无人机遥感在油气管道地质灾害调查中的应用研究

摘要：油气管道通常穿越地形复杂且地质条件多变的地区，这些地区容易发生滑坡和泥石流等地质灾害，这些灾害可能导致管道损坏和泄漏，甚至引发严重的环境污染和经济损失。针对此问题，本次研究引入了无人机遥感技术，开展无人机遥感在油气管道地质灾害调查中的应用研究，为保障油气管道的运行安全奠定基础。研究表明：规范的工作流程能够确保数据的准确性与安全性，为后续的科学研究与决策提供重要支撑，航空影像后期处理是将原始数据转化为可用信息的重要步骤，其精细化操作直接决定了成果的价值与适用性，随着无人机和影像处理技术的进一步发展，其在地质灾害监测中的作用将更加重要，为灾害防治和减灾工作提供更精准和更可靠的技术支持。

关键词：无人机遥感；油气管道；地质灾害调查；灾害解释；应用研究

0 前言

油气管道作为能源运输的重要基础设施，是保障国家能源供应稳定的关键环节。但是，油气管道通常穿越复杂多变的地形和地质环境，易受多种地质灾害的影响，这些灾害不仅可能导致管道破裂和泄漏等安全事故，还可能引发环境污染和巨大的经济损失，因此，对油气管道沿线地质灾害的高效监测与科学评估具有重要的现实意义。传统的地质灾害调查方法主要包括人工巡查和地面勘测，这些方法在一定程度上满足了灾害监测的需求，但也存在明显的局限性[1]。人工巡查耗时费力且覆盖范围有限，地面勘测受制于地形和交通条件，难以快速全面获取灾害信息。针对此问题，本次研究将从无人机航拍工作流程、影像后期处理以及地质灾害解释等角度出发，开展无人机遥感在油气管道地质灾害调查中的应用研究，以此减少人工成本和安全风险，同时显著提升灾害调查的精度和效率。

1 无人机航拍工作流程及其在地质灾害调查中的应用

（1）无人机航拍工作流程

首先是前期准备阶段。在开展航拍任务之前，需要明确航拍的目的和具体需求。若用于地质灾害调查，需要确认调查范围以及数据分辨率的要求，根据任务需求，制定详细的航拍方案，包括选择适合的无人机型号和搭载的传感器类型。为保证航拍工作的顺利开展，需要事先检查设备，并对相机焦距和GPS进行校准，对于涉及敏感区域或空域限制的任务，还需向相关部门申请飞行许可。在飞行与数据采集阶段，需要到现场进行勘查，确认地形特征以及起降地点的安全性，在确保环境适合飞行后，将无人机及其设备部署到位[2]。根据规划的航线，通过地面站设置自动飞行任务，或由飞行员手动操作无人机进行巡航，在飞行过程中，实时监控无人机状态及数据采集情况，确保图像清晰和传感器数据准确。如果发现数据采集质量不符合要求，可以适时调整飞行高度或速度以进行补拍，完成任务后，安全回收无人机，并检查设备状态，确保飞行期间未发生损坏。

（2）地质灾害调查区无人机航拍

无人机通常按照预先设置的航线执行自动飞行，确保覆盖整个调查区域，在飞行过程中，实时监控无人机状态以及数据采集质量，必要时调整飞行参数或补拍数据。数据采集完成后，进入数据处理与分析阶段。通过专业软件对影像进行拼接和建模，生成高精度的正射影像图或三维点云数据，这些成果可直接用于地质灾害特征点的提取和分析，例如量化滑坡体积或评估灾害对周边环境的影响。同时，利用无人机热红外影像或多光谱数据，还可以识别地质灾害隐患点，如地下水渗漏或植被异常分布区域[3]。

2 航空影像后期处理流程

航拍完成后，首先将无人机采集的影像以及传感器记录数据从存储卡中导入电脑，这些原始数据通常包含大量的影像文件及飞行参数记录，为方便后续处理，需要按照时间和航线或区域对数据进行分类整理，并备份重要文件以防丢失。在图像预处理阶段，主要对原始影像进行校正和优化，包括几何校正和颜色平衡，几何校正用于消除因无人机飞行姿态变化或镜头畸变引起的图像变形。辐射校正则用于统一影像亮度和对比度，消除由于光照条件变化导致的明暗不均，颜色平衡处理可以调整影像的色彩，使多幅图像在视觉上保持一致，这些步骤确保了影像质量，为后续拼接提供基础。影像拼接是后期处理的核心步骤，使用专业软件，将多幅单独的影像拼接成一张完整的正射影像图或三维模型。拼接过程中，软件会根据影像的重叠部分自动匹配特征点，并通过光束平差算法进行精确对齐，如果影像精度不高，还可以借助地面控制点进一步提高拼接结果的地理精度。完成拼接后，生成的主要成果包括正射影像图、数字表面模型、数字地形模型以及三维点云数据。正射影像图用于地表特征的高精度测绘，数字表面模型和数字地形模型则分别反映地物和地形的高程信息，三维点云数据适合进行复杂结构的三维建模与测量。在特定任务中，还可以通过进一步处理提取灾害特征点和土壤侵蚀区域等关键信息。在所有成果生成后，必须对影像数据的完整性和色彩一致性进行严格的质量检查，可以通过叠加已有的地理信息数据进行对比验证，确保影像成果准确无误。若发现拼接错误或精度不足，可以返回原始数据重新处理或补拍缺失影像，通过质量检查的成果可导出为多种格式，供后续分析或交付使用。

3 无人机遥感影像地质灾害解译

地质灾害解译的关键是从影像中提取灾害的特征信息，不同类型的地质灾害具有特定的影像表现特征。滑坡体通常表现为植被破坏或堆积物，崩塌则多呈现为山体边缘的岩石裸露和崩塌块体，泥石流可能显示出冲沟形态和水流痕迹。通过对影像的形态特征及纹理特征的分析，可以初步判别灾害类型和范围，热红外影像可识别地下水渗漏或温度异常，多光谱影像可分析植被覆盖的破坏情况，这些信息对灾害隐患的解译具有重要补充作用。地质灾害解译通常结合人工视觉解译与计算机自动解译两种方法，人工解译依赖于地质专家对影像特征的经验判断，适用于精细化的灾害特征分析，自动解译则通过影像处理算法快速提取灾害信息。近年来，基于深度学习的解译方法逐渐兴起，通过训练神经网络模型实现对滑坡和崩塌等灾害的自动识别和分类，大幅提高了解译效率和准确性。通过无人机遥感影像的地质灾害解译，可生成一系列实用成果，包括灾害分布图和灾害体积估算报告等，这些成果不仅为灾害监测和风险评估提供了科学依据，还可以用于灾害预警及治理方案设计。通过滑坡体积测算，可以推断其对下游区域的潜在威胁；通过崩塌特征分析，可预测可能的崩塌扩展方向，通过多期影像对比，可分析灾害动态变化趋势。

4 结论

综上所述，无人机遥感技术在地质灾害调查中具有显著优势，其搭载高精度摄像设备，可获取清晰的地表影像，便于识别灾害隐患，能够快速部署，适应复杂地形，尤其是在交通不便的地区。在引入无人机遥感技术以后，可以建立高效的灾害监测系统，实现灾害隐患的早期发现和评估，辅助优化管道巡查和维护计划，全面降低灾害对管道的破坏风险。

参考文献：

[1]黄斌，郑鹏，江晓光，等.无人机遥感在油气管道巡检中的应用初探[J].科技风，2017，（12）：15.

[2]李器宇，张拯宁，柳建斌，等.无人机遥感在油气管道巡检中的应用[J].红外，2014，35（03）：37-42.

[3]高姣姣，颜宇森，盛新蒲，等.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（06）：126-129+133.