無(wú)人機(jī)航拍在油田地面工程測(cè)量中的應(yīng)用

楊逸若

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124010）

一、概述

隨著無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，利用無(wú)人機(jī)航拍影像制作大面積區(qū)域地形圖已經(jīng)成為主流技術(shù)。我工程公司近年來(lái)也在大力開(kāi)展無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)，并在2013年和2014年對(duì)遼河油田曙光區(qū)塊進(jìn)行了無(wú)人機(jī)航拍，測(cè)區(qū)面積達(dá)75km2，無(wú)人機(jī)航拍解決了遼河油區(qū)夏季的葦塘，人員無(wú)法深入，安全無(wú)力保障，常規(guī)測(cè)量作業(yè)無(wú)法開(kāi)展的種種問(wèn)題，為建設(shè)數(shù)字化油田提供了有力保障。

二、無(wú)人機(jī)航拍的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

1 數(shù)據(jù)獲取時(shí)效短

傳統(tǒng)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)一般會(huì)面臨兩個(gè)問(wèn)題，第一是存檔數(shù)據(jù)時(shí)效性差；第二是編程拍攝可以得到最新的影像，但一般時(shí)間較長(zhǎng)，同樣時(shí)效性相對(duì)也不高。無(wú)人機(jī)航拍則可以很好地解決這一難題，工作組可隨時(shí)出發(fā)，隨時(shí)拍攝。

2 續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋面積廣

固定翼無(wú)人機(jī)具有航時(shí)長(zhǎng)、載荷大等特點(diǎn)，所以固定翼無(wú)人機(jī)航拍一般應(yīng)用于作業(yè)范圍比較大的地方。

3 拍攝成本低

采用無(wú)人飛機(jī)航空攝影總成本約4萬(wàn)～5萬(wàn)，很好的解決了一些應(yīng)用領(lǐng)域如帶狀區(qū)域圖面積小而開(kāi)支大的難題。

4 GPS定位精準(zhǔn)度高、操控系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)

無(wú)人機(jī)航攝不受航高限制，成像質(zhì)量、精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大飛機(jī)航拍，我國(guó)疆地遼闊，地利和氣候條件復(fù)雜，很多區(qū)域常年受積雪、云層等因素影響，導(dǎo)致衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集受一定限制。無(wú)人飛機(jī)的靈活性恰好解決了這些限制，幾乎不存在受限區(qū)（除國(guó)家禁飛區(qū)外）。

三、無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)的組成

1 無(wú)人機(jī)

無(wú)人機(jī)的體型一般都比較小巧，在空中的運(yùn)作方式主要依靠程序員對(duì)計(jì)算機(jī)的操控。無(wú)人機(jī)在上空飛行時(shí)，其工作參數(shù)如下：在空中進(jìn)行飛行的時(shí)間一般是兩個(gè)小時(shí)；巡航速度達(dá)到100km/h；最大的承載力是在3.5G；在空中最大的飛行高度是3000m；起飛時(shí)不受到阻攔滑跑的距離是在60m；在降落時(shí)不受到阻攔的滑跑距離是在150m。

2 數(shù)碼攝影相機(jī)

目前在無(wú)人機(jī)上使用的數(shù)碼相機(jī)主要是佳能EOS450D，無(wú)人機(jī)上的數(shù)碼攝像機(jī)的相片參數(shù)是寬度為4272mm，長(zhǎng)度為2848mm。

三、無(wú)人機(jī)航拍的主要工作

1 航帶的規(guī)劃設(shè)計(jì)

無(wú)人機(jī)在空中飛行的時(shí)間一般是在兩個(gè)小時(shí)左右，因此在較大面積航拍時(shí)，航帶的規(guī)劃設(shè)計(jì)就顯得尤其重要。本次工程測(cè)區(qū)面積達(dá)75 km2，在測(cè)區(qū)內(nèi)規(guī)劃好適當(dāng)?shù)娘w行航帶后，就可以將無(wú)人機(jī)起降的位置設(shè)計(jì)成兩個(gè)飛行架次。當(dāng)一架無(wú)人機(jī)拍攝完成了坐標(biāo)上的前一部分航帶飛行后，返回基地進(jìn)行補(bǔ)給；另一架再將剩余的飛行航帶完成，這樣就可以獲得整個(gè)測(cè)區(qū)的影像數(shù)據(jù)。

2 首級(jí)控制網(wǎng)的建立

本次工程需要在測(cè)區(qū)內(nèi)重新建立首級(jí)控制網(wǎng)。首級(jí)控制網(wǎng)的建立是根據(jù)測(cè)區(qū)的大小，布設(shè)適當(dāng)密度的GPS控制點(diǎn)，點(diǎn)位布設(shè)要均勻，根據(jù)本次測(cè)量需求，在各控制點(diǎn)上獲取準(zhǔn)確得WGS84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)，以便用于后期的像控處理。

3 像控點(diǎn)的布設(shè)

在測(cè)區(qū)內(nèi)必須選擇影像清晰并且能夠比較容易判斷方位的地方布設(shè)像控點(diǎn)。在實(shí)地上找到像控點(diǎn)的位置，用GPSRTK施測(cè)點(diǎn)后應(yīng)立即在像片中刺點(diǎn)并繪制草圖。遇到衛(wèi)星遮擋信號(hào)的情況，可在像控點(diǎn)附近開(kāi)闊的地帶施測(cè)兩個(gè)圖根點(diǎn)，用全站儀極坐標(biāo)法測(cè)量像控點(diǎn)的位置。

4 空中三角測(cè)量

根據(jù)外業(yè)像片控制測(cè)量的成果，采用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，利用空三處理軟件手動(dòng)進(jìn)行采集控制點(diǎn)，對(duì)于個(gè)別超限差的點(diǎn)，在進(jìn)行人工干預(yù)剔除或修測(cè)粗差點(diǎn)后，再進(jìn)行整體計(jì)算，最后獲得空三加密成果。對(duì)生成的空三加密成果進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量控制以達(dá)到精度要求。

5 野外像片調(diào)繪

本次工程采用的先室內(nèi)判繪，后野外檢查補(bǔ)繪的辦法來(lái)完成的。在外業(yè)調(diào)繪中要根據(jù)測(cè)區(qū)地物、地貌，對(duì)成圖的作用、地物的相對(duì)密度以及測(cè)區(qū)地形的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)鼐C合取舍。以前需要到實(shí)地調(diào)查的才能獲得的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在通過(guò)影像判讀方法就可以獲得很多地物的性質(zhì)和特點(diǎn)，這對(duì)于加快油田地面建設(shè)、節(jié)省外業(yè)工作時(shí)間、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約測(cè)量成本都具有現(xiàn)實(shí)意義。

6 數(shù)字地形圖的繪制

根據(jù)外業(yè)調(diào)繪成果和立體測(cè)圖的數(shù)據(jù)，對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，保存分層建庫(kù)的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)字地形圖編輯，最后提交1:1000數(shù)字地形圖的成果。

結(jié)語(yǔ)

采用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行油田地面工程測(cè)量，在測(cè)區(qū)內(nèi)拍攝出來(lái)的影像具有客觀、真實(shí)、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，且采用無(wú)人機(jī)航拍，還具有速度快、成本低的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，獲取的影像數(shù)據(jù)可以應(yīng)用到油田的各項(xiàng)建設(shè)中去。同時(shí)，對(duì)我工程公司將要利用無(wú)人機(jī)航拍進(jìn)行長(zhǎng)輸管道工程測(cè)量提供了有力支持。

[1]蘇國(guó)立，吳航.全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在管道勘察中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2005，11（06）：27-29.