SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要：随着矿山开采规模的不断扩大，山地的开发导致了边坡失稳，大量的水土流失，逐渐成为崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的成因之一。通过航拍可以快速、清晰、准确地判断出矿山地质灾害的隐患。在一定程度上精准检测了矿山地质灾害可能发生的地段，航测技术在矿山地质灾害中的应用对于应急测绘既增加了时间效率，又提高了空间效率。
关键词：无人机；航测技术；地质灾害；应急测绘；应用
随着矿山采矿的逐步发展，矿山开采产生了大量临空边坡，使得原有相对稳定的岩土工程结构缓慢失衡，在降雨、地震等外在因素的影响下，极易引发滑坡、崩塌等地质灾害。因此，如何合理有效地探测地质灾害是现阶段有待解决的问题。传统的航空摄影测量技术是不能够有效地完成灾害检测，技术应用的过程中带来的应用效率并不能达到标准，对矿山地质灾害应急处理至关重要。
1无人机遥感技术概述
1.1无人机遥感技术的概念及特征
所谓无人机遥感技术顾名思义指的是利用现代自动驾驶飞行器技术、遥感技术、通信技术、监控技术、GPS定位技术来对自然环境信息进行收集，采集自然地理环境、土地资源状况、地震灾区等区域信息的遥感测绘工作，将被广泛应用于很多行业的航空遥感技术。首先，无人机遥感技术通过无人机作为媒介，传感设备和航空拍摄设备作为技术辅助设备，可以大面积获取测绘成像，并对测绘成像信息进行综合分析，在低空飞行区进行精确的测绘工程工作。同时，无人机遥感技术的优点在于设备的价格相对较低，并且中后期维护也相对比较简单。其次，无人机遥感技术在应用的过程中需要和地面的遥控技术相互结合，不易对使用人员造成伤害，可在短时间内执行数据处理的工作，具有很高的时效性。
1.2无人机遥感技术的构成
无人机遥感技术系统由地面的自动控制系统、任务载荷及其飞行平台三部分组成。其中，地面自动控制系统主要包括地面的技术辅助设备、遥控检测系统、监控系统、遥感技术监测站及其起降平台等。
1.3地质灾害应急测绘服务对无人机遥感技术的要求
本次研究无人机遥感技术在应用的过程中，对无人机遥感技术系统的要求很高。无人机遥感技术系统具有很强的时效性和机动性，测绘成像精度高，能对整个目标区域时刻进行勘察。
2地质灾害应急测绘的意义
地质灾害应急测绘可以有效地结合地质灾害发生过程中地质环境的活动内容和变化，测绘出地质环境的现状。根据地质灾害应急测绘内容，可以识别地质灾害的级别和引起灾害的原因，如由地质环境变化、海啸、暴雨及乱挖乱采等原因引起的滑坡、泥石流、地面沉降等。地质灾害具有突发性和偶然性，往往是在很短的时间内发生的。地质灾害的类型和程度难以通过监控了解。在地质灾害发生时，通常情况下不会留给人们反应的时间，这对人民的经济发展和生命安全都造成了极大的危害。过去，救援工作非常简单。这一切都是在人力资源的帮助下进行的，如消防官兵、陆军官兵等。由于人力资源的救援费时费力，在许多情况下，紧急救援的黄金时间被推迟了。
3无人机航测
3.1大疆精灵4RTK介绍
大疆精灵4RTK企业具有无相位高精度测绘工程的功能。该微型电动四旋翼净重1391g，起降极大，平均高度6km，大水平飞行速度50km/h，飞行时间约30min。整个机身配备L波段d-rtk，高精度、精确定位，达到厘米级。飞机整个机身在前部、后部和底部配备视觉识别系统，在整个机身两侧配备红外传感系统，具有全方位的视觉定位和障碍物识别功能。相机采用1英尺CMOS光学镜头，根据高精度抗抖动PTZ组合，照片像素可达到2000万分辨率。Elf4rtk企业带屏幕遥控，采用OCU高清图片传输技术，通信距离7公里，可根据显示系统中的DJI GS RTK应用软件实时显示超清晰界面。DJI GS RTK应用软件提供两种规划和飞行方法，其中规划方法包括：二维摄影测量、三维摄影测量(井形飞行)、航路点飞行、航空带飞行、三维摄影测量(五向飞行)、地球模拟飞行等。
3.2航线规划及参数设定
无人机直播可以获得第一手视觉资料，适合定性研究；正射影像的获取可以为后面的精确分析提供定性分析材料。在赶赴灾区现场后，据余2透露，获得无人机直播的具体地址后，飞行员选择了一个安全的起降地点，安装了无人机，并根据手机连接的热点开展工作。通过摄影测量2D规划方法获得，以灾害点为核心规划航道。为了获得三维模型，大疆精灵4RTK企业提供了两种方法：摄影测量D井字飞行和摄影测量3D五向飞行。充分考虑到无人机的续航能力及其应急测绘项目的持续时间，对于灾害的坍塌点，三维模型的数据采集采用摄影测量三维试井飞行模式。
3.3航测飞行作业过程
航测飞行作业过程一般遵循以下几点：①无人机采用大疆旋翼大型无人飞机进行飞行测量。②像控点采用GPS平滑采集，以白色长1.30m、宽0.10m纸制像控点，摆放十字取中点，像控点数量一般由矿山地质灾害预测区范围控制，像控点坐落位置分别为矿山地质灾害预测区范围四周。③天气晴朗，最好为无风天气。④飞行高度100m，地物清晰，像控点无模糊。⑤飞行测量后，进行飞行录像，附带矿区全景高空俯视视角录像。⑥影像图片分辨率为1000dpi。⑦无人机相机清晰度为：1240万像素。⑧航向重叠率平均为70%。旁向重叠率平均为80%。像片倾角90°。飞行速度为7.00m/秒。航带弯曲度最大为2.13%。同一航线上相邻像片的航高差最大为1.00m。
3.4地图编绘
内业将控制点、航测提取地形点和野外实测的地形点坐标数据转入南方CASS9.0。①影像处理采用UIV-PPK分级后处理软件对相片进行POS处理并生成POS数据。②正射影像生成采用ContextCapture Center Master软件把POS数据写入相片、进行空三计算、相片控制点选择、生成DOM以及正射影像。③生成地形图采用EPS提取高程点按10米方格网提取，对于特殊地貌以及植被覆盖较稠密地区采用点选的方法进行提取以保证高程精度，绘制地物、沟坎，生成CAD地形图DWG文件。⑤影像处理用易拼图软件对影像进行处理，使航拍后的图件清楚、明亮、特点突出，图面无图像处理留下的缺陷，保证正射影像图的感官效果。⑥在南方CASS9.0软件中使用建立三角网功能将外业测量的碎部点连接成一个个的三角网。⑦编辑三角网数据⑧根据编辑后的三角网生成等高线，对等高线进行编辑处理，将明显成角度的等高线通过删点、加点等方式处理，使等高线圆滑。⑨处理好的图形进行各种注记及图廓整饰，达到出图标准。⑩图幅分幅采用任意分幅，比例为1：2000，采用2.00m等高距。
3.5质量评述
质量评述必须达到以下三点：
(1)控制点质量评述：首先检测仪器、检测项目按国家标准，合法合规。所采用的控制网按照正确的操作规范要求进行。最终的图像解析结果计算准确。控制网布设基本合理。
(2)地形测量质量评述：所采用的坐标系统、高程基准正确；数据采集方法正确、符合要求，细部测量精度满足要求；图件内容齐全，地形要素注记正确，地物、地貌综合取舍恰当。不足处为等高线的绘制存在不圆滑现象，部分是折线。
(3)图件质量评述：调查报告中的各类图件利用Mapgis制图软件绘制，经自检、互检绘制质量合理、符合固体矿产勘查地质图件规范图式等相关规范要求。
3.6正射影像处理
获取图像后，使用Pixmapper4D手机软件将照片添加到新项目中，包括定位点的地理坐标、相对高度和营销期间情报组织的特征。然后设置导出的无障碍节能图像的投影平面坐标：CGCS2000/3-degree GaussKruger CM 114E，简码为4547。为确保信息的准确性，请求解选项模板，选择3D MMAP，然后将导出的路面分辨率设置为1DSM过滤器类型选择平滑，并选择组合瓷砖。清晰后，逐渐点击，图像将开始执行重置解、云数据和纹理解，导出DSM、正射影像和索引值。使用通道将出现在计算机界面上的规则小红点串成之字形。在高清晰度航空摄影过程中，红色小点与摄像机拍摄位置相匹配。根据规划线，红点在解决后变为翠绿色。每个环节解决后，请自动给出质检报告。
3.7三维模型制作
3D模型仍需根据Pixmapper 4D手机软件制作。实际实现方法类似于正射影像解算过程，唯一的区别取决于解算选项模板的选择。正射影像制造解决方案选项模板选择三维地形图三维模型生产解决方案选项模板选择三维地形图快速/图片质量然后将导出的道路分辨率设置为1DSM过滤类型选择平滑和组合的瓷砖，并附加导出-晶格曲面导出实体模型选择XYZ分割字符以选择分号。清除后，单击开始，图像将开始执行重置解、云数据和纹理解，导出DSM、正射影像和索引值。计算机界面上出现规则的红点，并与“井”形状的通道串连在一起。红点与高清航空摄影中的摄像机拍摄位置相匹配。根据规划线，红点在解决后变为翠绿色。每个环节解决后，请自动给出质检报告。
4无人机应急测绘方法研究
4.1应急预案制定
如果发生地质灾害，应立即运行应急响应计划。应在地质灾害发生时进行拍摄，获取相应的数据信息，并进行地质灾害应急测绘。地质灾害应急测绘需要在最短时间内对区域进行测绘，以缩短地质灾害应急测绘所需要耗费的时间，加强地质灾害应急测绘的工作效率。地质灾害应急测绘工作人员应当立即对地质灾害应急预案进行有效制定，并结合不同的地质灾害类型、等级和危害程度制定应急预案。
4.2应急航摄作业
在地质灾害发生的第一时间操作无人机，无人机是应急拍摄作业的关键，使无人机能够航行到灾害发生的地点，拍摄地质灾害的现状。在这一系列的拍摄工作中，必须首先完成应急航空摄影的总体规划。当地质灾害发生时，有关部门会第一时间掌握受到地质灾害区域的位置信息，但对地质灾害的级别和程度知之甚少。因此，如果盲目的操作无人机进行数据采集拍照，则拍摄的照片和信息缺少实用性和针对性。因此，应首先对拍摄工作进行总体规划。
4.3应急数据处理
当地质灾害发生时，必须开发设计应急数据分析方法。地质灾害应急测绘便是在非常短的时间内把握地质灾害状况。应急地质环境测绘具备时间较短、高精度的特性，是一项十分严峻的工作。地质灾害会产生很多的数据信息。无人机拍摄的照片可以处理地质灾害应急数据信息。在进行高清航空摄影时，可以同时拍摄多张照片。根据无线通信技术，这些图片可以在拍摄瞬间传输到计算机，为地质灾害应急测绘提供了应急数据信息。
5无人机航测技术在应急测绘中的应用
5.1突发事件的监测
更常见的地质灾害包括地震灾害、滑坡等。过去，此类地质灾害在没有发生之前不能有效预测和分析，导致工人大规模伤亡，许多资产受损。然而，由于科学技术的飞速发展，一些地质灾害的预测和分析有了颠覆性的进展。根据突发事件前后的情况，会有一些预警信息，如一些小动物不规则活动、磁场的变化等。这种信息的监控可以合理地预估和剖析地质灾害的产生，协助矿山地质灾害应急测绘工程项目的顺利开展。
5.2矿山地质灾害应急检测
矿山开采会造成不稳定边坡及采空区，废渣等堆积的尾矿库，这些容易引起崩塌、滑坡、采空塌陷等矿山地质灾害，造成安全事故。但由于这些隐患点的检测需要耗费大量的人力物力。无人机航测技术的发展，为这些隐患点的检测提供了全新的技术支持，不但可以监测灾害的发育，还可以为地质灾害的治理提供测绘帮助。
5.3地质环境的监测
地质环境的变化会造成公路和铁路等交通的破坏，甚至会造成滑坡、山洪等重大灾害。我国幅员辽阔，丘陵、山脉、洞穴等地质形态交织在一起，无法对其进行全天候、多方位的监管。特别是当地质环境发生变化时，将进一步加剧自然环境的复杂性，使人力资源无法及时、合理地引进，阻碍了公路坍塌、滑坡等灾害的处理。
6具体应用
6.1技术流程分析
自然灾害紧急测绘工程中无人机倾斜摄影测量技术的过程主要包含下面一些层面：①构建无人机倾斜摄影测量系统，对无人机高清航拍测绘像进行预处理；②多视点测绘，建立真实场景三维实体模型；③自然灾害应急响应分析。
6.2飞行方案的制定和数据信息的获取
高清航空影像数据信息的获取是基础，主要涵盖了以下的内容：①无人机飞行航线的设计方案。航道的制定应综合分析无人机型号规格、摄像机型号规格、屏幕分辨率、导航方向重叠、横向重叠等因素。为了更好地提高测绘影像数据信息的分辨率，正射影像定向选择了镜头焦距相对较短的图片，最后通过计算得出I区飞行高度为500m，II区飞行高度为300m；②结合测绘地质的变化特点，将测绘项目区划分为两个飞行分区，分别为I区和II区。设计方案横向重叠80%，航行方向重叠85%；③飞行计划确定后，选择八轴无人机对高清航空影像数据进行采集，并且及时对每天获取的影像质量进行检查，直至质量合格。
6.3实景三维建模
因为矿山地质灾害应急测绘具备时长紧、每日任务重的特性，必须在短时间内获得精准的三维实体模型，人工进行制作建模需要耗费大量的时间，不能满足时长规定，因此有必要选择自动化技术的建模技术。本次选择Smart3D Capture和POS作为全自动建模平台，在测绘领域开展日常实景拍摄和建模任务，从而在短时间内获得真实的三维实体模型。因而，自动生成的三维模型精度高，可以达到矿山地质灾害应急测绘的精度需求。
6.4受灾现状分析
地质灾害应急测绘的具体目标取决于地质灾害评估的范围。在真实的三维实体模型中，测绘区域内的植物群落受到严重破坏，还有很多裸露的土地资源。在降雨量大的条件下，容易引起公路边坡滑坡、泥石流等灾害。根据实际三维实体模型，地质灾害总影响面积可达50213.44m2。根据实际三维实体模型划分的地质灾害类别边界，在工程量计算的全过程中以最小值的方案为基准。最后，可能导致滑坡或滑坡的土方工程量约为63412.54m3。
为了更好地分析和评估此次地质灾害的程度，通过高清航空摄影资料可以清楚地看到受灾区域，为评估灾害情况提供直接依据。此外，根据实际三维实体模型为基础，确定了地质灾害的灾害界限，并计算了总的影响面积和将产生滑坡或滑坡的土方工程量。最后，觉得这次地质灾害的灾情比较严重，所以应该立即疏散受灾范围内的居民，并将他们安置在可靠的范围内。根据三维模型的研究，由于泥石流灾害发生在灾害的下游，应加强该领域的治理工作。
7结论
将无人机测绘技术与矿山地质灾害应急测绘紧密结合，可以合理检测紧急的突发事件，获得矿山地质灾害的信息，对地质环境进行探测，有益于更精确地开展地质灾害应急测绘。文中存有一些不足的地方，但期待能有利于无人机测绘技术迅速地运用于地质灾害应急测绘当中。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！ 文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/66890.html
