的摄影镜头进行综合交叉，保证不同程度、不同角度的数据影像资料采集，最终呈现需要的图像结果。

2无人机倾斜影像的特点

(1)比较准确的反映地质灾害现场周边的情况。与正射影像相比，倾斜影像可以从多个角度来观察地面的物体，能真实的拍摄到地质灾害的具体情况，倾斜影像弥补了垂直正射影像的不足。(2)可以对单张的影像进行分析和测量。通过倾斜摄影得到的影像，通过相关的影像后处理软件就可以得相应的数据信息，比如坡度、高度、角度、面积等，扩大倾斜摄影的应用范围。(3)数据信息所占的空间小，容易在网络平台上发布。倾斜摄影比三维的GIS技术获得的影像信息的存储空间要小得多，比较容易实现资源的共享。

3水电站库区地质灾害中无人机摄影测量的应用分析

3.1航摄实施

航摄实施主要分为4个步骤，具体如下文所述。(1)设备调试。依照实例水电站库区应允的时间，进入现场对无人机设备进行调试，调试参数需符合上述计算结果;(2)设备检查。确认无人机设备的电路、部件等状态是否正常，主要采用通电检查法来开展;(3)试飞工作。为确认无人机的飞行与摄像功能状态，将进行试飞检测工作，初步保障无人机状态正常;(4)定期维护。因为实例水电站库区规模庞大，短时间内难以进行完整的实验，所以为了避免无人机在长时间的工作下出现状态下滑，需要在工作期间对无人机进行定期维护。

3.2三维立体模型影像校正

通过无人机倾斜摄影测量技术，从多个角度获取影像数据资料，从而获得更加完整、准确的数据内容，保证能够从各个角度对灾害状况进行观察，完成局部区域的放大，对长度、高差、坡度面积、坐标等进行测量，保证无人机在地质灾害中的实际应用效果。同时，三维立体的模型能够为地质灾害调查提供保证。

3.3航摄补摄

为了避免航摄出现缺陷，例如漏拍、航线重叠不足等问题，本文在航摄方案当中还设定了应急措施，即航摄补摄。下文将阐述两种航摄补摄的方法。(1)当航摄出现漏拍时，则以漏拍点为中线，选取其周边上下的两条航线进行上下拍摄，以此可以保障补摄单条航线稳定性及质量;(2)当航摄出现航线重叠不足的问题时，则以重叠度不足的航线为中线，在其周边上下的两条航线基础上，各延长一条航线来进行拍摄。

3.4线划地形图

线划地形图是地质灾害调查的基础。传统的地形图测绘因地质灾害区域普通存在地形复杂、交通不便等特点，不仅作业难度大，投入多，工期长，而且只能设定一种比例尺进行外业测绘，生产小于等于既定比例尺的地形图，严重制约了地质灾害调查工作的顺利进行。采用无人机倾斜摄影测量技术进行不同比例尺的航拍工作时，工作量相差不大，所以可以按大比例尺地形图测量要求进行航拍，然后根据需要，利用正射影像图和三维立体模型快速生成各种比例尺线划地形图，更好地满足地质灾害调查的用图需要。

3.5像片控制测量

像片控制测量工作主要可以分为3个步骤，下文对此进行逐一分析。(1)自由网快拼图生成。采用摄影处理系统，选取高精度POS像点中心坐标，将其作为系统内部的初始外方位元素，通过计算得出测区内的自由网初步结果，同时依照计算结合生成测区自由网快拼图整体图，依照整体图可以提高测设像控点布设的速度;(2)像控点的布局。依照区域网法进行像控点布局，首先通过绘图技术制定像控点图纸，再利用GPS定位技术来确认各像控点的坐标，依照坐标进行像控点的布局。此外，因为GPS定位技术的完整存在一定的缺陷，所以为了弥补技术缺陷，本文还采用了静态观测法来辅助定位;(3)区域网布点。在进行区域网布点时，依照数字图像的重叠度标准，要求区域网内的航线图像对必须满足重叠度，同时在其内部不能出现云影、阴影像对。

4无人机摄影监测在地质灾害中应用的综合分析

第一，在突然发生灾害的瞬间要立即探索受灾地区的具体位置，并充分落实对受灾地区的各种信息和资料的反馈，然后全面探索无人机各种飞行环境等具体情况，如相关气象响应报告显示风、云、雨、雪等恶劣天气，确保所有核心信息的准确、安全飞行，无人机可以在云、雨天气条件和恶劣天气条件下执行8级及以上的飞行任务。第二，准确确定灾害发生的具体区域后，开始制定详细计划飞行路线，重点是计算和无人机的飞行高度以及路径，传输模型就是依靠建立在地面信息塔，通常无人机飞行高度是在60米至1000米之间，速度在80公里/小时至150公里/小时之间.第三，设定飞行路径后，将轨迹信息输入中央控制台，然后给无人机一个指示信号，当无人机接收到信号后，可以通过短距离慢速飞行、人工投影等方式起飞；无人机可以更加神奇地按照设定的轨迹飞行。最后，采集数据后，需要使用信息分析软件进行实时处理和综合宏观勘查。

无人机低空摄影遥感技术在地质灾害中存在的意义：无人机遥感在地质灾害中的作用。当突发地质灾害发生时，负责抗震救灾人员不可能立即赶到现场，因此如何获取灾区的一线信息就成了处理在后重建的的第一要务，在专职救灾人员到达现场之前，无人机遥感已经首先获取了灾区的灾害图像信息，所以无人机遥感在地质灾害中发挥着不可小视的作用，可以有效提高灾害监测水平；在这之后，为第一时间无法到达现场的救援指挥人员和部门提供客观准确的灾害信息。最后，能够最先监测灾后可以恢复和重建的程度，而且能使遥感观测技术在救灾中得到充分应用。

结语

无人机倾斜摄影测量技术是当前一种新兴的技术，通过其在地质灾害调查过程中的应用，为地质灾害的调查提供新的方式。当前，无人机摄影测量技术应用在地质灾害的调查及监测过程中尚处于起步阶段，具体应用的推广仍需要通过不断地拓宽路径。因此在实施水电站库区地质灾害监测工作中，无人机在其中的测量应用非常重要。

参考文献

[1]马泽忠.低空无人飞行器遥感技术在重庆城口滑坡堰塞湖灾害监测中的应用研究，2011，10.

[2]张玉侠，兰鹏涛，金元春，周琳，崔瑶瑶．无人机三维倾斜摄影技术在露天矿山监测中的实践与探索［J］．测绘通报，2017，(S1):114－116．

[3]陆博迪，孟迪文，陆鸣，等.无人机在重大自然灾害中的应用与探讨[J].灾害学，2011（4）：122~126.