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无人机遥感技术在地质灾害中的应用
摘要:近年来,随着通讯、导航、遥感等科学技术的飞速发展,无人机遥感已成为一项对人类有益的技术,尤其是对地质灾害的监测与防治具有重要意义。以其自身的巨大优势,必将为人类的日常工作、生活带来极大的方便。由于地质灾害给人类的生活带来很大的影响,所以对其进行实时的监控就显得非常重要,利用无人机遥感技术可以对其进行有效的监测,从而大大减少其负面效应,其技术特征已经超越了常规的监测手段,因而在有关领域中得到了广泛的应用和支持。
关键词:无人机遥感技术;地质灾害;监测手段
引言:无人机遥感技术在我国的迅速发展和应用,为我国的地理信息产业、地质测绘的应用提供了有力的技术支持。由于地质灾害给人类的生活造成了很大的影响,因此,实时、全面地监测地质灾害的发展是当前研究的热点。本文从无人机遥感技术的视角出发,对其在地质灾害监测方面的应用进行了深入的研究,以期推动其更好的推广应用。
1无人机遥感概况
1.1无人机遥感的基础结构
无人机遥感由硬件、软件、通讯三大部分组成,包括飞行高度、飞行时间、载荷、平稳性、导航精度、巡航速度、起降方式等。无人机遥感能否在各个行业中获得广泛的应用,完全取决于它的作用和功能。
1.2无人机遥感的数据采集
以前的无人机遥感数据采集方式,主要是在空中收集数据,然后将其上传到地面,再进行数据处理。但是,随着科技的不断发展和运用,目前由无人机遥感获取的高精度数据和其它有关数据,可以向地面决策机构进行实时处理,使之成为一种全天候的工作,可以在第一时间对地质灾害进行紧急处理。通常情况下,采集到的数据都会经过编码和压缩,从而大大减少了数据的发送速度,效率高,效果好。
1.3无人机遥感数据处理
无人机遥感数据的处理,主要分为三大类:纠正、拼接、对应应用。几何纠正是指由于镜头不能正常线性运动、飞机不稳定而导致的影像和投射不完美。由于无人机上安装的摄像机和扫描器都比较小,所以需要采集大量的影像,如果在空中遇到强烈的气流,就会产生不稳定的状态,从而造成角度的偏移。为了提高成像和飞行的质量,通常都是使用 GPS、 IMU等数据,通过图像特征的自动匹配和数据的快速处理,对这些数据进行区域校正。而计算点云、校正图形,则是利用激光雷达数据(Lidar)及微波遥感数据,形成数字高度模式及雷达图像。
2利用无人机遥感进行地质灾害监测的优势
2.1对地质灾害的灵活实时监测
目前,我国已经研制和应用了大量的高精度 GNSS、裂缝警报器等地质灾害监测仪器。但是,针对这些地质灾害的主要问题是要解决其预测困难,将其预防于未然,但是,这些监测仪器面对分散、数量众多、规模不一的地质灾害,往往难以达到预期的效果,而专用的监测仪器又是昂贵的。在这样的大环境下,利用各种遥感器进行地质灾害信息的采集,对地质灾害进行实时监控与预警。通过对无人机遥感采集的多波段数据进行修正,得出了数字高程模式和正射图像,根据这两种类型的地质灾害的具体分布及现状,通过对监测数据的多次比对,可以确定有潜在危险的地区和发展状况。尤其是在人类不可能进行侦查的情况下,无人机可以突破障碍,在空中自由飞行,监控整个区域的地质灾害。利用高精度 SAR (InSAR)和激光雷达(LiDAR)技术,可以对地面、斜坡等进行实时观测。
2.2高效、精准地提供应急救援数据
在地质灾害发生后,现场监测数据是进行紧急救援工作的必要基础,可以帮助工作人员了解对灾害的影响、人员、财产、交通等方面的信息,从而快速制定救援方案,采取更科学的救援技术。但是,在发生地质灾害时,往往会遇到相应的、二次的灾难,而且由于常规的调查时间较长,精度难以保证,往往会耽误救援的最好时间,从而产生更大的负面影响。无人机可以在任何环境下飞行,正常运行后,可以在很短的时间内采集到地表的信息,并将其转化为数据,然后将其发送到地面,方便地面在接收到这些数据的同时,对数据进行分析,从而迅速生成准确的遥感图像,为救灾工作提供参考。从整体上看,利用无人机遥感获取的信息,为救援工作人员制定紧急救援计划和实施救援打下了坚实的基础。
3无人机遥感技术在地质灾害监测中的应用
3.1迅速完成测绘工作
地质灾害的发生,应首先进行地质灾害的地图测绘。传统的航空摄影技术要花费大量的时间,会影响到地质灾害的处理。利用无人机遥感技术,可以在很短的时间内,进行更精确的测量。由于测绘工作的迅速、准确,将大大方便地质灾害的处置。就拿四旋翼无人机来说,它的结构很简单,重量也很轻,每秒能拍71次。由此可以看出,四旋翼无人机的开发速度非常快,而且具有很好的可操作性。在地质灾害的测绘中,四旋翼式无人机只需十分钟,其覆盖面积达10万平方米。而且即使是在这么短的时间内,这架四旋翼无人机的精度也达到了40毫米。可见,利用无人机遥感技术对地震灾害进行监测,可以为地震灾害提供稳定、可靠的数据,便于对地震灾害情况的全面掌握,便于今后的规划。
3.2应急救援
在地质灾害发生以后,测绘和调查数据是最可靠的救援资料,调查灾情、交通状况、被困者等信息,可以促进有效的救灾工作。但是,在灾害发生后,由于救援人员在灾害发生时,往往会遭受次生灾害等因素的干扰,加之传统的搜救工作往往进度缓慢、精度不高,给救援工作带来了极大的困难。而采用无人机技术,降低了起降条件,增加了飞机起飞的灵活性,快速获得了地面数据,从而有效地解决了以上问题。
4结束语
近年来,随着无人机遥感技术的研究与应用日趋成熟,其体积小、便携灵活、精度高、干扰因素小等优点日益凸显,在地质灾害调查、应急救援等领域有着举足轻重的地位,尤其是在地质灾害调查中,它的运用,使实时监测、灾害评估等工作的效率和精度得到了极大的提升,为保护人民的生命和财产作出了重大的贡献。
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