CN104299365B - 基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备和定位设备进行拍摄，通过计算机软件将收集到的数据进行分析、制定出针对山区滑坡、泥石流准确的救援方式和路线方法；本发明通过将无人机遥感技术应用到山区突发事故救援领域，能准确判断出发生山体滑坡或泥石流区域内的受灾面积，通过计算机建模和规划，通过无人机进行无缝搜寻，快速、全面的对受灾区域的内的具有内的受灾情况进行监测，及时将信息送达救援指挥处，方便救援人员及时规划准确的救援路线，大大提高了救援效率；适用于各种复杂情况下的受灾山区的检测工作。

Description

基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法

技术领域

本发明涉及山区突发事故救援领域，尤其涉及一种基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法。

背景技术

山体滑坡和泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体坍塌并携带有大量泥沙以及石块的特殊的自然灾害。山体滑坡和泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。

无人机遥感系统多使用小型数字相机（或扫描仪）作为机载遥感设备，与传统的航片相比，存在像幅较小、影像数量多等问题，针对其遥感影像的特点以及相机定标参数、拍摄（或扫描）时的姿态数据和有关几何模型对图像进行几何和辐射校正，同时还有影像自动识别和快速拼接软件，实现影像质量、飞行质量的快速检查和数据的快速处理，以满足整套系统实时、快速的技术要求。

由于山区的路面情况复杂，在山区发生山体滑坡和泥石流的自然灾害事故时，救援人员无法及时赶往事故现场是造成事发区域人员伤亡的主要原因之一；因为本身发生自然灾害是山体的结构和路面情况复杂，无法通过人工确定和判断事发现场求救人员的具体位置；救援人员需要耗费大量时间进行搜救才能确定求救人员的位置，浪费了大量的救援时间和精力，事倍功半；同时，由于山区内部交通不便，救援人员无法确定山体滑坡和泥石流区域的具体受灾面积，无法根据受灾面积规划出合理的搜救路线和救援方案。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供一种能快速确定受灾面积，方便合理规划救援路线，提高救援效率的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备和定位设备进行拍摄，通过计算机软件将收集到的数据进行分析，制定出针对山区滑坡、泥石流准确的救援方式和路线方法，包括以下几个步骤：

a)当山区山体发生滑坡、泥石流的事故，通过已知的信息配合计算机技术，绘制无人机初次飞行的事故区域和飞行路线；

b)根据计算机制定的初次飞行路线，无人机进行初次飞行，飞行过程中，无人机搭载成像设备，当进入到预估事故区域时，打开成像设备，配合定位设备全程拍摄无人机的飞行区域内现场山体情况；

c)根据初次飞行过程中摄制的录像和定位设备记录的坐标，将无人机航拍获取的影像和数据导入三维仿真计算机中，进行人工比对和软件筛选，得出实际事故区域的面积；

d)根据实际事故区域的面积和坐标，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；

e)无人机沿实际飞行路线飞行，实际飞行过程中，通过机载的成像设备配合定位设备全程排出无人机机在实际事故区域内的现场山体情况；

f)将步骤e）获得的图像数据录入信息处理计算机，通过人工观察和对比，配合定位设备得到的数据，获得山区发生山体滑坡和泥石流后的受灾情况。

本发明所述的步骤b）中无人机初次飞行过程中，无人机沿着规划的事故区域的边线进行飞行，确认事故区域的具体范围；如果再步骤c）中发现实际的事故区域的面积大于规划的事故区域，需要重新执行步骤a）。

本发明所述的无人机的飞行过程中，需要携带距离测量仪，飞行过程时需要测量无人机的飞行高度，需要保持固定的飞行高度，同时根据摄像机拍摄范围，确定多段S型单向无人机飞行路线；保持固定的飞行高度时为了方便无人机成像设备拍摄焦距的稳定，因为无人机在飞行过程中同时进行拍摄，如有因为拍摄距离的不同导致摄像机进行自动调焦，调焦时设置画面会发生模糊，进而影响救援人员对该地段现场情况的判断。

本发明所述的多段S型单向无人机飞行路线上，其中无人机机载成像设备的拍摄宽度和无人机单向飞行路线的宽度相同，为50-80米；需要根据受灾区域的面积将受灾区域划分为多个S型无人机巡航飞行路线，为了配合无人机机载成像设备的拍摄宽度，做到无死角的搜寻，确定了S型无人机巡航飞行路线的准确的飞行路线和飞行宽度。

本发明所述的定位设备选用GPS定位系统。

本发明所述的f）步骤过程中，人工进行观察和对比时，发现求救人员或受灾人员时，配合无人机携带的定位设备确定人员的位置信息，在重新执行d)-f)步骤，在重复飞行的过程中，需要派遣救援到指定地点进行救援。

本发明所述的无人机机载成像设备设置在机身外部，同时配备有夜间探照灯，照相设备的像素≥1800万，且其具有光学防抖装置。

本发明所述的无人机机载成像设备固定安装在无人机底部，所述无人机机载成像设备的垂直安装角度为-90°，通过距离测量仪在垂直方向上的安装角度固定，方便测量无人机准确的飞行高度，方便规划正确的飞行路线。

本发明的优点在于：本发明通过将无人机遥感技术应用到山区突发事故救援领域，能准确判断出发生山体滑坡或泥石流区域内的受灾面积，通过计算机建模和规划，通过无人机进行无缝搜寻，快速、全面的对受灾区域的内的具有内的受灾情况进行监测，及时将信息送达救援指挥处，方便救援人员及时规划准确的救援路线，大大提高了救援效率；同时装置本身的使用成本较低，操作安全，适用于各种复杂情况下的受灾山区的检测工作。

附图说明

图1为本发明无人机飞行预设图。

其中，—————为S型单向无人机飞行路线拍摄区域划分线，标示为无人机规划的飞行路线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例1：一种基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，包括以下几个步骤：

a)当山区山体发生滑坡、泥石流的事故，通过已知的信息配合计算机技术，绘制无人机初次飞行的事故区域和飞行路线；

b)根据计算机制定的初次飞行路线，无人机进行初次飞行，飞行过程中，无人机搭载成像设备，当进入到预估事故区域时，打开成像设备，配合定位设备全程拍摄无人机的飞行区域内现场山体情况；

c)根据初次飞行过程中摄制的录像和定位设备记录的坐标，将无人机航拍获取的影像和数据导入三维仿真计算机中，进行人工比对和软件筛选，得出实际事故区域的面积。

本发明所述的无人机的飞行过程中，需要携带距离测量仪，飞行过程时需要测量无人机的飞行高度，需要保持固定的飞行高度，同时根据摄像机拍摄范围，确定多段S型单向无人机飞行路线；保持固定的飞行高度时为了方便无人机成像设备拍摄焦距的稳定，因为无人机在飞行过程中同时进行拍摄，如有因为拍摄距离的不同导致摄像机进行自动调焦，调焦时设置画面会发生模糊，进而影响救援人员对该地段现场情况的判断。

本发明所述的多段S型单向无人机飞行路线上，其中无人机机载成像设备的拍摄宽度和无人机单向飞行路线的宽度相同，为50-80米；需要根据受灾区域的面积将受灾区域划分为多个S型无人机巡航飞行路线，为了配合无人机机载成像设备的拍摄宽度，做到无死角的搜寻，确定了S型无人机巡航飞行路线的准确的飞行路线和飞行宽度。

d)根据实际事故区域的面积和坐标，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；

e)无人机沿实际飞行路线飞行，实际飞行过程中，通过机载的成像设备配合定位设备全程排出无人机机在实际事故区域内的现场山体情况；

f)将步骤e）获得的图像数据录入信息处理计算机，通过人工观察和对比，配合定位设备得到的数据，获得山区发生山体滑坡和泥石流后的受灾情况。

实施例2：步骤b）的无人机初次飞行过程中，无人机沿着规划的事故区域的边线进行飞行，确认事故区域的具体范围；如果再步骤c）中发现实际的事故区域的面积大于规划的事故区域，需要重新执行步骤a）;

实施例3：步骤f）的在实际进行人工对比的过程中，人工进行观察和对比时，发现求救人员或受灾人员时，配合无人机携带的定位设备确定人员的位置信息，在重新执行d)-f)步骤，在重复飞行的过程中，需要派遣救援到指定地点进行救援。

需要说明的是，上述仅仅是本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述实施例的基础上所作出的等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，通过无人机的定向巡航和无人机携带的成像设备和定位设备进行拍摄，通过计算机软件将收集到的数据进行分析、制定出针对山区滑坡、泥石流准确的救援方式和路线方法，包括以下几个步骤：

a) 当山区山体发生滑坡、泥石流的事故，通过已知的信息配合计算机技术，绘制无人机初次飞行的事故区域和飞行路线；

b) 根据计算机制定的初次飞行路线，无人机进行初次飞行，飞行过程中，无人机搭载成像设备，当进入到预估事故区域时，打开成像设备，配合定位设备全程拍摄无人机的飞行区域内现场山体情况；

c) 根据初次飞行过程中摄制的录像和定位设备记录的坐标，将无人机航拍获取的影像和数据导入三维仿真计算机中，进行人工比对和软件筛选，得出实际事故区域的面积；

d) 根据实际事故区域的面积和坐标，通过计算机规划和制定无人机的实际飞行路线；

e) 无人机沿实际飞行路线飞行，实际飞行过程中，通过机载的成像设备配合定位设备全程排出无人机机在实际事故区域内的现场山体情况；

f) 将步骤e）获得的图像数据录入信息处理计算机，通过人工观察和对比，配合定位设备得到的数据，获得山区发生山体滑坡和泥石流后的受灾情况。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的步骤b）中无人机初次飞行过程中，无人机沿着规划的事故区域的边线进行飞行，确认事故区域的具体范围；如果在步骤c）中发现实际的事故区域的面积大于规划的事故区域，需要重新执行步骤a）。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的无人机的飞行过程中，需要携带距离测量仪，飞行过程时需要测量无人机的飞行高度，需要保持固定的飞行高度，同时根据摄像机拍摄范围，确定多段S型单向无人机飞行路线。

4.根据权利要求3所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的多段S型单向无人机飞行路线上，其中无人机机载成像设备的拍摄宽度和无人机单向飞行路线的宽度相同，为50-80米。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的定位设备选用GPS定位系统。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的f）步骤过程中，人工进行观察和对比时，发现求救人员或受灾人员时，配合无人机携带的定位设备确定人员的位置信息，再重新执行d)-f)步骤，在重复飞行的过程中，需要派遣救援到指定地点进行救援。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的无人机机载成像设备设置在机身外部，同时配备有夜间探照灯 ，照相设备的像素≥1800万，且其具有光学防抖装置。

8.根据权利要求7所述的基于无人机的监测山区山体滑坡、泥石流的方法，其特征在于，所述的无人机机载成像设备固定安装在无人机底部，所述无人机机载成像设备的垂直安装角度为-90°。