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浅谈地质灾害中无人机的应用

2021-06-01 496 上传者：管理员

摘要：近年来，无人机技术发展迅速，在地质灾害领域中已经凸显出巨大成效。与传统的大飞机相比，无人机操作简单、灵活机动、成本较低，在实际应用中更加便捷高效。文章针对无人机在地质灾害中勘测、救援等方面的应用进行了分析研究，以期为同行提供参考。

关键词：
地质勘测
地质灾害
应急救援
无人机技术
灾情巡查
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1、引言

近年来，地质灾害的发生频率越来越高，给人类及社会造成巨大的经济损失和安全隐患。面对复杂的地质环境，传统的人工测量和救援存在效率低、安全风险大、救援不够及时等问题。无人机技术在地质灾害中的应用，有效解决了效率低、风险高等难题。利用无人机技术进行地质灾害摄影测量，具有安全方便、经济实惠等优势，可以对地质灾害进行建模，有助于地质灾害的防治和后期研究。利用无人机传感器获取并处理地质灾害数据，有利于建立地质灾害数据的收集、分析和处理等协同服务机制，推动灾害救援及灾后情况的评估。可见，无人机技术对推动我国国民经济和社会发展具有非常重大的意义。

2、无人机概述

2.1 无人机的分类

无人机的英文简称为“UAV”，无人机主要通过携带具备不同功能的仪器设备来完成实际需求的飞行任务，达到不同的飞行目标。无人机根据结构等因素主要分成三类：固定翼无人机、无人直升机、多旋翼无人机。这三类无人机各具特点。固定翼无人机优势是飞行速度快，续航能力强、飞行效率高，但在起飞和降落的过程中需要有动力系统的推动，且需具备滑行跑道。无人直升机不需起降跑道就可以实现垂直方向的起降以及空中的定点悬停，但是也有一些短板，比如耗电较大、飞行效率较低等。多旋翼无人机优势比较明显，结构上相对简单，操作相对方便，系统运行相对稳定，而且投入成本较低，现实中应用较为广泛。

2.2 无人机的特性

无人机具备应用先进性。无人机在自然灾害测绘等方面的应用主要是以无人机为载体，搭载相机等传感器设备，在一定区域范围内进行测绘等各项工作。相比较传统测绘而言，其应用范围更广，成本更低。近年来，3S技术发展迅速，推动无人机在飞行、定位、影像快速处理等方面得到快速发展。在地质灾害测绘中，无人机获取的遥感数据具备空间分辨率高、时效性强、周期短等优点。结合无人机技术特点来看，处理影像数据主要有正射纠正、影像匹配与预处理、空三加密等。

无人机具备应用广泛性。从目前我国发展现状来看，无人机在实际应用中有很长一段时间主要集中在军事用途上，比如一些武器的精确打击、空中侦查、远程指挥等。随着无人机技术的不断发展，在民用领域应用也逐渐增多，比如地质灾害测绘、远程摄像、生态环境保护等。在2014年8月发生的鲁甸地震中，我国首次将无人机技术应用到地质灾害救援中去，为救援工作带来了非常大的帮助和技术支持。自此之后，无人机在地质灾害中应用越来越广泛。

无人机具备快速反应特性。无人机在实际应用中机动频率快，升降过程中准备时间短，在恶劣环境中作业能力强，不受地面交通影响，可以较快飞抵地质灾害点进行实时监控，能够对地质灾害精确定位，在较短时间内对地质灾害数据进行收集、分析、处理和传送。

无人机自动化程度高。目前，无人机能够依照软件预先设定的飞行路线实现自动飞行、自动拍摄、自动传输数据。即使无人机在超视距中飞行，依旧能够根据设定好的飞行路线，保持稳定的飞行状态，准确到达预定拍摄地点，并且能极快地获得高清影像。

3、无人机技术的应用

3.1 在滑坡灾害中的应用

无人机在地质灾害调查中具备视角高、自由度高等优势，相较于传统调查方式，所获取的影像数据清晰度更高。在常见的泥石流、滑坡、崩塌等在地质灾害中，能够快速、准确查明地质情况。山西地区干旱少雨，小型滑坡和崩塌地质灾害较为常见，无人机在实际应用中具有较大的适用性，特别是一些陡峭的岩壁等发生岩体蠕变前，可利用无人机勘测制定避险方案。在大型滑坡等地质灾害中，因灾害覆盖的面积较大，无人机可以利用视角高的优势指导灾害现场避险，并进行建模分析灾害原因，减少二次伤害。

3.2 勘测数据处理方案

应用无人机对地质灾害勘测主要是通过对地质灾害进行拍摄、建模、测量及数据分析。工作人员在地面通过远程控制系统提前规划好地质灾害隐患点的飞行路线，无人机挂载摄像机启动后，将按照规划好的飞行路线自动采集现场数据，并在完成数据采集后自动返航。工作人员将无人机采集到的数据，通过三维建模软件进行处理分析。把经过建模软件处理获得的数据结合其他软件进行二次分析，比如雷达分析、通视分析、剖面分析以及淹没演示分析等，可以为重点区域地质灾害的处置、指挥、决策提供有力的数据支持。

3.3 在灾情巡查中的应用

发生地质灾害时，通过在无人机上搭载高清云台摄像仪器，围绕灾区进行自动巡航拍摄，利用无线电技术将画面实时传输到地面工作站，并通过现场通讯设备及时传回指挥中心，便于工作人员及时有效了解受灾情况，从而为指挥决策提供有效技术支持。

一些地区遭遇突发山洪泥石流的地质灾害时可能发生群众被困、村民住宅等被泥石流掩埋冲毁等情况，救援人员无法第一时间赶到现场了解现场受灾情况时，可以通过无人机技术精确定位受灾地点并及时找到被困人员，从而提高救援效率，有效降低人员伤亡和财产损失。

3.4 在应急救援中的应用

无人机可以通过挂载无线高音喇叭进行高空飞行巡航，利用高音喇叭设备播放预先录制好的音频，可以高效、快速地对地质灾害危险区域进行预警，对紧急疏散人员、安抚受困人员等具有重要作用。

工作人员可以通过无人机实时传输现场图像了解灾害实情，通过其精确定位，操作人员利用挂载高空抛投器进行精准投放，如急救药物、救生衣、绳索等重要物资，帮助被困人员脱险。

4、结束语

目前，无人机作为一种新型的手段在民用领域如防汛抗旱、地质灾害监测、应急救援等方面具有良好的发展前景，可有效制定防洪抗旱方案，准确预测灾害隐患，为政府决策提供科学依据。但从其发展现状看，可在提升地质灾害分析技术的同时结合遥感信息提取技术，开发新的无人机地质灾害专业应用软件，以提高灾害防治和应急救援的针对性、时效性和精确性。

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文章来源：杜庚霖.浅谈无人机在地质灾害中的应用[J].华北自然资源,2021(03):92-93.