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摘要：无人机航拍技术在近年来取得了巨大发展，从理论研究已经进入了实用化阶段，尤其是在预防与应对自然灾害方面有着明显优势。贵州省关岭县地质环境脆弱，境内时有地质灾害发生，特别在2010年6月28日岗乌镇因暴雨引发特大型滑坡碎屑流地质灾害，造成99人死亡失踪。在关岭县进行地质灾害调查，能有效减少在自然灾害发生时，对人民生命财产造成的损失。
关键词：无人机航拍关岭县 地质灾害调查
中图分类号： F407 文献标识码： A 文章编号：
前言
2010年6月28日关岭县特大型滑坡碎屑流地质灾害后，各部门高度重视，贵州省财政厅、贵州省国土资源厅下达《全省重点地区重大地质灾害隐患详细调查》任务，其中关岭县为3个示范县之一，于2010年10月开展工作。
无人机航拍技术
无人机航拍是以无人机为飞行平台搭载传感器设备获取地面信息的遥感方式，包括固定翼无人机和无人驾驶直升机。无人机航拍技术具有机动性强、获取数据快速和可以低空飞行的特点，结合遥感数据处理，能完成地质灾害解译调查、监测；为地质灾害预防提供准确依据。无人机航拍与传统地质灾害调查相比具有时效性强、数据经度高的优势，势必成为今后地质灾害调查中强有力的武器。
无人机航拍技术发展现状
无人机出现在1917年，早起的无人机研究集中在军事领域，后来逐渐在民用领域得到推广。随着计算机技术、通讯技术的迅速发展，用于无人机的小型传感器研发成功，无人机的应用领域得到拓展。2003年中国测绘科学院完成了UAVRS-Ⅱ型无人机低空遥感监测系统进行国土资源调查与管理，王斌永、贾建军设计并完成了大面阵CCD相机遥感系统和基于多面阵CCD传感器成像方式的小型多光谱成像仪，实现了获取飞行参数、计算出适宜的曝光时间、修正曝光时间、实时存储数据等功能。软件方面武汉大学基于分布式计算技术研制成功的数字摄影测量网格(DPGrid)无人机遥感数据快速自动匹配取得很好效果。
无人机遥感系统组成
无人机遥感系统由空中部分、地面部分和数据后处理部分组成。空中部分包括传感器子系统、遥感空中控制子系统、无人机平台。传感器子系统主要指无人机搭载的各种遥感设备，空中控制子系统是对传感器系统进行稳定和拍摄任务的控制。地面部分包括航迹规划子系统、无人机地面控制子系统以及数据接收显示子系统。航迹规划子系统是在航飞前按照应用要求、飞行作业区特点、飞行器和遥感器性能参数，规划出飞行区域的航线与拍摄点。地面控制子系统与无人机平台相互配合实现对飞行状态的精确控制。数据后处理部分包括影像数据预览子系统、影像数据后处理子系统，作用是对影像数据进行加工，以提取有效信息。
数据的处理
目前无人机遥感主要采用飞行降落后数据下载然后进行数据处理的方式，数据的处理包括遥感影像的纠正、拼接与专题应用分析。几何纠正主要处理数码相机镜头非线性畸变与飞行器姿态变化引起的图像旋转和投影变形纠正。由于无人机遥感通常采用小型数字相机，像辐小，图像数量大，低空飞行受气流影响产生较大倾角，图像旋转和投影形变每一幅都不一样，这种情况常采用GPS（导航数据）与IMU（姿态测量）数据引导下实现影像质量、飞行质量的快速检查，图像特征自动匹配与数据快速算法，经过区域平差后内插生成DEM（数字高程模型）与DOM（正射影像图）。
无人机航拍在地质灾害调查中应用
关岭县境内地质灾害分布广范，灾害类型以崩塌、滑坡、不稳定斜坡为主，地面塌陷、地裂缝等灾害发育程度较低；在以往开展的地质灾害调查工作，主要是人工实地调查为主，部分采用卫星遥感影像解译辅助进行调查。由于贵州地形复杂，相对高差大，地貌形态多样，公路等基础设施建设落后，人工调查在进行区域性的大调查时效率较低、成本高、周期长、获取的数据可能不完善；由于贵州地处山区，多云阴雨等条件限制，使用卫星遥感影像时，采集周期长、分辨率较低，有些无法满足调查需要，而高分辨率影像往往价格昂贵，经费无法满足；无人机航拍时效性强、分辨率高、成本低，能有效解决上述问题。
此次关岭县地质灾害调查无人机航拍区域主要有两块：一是坡贡镇桐木煤矿不良地质环境地段，二是关岭县城所在地关索镇。飞行高度为50m-1000m，速度约70km/h，航拍面积共计73km2,解译面积73km2。应用的无人机航拍系统，由贵州省第三测绘院提供，是由中国测绘科学院开发集成，主要由飞行平台、飞行导航与控制系统、任务设备、地面监测系统、数据链路、发射与回收系统六部分组成。其核心功能是进行低空、小范围、及时快速的航空摄影，获取高分辨率影像运输方便、升空准备时间短、采用弹射起飞和开伞降落方式，起降受限小，不需机场，操作简单，运行成本低，在短时间内就能快速获取影像数据。
在获取到遥感影像后，由贵州省第三测绘院进行解译，73km2范围内，共计8处地质灾害隐患点：
关索镇环城北路一带崩塌：在无人机航拍影像中，坡体切割严重，大部分基岩裸露，呈灰白色。多组结构面发育，部分临空。左侧外倾式岩体呈倒锥状，右侧危岩体呈楔形。现场调查结果：左侧岩体出现倒岩腔（鹰嘴状），右侧岩体呈楔形，且该岩体周界节理裂隙贯通。与航拍影像所反映情况结合度高。
关脚村蜡烛山组崩塌：影像中显示该崩塌点外形呈三角形，整体呈灰白色，由于人工切坡，形成多级阶梯，岩体主要呈薄层条块状，部分裸露岩体较破碎。现场调查结果：切坡导致岩体结构面外倾，其中两组结构面垂直于崩床，这两组结构面切割所夹岩体呈倒三角状，两侧围岩因应力集中呈碎裂状，为滑移式崩塌。
马家冲坡崩塌：影像显示，马家冲坡崩塌所在山体东西侧植被较发育，南北侧除少量草体外，几乎无植被覆盖，且基岩裸露，岩溶极发育。崩塌点附近呈灰白色条带状，该处地形陡峭。现场调查结果：危岩体所在地段坡度极陡，危岩体后部节理裂缝近乎垂直，层间卸荷裂隙发育，为倾倒式崩塌。
龙朝树滑坡：在影像中，龙朝树滑坡所在点显示为一圈椅型崩滑堆积体，坡体后缘边界为月牙形沟。坡体前趾多为居民建筑物，几乎无植物覆盖，人类工程活动强烈。现场调查结果与航拍影像反映情况一致。
坡头村草房组崩塌：在无人机航拍影像中，坡体坡度较陡，植被较发育，其间夹杂白色、灰白色强风化灰岩。崩塌点所处地貌为峰丛洼地地貌。现场调查结果：该点所在山体为陡坡，危岩体（多为孤石危岩带）位于半山-顶部，顶部有危岩堆。
木趟村尾革组崩塌：影像中显示该崩塌点附近为峰丛谷地地貌，崩塌点所在山体，位于公路东侧，灰白色基岩出露，外形呈三角形，坡体前缘为居民建筑物，坡体西侧（临近公路一侧）切坡现象明显。现场调查结果：坡体基岩出露，为厚层状灰岩，表面强风化，坡体中部有块度不均的危岩体，多已脱离母岩。
大田坝村头木组不稳定斜坡：航拍影像显示，该地段属峰丛地貌，山体顶部多成马鞍状，峰从间多为洼地、谷地，一般辟为农田等。两个狭长形山体之间为头木煤矿厂房、工棚等建筑。现场调查结果：头木煤矿西侧出露二叠系龙潭组煤系地层及泥砂岩，部分出露为薄层灰岩。节理发育，山体顶部可见砂岩与灰岩分界面，有水渗出，坡体后缘发育有拉裂缝。
石莲村纪路田不稳定斜坡：影像显示，该不稳定斜坡附近属峰丛洼地地貌，建筑群西侧为土岩复合型边坡，第四系松散物质分布较广，山体东北侧经人为改造，对比原始坡形变化较大。建筑群东侧山体基岩出露，第四系松散物质几乎无分布。
结语
此次通过无人机航拍技术调查的地质灾害隐患点，基本与实地核实的一致，随着无人机航拍技术的不断发展，无人机设备与数据处理技术将不断提升，其所具备的高机动性、便捷性、低成本等优势会更加集中地体现出来，在灾害调查、地质环境调查、应急救援等方面将会有更广阔的空间和前景。
參考文献：
[1] 韩文权，任幼蓉，赵少华.无人机遥感在应对地质灾害中的主要应用 [J]. 地理空间信息，2011，9（5）
[2] 高姣姣，颜宇森，盛新蒲，谭衢霖，祁小博. 无人机遥感在西气东输管道地质灾害调查中的应用 [J]. 水文地质工程地质，2010，37（6）
[3] 王国洲. 无人机航摄系统在贵州地质灾害应急中的应用[J]. 地理空间信息，2010，8（5）
[4] 雷添杰，李长春，何孝莹. 无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用 [J].自然灾害学报，2011，20（1）
[5] 邹长慧，谢晓尧，周忠发. 无人机低空航拍遥感系统在贵州高原山区的应用前景探讨[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2011，,2（2）
关键词：无人机航拍关岭县 地质灾害调查
中图分类号： F407 文献标识码： A 文章编号：
前言
2010年6月28日关岭县特大型滑坡碎屑流地质灾害后，各部门高度重视，贵州省财政厅、贵州省国土资源厅下达《全省重点地区重大地质灾害隐患详细调查》任务，其中关岭县为3个示范县之一，于2010年10月开展工作。
无人机航拍技术
无人机航拍是以无人机为飞行平台搭载传感器设备获取地面信息的遥感方式，包括固定翼无人机和无人驾驶直升机。无人机航拍技术具有机动性强、获取数据快速和可以低空飞行的特点，结合遥感数据处理，能完成地质灾害解译调查、监测；为地质灾害预防提供准确依据。无人机航拍与传统地质灾害调查相比具有时效性强、数据经度高的优势，势必成为今后地质灾害调查中强有力的武器。
无人机航拍技术发展现状
无人机出现在1917年，早起的无人机研究集中在军事领域，后来逐渐在民用领域得到推广。随着计算机技术、通讯技术的迅速发展，用于无人机的小型传感器研发成功，无人机的应用领域得到拓展。2003年中国测绘科学院完成了UAVRS-Ⅱ型无人机低空遥感监测系统进行国土资源调查与管理，王斌永、贾建军设计并完成了大面阵CCD相机遥感系统和基于多面阵CCD传感器成像方式的小型多光谱成像仪，实现了获取飞行参数、计算出适宜的曝光时间、修正曝光时间、实时存储数据等功能。软件方面武汉大学基于分布式计算技术研制成功的数字摄影测量网格(DPGrid)无人机遥感数据快速自动匹配取得很好效果。
无人机遥感系统组成
无人机遥感系统由空中部分、地面部分和数据后处理部分组成。空中部分包括传感器子系统、遥感空中控制子系统、无人机平台。传感器子系统主要指无人机搭载的各种遥感设备，空中控制子系统是对传感器系统进行稳定和拍摄任务的控制。地面部分包括航迹规划子系统、无人机地面控制子系统以及数据接收显示子系统。航迹规划子系统是在航飞前按照应用要求、飞行作业区特点、飞行器和遥感器性能参数，规划出飞行区域的航线与拍摄点。地面控制子系统与无人机平台相互配合实现对飞行状态的精确控制。数据后处理部分包括影像数据预览子系统、影像数据后处理子系统，作用是对影像数据进行加工，以提取有效信息。
数据的处理
目前无人机遥感主要采用飞行降落后数据下载然后进行数据处理的方式，数据的处理包括遥感影像的纠正、拼接与专题应用分析。几何纠正主要处理数码相机镜头非线性畸变与飞行器姿态变化引起的图像旋转和投影变形纠正。由于无人机遥感通常采用小型数字相机，像辐小，图像数量大，低空飞行受气流影响产生较大倾角，图像旋转和投影形变每一幅都不一样，这种情况常采用GPS（导航数据）与IMU（姿态测量）数据引导下实现影像质量、飞行质量的快速检查，图像特征自动匹配与数据快速算法，经过区域平差后内插生成DEM（数字高程模型）与DOM（正射影像图）。
无人机航拍在地质灾害调查中应用
关岭县境内地质灾害分布广范，灾害类型以崩塌、滑坡、不稳定斜坡为主，地面塌陷、地裂缝等灾害发育程度较低；在以往开展的地质灾害调查工作，主要是人工实地调查为主，部分采用卫星遥感影像解译辅助进行调查。由于贵州地形复杂，相对高差大，地貌形态多样，公路等基础设施建设落后，人工调查在进行区域性的大调查时效率较低、成本高、周期长、获取的数据可能不完善；由于贵州地处山区，多云阴雨等条件限制，使用卫星遥感影像时，采集周期长、分辨率较低，有些无法满足调查需要，而高分辨率影像往往价格昂贵，经费无法满足；无人机航拍时效性强、分辨率高、成本低，能有效解决上述问题。
此次关岭县地质灾害调查无人机航拍区域主要有两块：一是坡贡镇桐木煤矿不良地质环境地段，二是关岭县城所在地关索镇。飞行高度为50m-1000m，速度约70km/h，航拍面积共计73km2,解译面积73km2。应用的无人机航拍系统，由贵州省第三测绘院提供，是由中国测绘科学院开发集成，主要由飞行平台、飞行导航与控制系统、任务设备、地面监测系统、数据链路、发射与回收系统六部分组成。其核心功能是进行低空、小范围、及时快速的航空摄影，获取高分辨率影像运输方便、升空准备时间短、采用弹射起飞和开伞降落方式，起降受限小，不需机场，操作简单，运行成本低，在短时间内就能快速获取影像数据。
在获取到遥感影像后，由贵州省第三测绘院进行解译，73km2范围内，共计8处地质灾害隐患点：
关索镇环城北路一带崩塌：在无人机航拍影像中，坡体切割严重，大部分基岩裸露，呈灰白色。多组结构面发育，部分临空。左侧外倾式岩体呈倒锥状，右侧危岩体呈楔形。现场调查结果：左侧岩体出现倒岩腔（鹰嘴状），右侧岩体呈楔形，且该岩体周界节理裂隙贯通。与航拍影像所反映情况结合度高。
关脚村蜡烛山组崩塌：影像中显示该崩塌点外形呈三角形，整体呈灰白色，由于人工切坡，形成多级阶梯，岩体主要呈薄层条块状，部分裸露岩体较破碎。现场调查结果：切坡导致岩体结构面外倾，其中两组结构面垂直于崩床，这两组结构面切割所夹岩体呈倒三角状，两侧围岩因应力集中呈碎裂状，为滑移式崩塌。
马家冲坡崩塌：影像显示，马家冲坡崩塌所在山体东西侧植被较发育，南北侧除少量草体外，几乎无植被覆盖，且基岩裸露，岩溶极发育。崩塌点附近呈灰白色条带状，该处地形陡峭。现场调查结果：危岩体所在地段坡度极陡，危岩体后部节理裂缝近乎垂直，层间卸荷裂隙发育，为倾倒式崩塌。
龙朝树滑坡：在影像中，龙朝树滑坡所在点显示为一圈椅型崩滑堆积体，坡体后缘边界为月牙形沟。坡体前趾多为居民建筑物，几乎无植物覆盖，人类工程活动强烈。现场调查结果与航拍影像反映情况一致。
坡头村草房组崩塌：在无人机航拍影像中，坡体坡度较陡，植被较发育，其间夹杂白色、灰白色强风化灰岩。崩塌点所处地貌为峰丛洼地地貌。现场调查结果：该点所在山体为陡坡，危岩体（多为孤石危岩带）位于半山-顶部，顶部有危岩堆。
木趟村尾革组崩塌：影像中显示该崩塌点附近为峰丛谷地地貌，崩塌点所在山体，位于公路东侧，灰白色基岩出露，外形呈三角形，坡体前缘为居民建筑物，坡体西侧（临近公路一侧）切坡现象明显。现场调查结果：坡体基岩出露，为厚层状灰岩，表面强风化，坡体中部有块度不均的危岩体，多已脱离母岩。
大田坝村头木组不稳定斜坡：航拍影像显示，该地段属峰丛地貌，山体顶部多成马鞍状，峰从间多为洼地、谷地，一般辟为农田等。两个狭长形山体之间为头木煤矿厂房、工棚等建筑。现场调查结果：头木煤矿西侧出露二叠系龙潭组煤系地层及泥砂岩，部分出露为薄层灰岩。节理发育，山体顶部可见砂岩与灰岩分界面，有水渗出，坡体后缘发育有拉裂缝。
石莲村纪路田不稳定斜坡：影像显示，该不稳定斜坡附近属峰丛洼地地貌，建筑群西侧为土岩复合型边坡，第四系松散物质分布较广，山体东北侧经人为改造，对比原始坡形变化较大。建筑群东侧山体基岩出露，第四系松散物质几乎无分布。
结语
此次通过无人机航拍技术调查的地质灾害隐患点，基本与实地核实的一致，随着无人机航拍技术的不断发展，无人机设备与数据处理技术将不断提升，其所具备的高机动性、便捷性、低成本等优势会更加集中地体现出来，在灾害调查、地质环境调查、应急救援等方面将会有更广阔的空间和前景。
參考文献：
[1] 韩文权，任幼蓉，赵少华.无人机遥感在应对地质灾害中的主要应用 [J]. 地理空间信息，2011，9（5）
[2] 高姣姣，颜宇森，盛新蒲，谭衢霖，祁小博. 无人机遥感在西气东输管道地质灾害调查中的应用 [J]. 水文地质工程地质，2010，37（6）
[3] 王国洲. 无人机航摄系统在贵州地质灾害应急中的应用[J]. 地理空间信息，2010，8（5）
[4] 雷添杰，李长春，何孝莹. 无人机航空遥感系统在灾害应急救援中的应用 [J].自然灾害学报，2011，20（1）
[5] 邹长慧，谢晓尧，周忠发. 无人机低空航拍遥感系统在贵州高原山区的应用前景探讨[J].贵州师范大学学报（自然科学版），2011，,2（2）