无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用

无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用

本文通过介绍无人机遥感技术在地质灾害调查中的步骤、特点以及关键技术等，证实无人机遥感技术应用与地质灾害调查中的优势，同时展望今后无人机遥感技术在地质灾害调查中的应用前景。

标签：无人机遥感技术地质灾害调查

近年来遥感技术得到了快速发展，无人机遥感技术也越来越被广泛的运用于地质灾害的调查和监测工作中。欧美各国对泥石流、滑坡等进行了大量的相关调查，并且以此为基础对遥感技术方法进行了系统总结，针对不同规模和不同对比度的泥石流以及滑坡情况提出了不同的遥感图像空间分辨率要求，同时利用雷达和GPS测量来对地质灾害的程度进行预测。目前我国也开始较大范围的运用遥感技术来调查地质灾害了，利用无人机遥感技术也是发展的必然趋势。

本研究利用了无人机康派技术完成了测区拍摄任务，通过对获取到的高分辨率航空影响进行GIS技术分析，得到有关的地质灾害信息，对测区的地质灾害情况进行分析并推动无人机遥感技术的进一步运用。

1研究区域概况

测区位于我国西北某省的南部，属于黄土高原中部的丘陵沟壑区，气候环境属于半湿润、半干旱，海拔1400米至1900米，年平均降雨量为500mm左右，年平均气温6℃左右。该地区地貌类型复杂多样，由于疏于典型的黄土丘陵沟壑区，所以水土流失情况严重，黄土沉积较厚并且地质结构疏松，因而经常发生滑坡、崩塌等地质灾害现象。

2具体研究内容

地质灾害是众多地质现象中的会产生不良后果的一种，不管是滑坡、泥石流这些灾害个体，还是众多地质灾害组合出现，遥感图像都会和周围背景有所不同，具体在影纹结构、色调、形态等都能看出。首先利用无人机对测区进行航拍，然后对得到的高分辨率影像进行分析研究，通过GIS技术来解译并提取出测区的地质灾害情况，从而全面、系统的得知测区内已经发生的地质灾害和存在地质灾害隐患的点，病调查清楚灾害的类型、规模、发展趋势、特点、危害性以及影响因素，然后以此为基础对后期的地质灾害防治工作进行指导。

2.1无人机航空摄影

本研究中使用无人机搭载高分辨率CCD相机，可以及时获取各种遥感影像，同时可以对飞行的航迹进行事先规划和监控，快速获取信息数据，功能强大，智能化程度高，是一个稳定性好并且作业能力优秀的低空航摄平台，具体的无人机航摄流程如图1所示。

2.2航空影像的处理

本研究中使用DPGrid航测处理软件来对航片数据进行处理和分析，首先将获取到的正射影像图用时专业的软件进行正射影像拼接，然后再将经过处理的航拍影像用ArcGIS软件进行修饰输出。具体的航片处理流程如图2所示。

空中三角测量是一种重要的测量方法，在立体摄影测量中通过对少量的野外控制点进行室内控制点加密工作，然后获得加密点的平面位置和高程位置，这种方法对于缺少野外控制点的测区效果较好，可以提供绝对定向控制点。本研究中运用光束法平差计算计算并且进行的空中三角测量，在经过软件解析后证明其精度是符合规范要求的。

2.3地质灾害遥感解译

所谓的遥感解译，就是将遥感影像和研究区域的地质、地形等相关资料结合起来进行分析和研究，从而对地质灾害的个体进行解译的工作。本研究中使用无人机航拍的到的正射影像图，使用室内人机交互式解译的方法，并结合野外验证的手段，最终完成对于测区的资质灾害解译工作，具体的地质灾害遥感解译流程如图3所示。

3无人机遥感技术在地质灾害调查中的研究方法

3.1建立解译的标志

不同的地物在遥感影像上有不同的特征，解译标志指的正是这些可以用来识别地物的影响特征。建立遥感解译标志时，要从多个方面来进行考虑，例如大小、位置、颜色、阴影、形状、纹理等，同时在进行解译的判读时，也要多考虑是否有其他的因素，这样才能保证解译的详细性和准确性，避免出现漏判的情况。解译标志的确立需要对其进行影响特征综合分析后方可进行。

3.2测区出现的典型地质灾害解译

地质灾害个体与周边环境在遥感影像图上是存在差异的，形态、色调等均有不同，我们通过对呈现在遥感影像图上的地质灾害个体的异常反应，就可以解译出灾害点，然后逐个排查去伪存真，并且结合外业复核工作确定详细的灾害点。

3.2.1崩塌

在遥感图像中我们主要参照崩坍形成的崩塌面在色调方面的异常情况进行崩塌解译标志判读工作。通过对测区的解译发现，崩塌一般出现在陡峭的边坡地段，例如公路旁、河流附近等，在遥感影像图上颜色多呈现灰白色以及淺灰色，无阴影，形状多为月牙状或块状，纹理粗糙。由于崩塌面积一般不大，所以在遥感解译方面存在一定困难，一般只能依照遥感图像发现新发育的崩塌，多依靠实

地考察去发现和确定崩塌情况。

3.2.2滑坡

滑坡是最经常发生在黄土地区的地质现象，在对遥感影像进行地质灾害解译时，可以依照遥感影像上滑坡形成的色调、阴影、纹理和形态等，解译出灾害个体的位置、大小、规模等物理影像特征。本研究中通过解译测区的黄土滑坡，发现滑坡存在一定的规律，一般分布在30°～60°、形态多为圆弧形的斜坡上，同时灾害个体的边界一般比较容易确定，因为其两侧常用冲沟发育。滑坡壁在影像上表现出的异常一般为纹理和色调方面的异常，包括色调异常线和地形、陡坎变异线等，颜色多为淡绿色或者绿色，纹理呈斑状并且粗糙，无阴影，形状多为弧形或扁圆形。并且我们可以根据遥感形象的比例尺和方向，来通过软件分析，得出滑坡的长度、宽度以及滑动方向。

3.2.3裂缝

对于遥感影像中裂缝的解译，可以得出裂缝的位置、大小以及稳定性等相关情况。裂缝较小，在遥感图像上的解译是依照观察形态、纹理、色调和阴影等来进行的，在遥感图上裂缝的颜色为黑色或浅灰色，有阴影，形状为条状或带状，长短不一，一般梁顶两侧较多，纹理呈带状并且粗糙，其判读解译的重点是在阴影和纹理方面，但是目视解译存在较大困难，一般要与地形图结合，采用目视、人机交互结合的解译方法。

3.2.4切坡

切坡活动在遥感地形图上可以分为道路切破和窑洞切坡两种，其中色调和纹理是其在遥感地形图上最为重要的解译标志，在遥感影像图上呈现浅灰色，无阴影，形状多为环状或月牙状，多位于梁顶附近或者坡脚旁，大小较小，纹理粗糙。其中建窑切破会严重破坏坡体的稳定性，容易引发滑坡、崩坍等地质灾害，对人民群众的生命和财产安全带来了极大危害。由于测区内的居民经常在那些滑坡壁上建窑，所以在野外复核的过程中我们发现，这些建立在老滑坡壁上的废弃的窑洞，是很容易引起滑坡壁再次滑动的。

4结束语

无人机遥感技术比起传统的遥感手段具有更加明显的优势——高分辨率和高机动性，同时也是对传统遥感技术的补充和改进，所以用无人机遥感技术对地质灾害进行调查是非常可行并且有效的，无人机遥感技术可以对地质灾害进行全面的调查、监测、预警以及评估，并且伴随着技术的进步和完善，伴随着科学技术的发展，无人机遥感技术在地质灾害调查以及环境监测中会发挥出越来越重要的作用。

参考文献