無人機(jī)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

王智乾

摘 要：20世紀(jì)80年代開始，無人機(jī)測繪系統(tǒng)已成為世界上的一個(gè)熱門話題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，飛行器無人性能快速加強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大。無人機(jī)航測技術(shù)是獲取空間數(shù)據(jù)的重要工具，有續(xù)航時(shí)間長、圖像存儲和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、高清晰度、靈活機(jī)動、運(yùn)輸和維護(hù)簡單、運(yùn)行成本低，等等。目前，大量的監(jiān)測地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工作中，都有無人機(jī)的應(yīng)用，在中國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有極其重要的作用，該文簡要介紹了無人機(jī)發(fā)展的廣闊前景。

關(guān)鍵詞：無人機(jī) 遙感測繪 應(yīng)用

中圖分類號：P62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）07（a）-0083-02

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，在我國許多部門已經(jīng)具備了衛(wèi)星遙感影像和傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)，局部地區(qū)急需的實(shí)時(shí)性、機(jī)動性、高分辨率遙感數(shù)據(jù)的需求也越來越多。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星和大飛機(jī)為搭載平臺的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和圖像資料相比，無人機(jī)具有靈活性等特點(diǎn)，使得無人機(jī)遙感系統(tǒng)在小區(qū)域測繪和應(yīng)急數(shù)據(jù)獲取等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。

有些作業(yè)地區(qū)面積廣闊、地理環(huán)境復(fù)雜。要做到對整個(gè)工作區(qū)域的透徹了解，可以通過GPS的導(dǎo)航沿測線進(jìn)行勘察，但效果并不理想。由于沒有高清晰高分辨率衛(wèi)星圖像，使得勘測工作有很大的局限，在項(xiàng)目工作開工之前或施工過程中，迫切需要最詳細(xì)的資料，以指導(dǎo)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。

1 無人機(jī)遙感系統(tǒng)的概念

無人機(jī)測繪系統(tǒng)和航空遙感技術(shù)是現(xiàn)代化測繪工具的一個(gè)重要部分，是保障緊急服務(wù)的重要設(shè)備，是國家應(yīng)急救援體系的一個(gè)組成部分，是提高社會管理效率的新工具。

2 無人機(jī)技術(shù)在地質(zhì)工作中的應(yīng)用

（1）在山上，由于起降環(huán)境差，低云層的影響，傳統(tǒng)的航空攝影困難，使用高效高精度航拍系統(tǒng)，引進(jìn)無人機(jī)系統(tǒng)，一方面可以快速獲得高精度航空影像，極大地提高測繪成果現(xiàn)勢性，可廣泛應(yīng)用于緊急救援、國土資源、資源開發(fā)遠(yuǎn)程監(jiān)控等各種重大項(xiàng)目，另一方面高精度的圖像可以被廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、小城鎮(zhèn)建設(shè)等，為推動中國的城市建設(shè)、提高工作效率起到重要的作用。無人機(jī)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的開發(fā)和推廣，對測繪行業(yè)的發(fā)展非常重要，是解決測繪成果現(xiàn)勢性的重要手段。與此同時(shí)，研究和開發(fā)部門要加大科研開發(fā)力度，在需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究和開發(fā)，創(chuàng)造良好的無人機(jī)體系，解決運(yùn)行維護(hù)、售后服務(wù)、技術(shù)培訓(xùn)、技術(shù)更新等問題，創(chuàng)建無人機(jī)的一個(gè)完整的遙感系統(tǒng)。

（2）低空高分辨率和高清晰度的無人機(jī)技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)，可以滿足大比例尺測圖的需要。為了代替三軸云臺，提出利用邊緣視場補(bǔ)償相機(jī)姿態(tài)角偏旋提高精度的方法，這大大降低了成像系統(tǒng)的總重量，適于無人飛機(jī)低空航測，以改善攝像的精度。

（3）中測系列無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)項(xiàng)目研制出的垂直尾、倒桅尾、雙發(fā)三種類型的無人機(jī)測繪遙感系統(tǒng)，具有機(jī)動性好、可操作性和實(shí)用性強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是地質(zhì)工作中所急需的新型測繪設(shè)備。雙發(fā)型設(shè)備可以進(jìn)行高原地區(qū)的航拍測繪工作，創(chuàng)造了無人機(jī)在青藏高原使用的先例。

與此同時(shí)，首次在中國實(shí)現(xiàn)基于GPS導(dǎo)航控制的定點(diǎn)曝光攝影，使用精確度高的、幾何檢校標(biāo)定的小型數(shù)碼相機(jī)，結(jié)果能滿足大比例地圖的繪制要求。通過對兩種產(chǎn)品的鑒定，這兩種產(chǎn)品已經(jīng)在應(yīng)急地圖、重大工程圖、測繪困難地區(qū)、地質(zhì)工作、土壤監(jiān)測等主要國家的資源和項(xiàng)目上，應(yīng)用到實(shí)際作業(yè)當(dāng)中去了，并且已經(jīng)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（4）通過鑒定的兩組無人機(jī)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，是中國航空遙感技術(shù)體系的重要組成部分，具有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品實(shí)用性和技術(shù)創(chuàng)新，達(dá)到了國際上的先進(jìn)水平。這兩個(gè)項(xiàng)目的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國家重大工程項(xiàng)目、抗擊地震和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等方面，它們已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，促進(jìn)地理信息的采集。對于地理信息全天候、實(shí)時(shí)采集，促進(jìn)信息化測繪技術(shù)的發(fā)展。

3 數(shù)據(jù)整理

在完成野外采集后，把所有數(shù)據(jù)下載，并按照施工要求處理，其中包括圖形編輯和地形圖處理。在工作平臺，比例尺設(shè)置、線型、符號庫等地形圖要因設(shè)置正確后，利用軟件將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成CAD格式，通過編輯軟件將地形地物標(biāo)記在圖形中，用于地質(zhì)工作的后續(xù)參考。

4 處理結(jié)果的應(yīng)用

經(jīng)過效率和成本分析，前期預(yù)準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)精確處理、繪圖處理以后，能得到地質(zhì)工作區(qū)域中的詳細(xì)畫面，并且在隨后的生產(chǎn)中這些畫面都將得到極大的應(yīng)用。

4.1 測量工序

工作組在得到項(xiàng)目數(shù)據(jù)和圖紙后，把所有的測線在地圖上展示排布，非常直觀，將深谷高山或難以攀登的山地準(zhǔn)確地標(biāo)注出來，提前做出物理點(diǎn)偏移設(shè)計(jì)，及時(shí)上報(bào)，在得到監(jiān)督部門的認(rèn)同后，工作組將進(jìn)行物理點(diǎn)的實(shí)際放樣工作。

4.2 HSE保障

HSE的管理工作，應(yīng)該貫穿所有的地質(zhì)物測采集過程，以確保地質(zhì)工作安全、順利、高效地進(jìn)行。當(dāng)測繪資料被測繪人員拿到之后，HSE管理人員按照被測量區(qū)域的地形地貌，提前編制HSE保障計(jì)劃，HSE保障的方法和方式，操作應(yīng)急預(yù)案等，以確保后續(xù)工作組的所有工作順利有序的開展。根據(jù)現(xiàn)場地形，HSE管理人員可以決定各種HSE保障裝置的使用，如車輛、通信站點(diǎn)、后勤保障點(diǎn)分布的位置等，以確保HSE管理沒有致命的缺陷。

4.3 放線檢波、激發(fā)工序

放線工作組拿到整理過的圖紙后，根據(jù)實(shí)際地形，事先指定放線檢波計(jì)劃，對車輛的安排進(jìn)行監(jiān)管，人員調(diào)動進(jìn)行監(jiān)督等。在車輛能夠通過的地方，可節(jié)省大量的人力物力，投入到難以移動的山谷、山脈等地中去，從而節(jié)約了有限的人力資源，提高生產(chǎn)效率。

激發(fā)工作組拿到測量工作組整理的數(shù)據(jù)后，可以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量，并能準(zhǔn)確地劃分地段。對于設(shè)備和人員的安置做到心里有數(shù)。提高生產(chǎn)效率，提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息，以滿足甲方的需求。

4.4 認(rèn)識與建議

無人機(jī)測繪系統(tǒng)和航空遙感技術(shù)，是現(xiàn)代化測繪工作的一個(gè)重要部分。它是用于測繪服務(wù)和石油勘探和開發(fā)的重要技術(shù)。這也是中國提高本國測繪能力的一個(gè)重要組成部分，尤其是在復(fù)雜的地表進(jìn)行測繪工作，如山區(qū)、濕地、水、城市等地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集時(shí)，在生產(chǎn)成本可以的情況下引無人機(jī)技術(shù)，以解決原始傳統(tǒng)的測繪方式帶來的弊端，可以了解當(dāng)?shù)氐淖钚滦畔ⅲ源_保人員和設(shè)備的安全，和生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。

5 良好的發(fā)展前景

目前，中國正處于一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，在各行各業(yè)中，對測繪的需求不斷增長，各個(gè)領(lǐng)域的規(guī)劃和建設(shè)的進(jìn)行，都和先進(jìn)的測繪技術(shù)的支持是分不開的，大力開展無人機(jī)航攝遙感技術(shù)推廣使用，是為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的最好措施，給領(lǐng)導(dǎo)的決策工作，提供支持和信息服務(wù)的重要工具，也是最佳和最快的方式。

簡單來說，進(jìn)行人機(jī)航攝遙感技術(shù)的推廣使用，是促進(jìn)測繪科技自主創(chuàng)新的重要舉措。隨著中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，未來無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用將有更為廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 何敬，李永樹，魯恒，等.無人機(jī)影像的質(zhì)量評定及幾何處理研究[J].測繪通報(bào)，2010（4）：22-35.