淺談無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工作中的應(yīng)用

徐巖

【摘 要】無(wú)人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)作為一項(xiàng)空間數(shù)據(jù)獲取的重要手段，憑借其自身機(jī)動(dòng)靈活、高效快速、成本低廉的優(yōu)勢(shì)，目前在國(guó)家基本比例尺地形圖測(cè)繪、空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)、地理信息數(shù)據(jù)快速獲取等方面已起到越來(lái)越重要的作用。本文簡(jiǎn)要談?wù)摕o(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工程中地形圖測(cè)量的應(yīng)用，并簡(jiǎn)單闡述無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的原理及其優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)可以高效、快速地完成煤田滅火工程中地形圖測(cè)繪的任務(wù)，在“短、平、快”的項(xiàng)目工程中凸顯出極大優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】無(wú)人機(jī)測(cè)量；煤田滅火工程測(cè)量；地形測(cè)量；應(yīng)用

一、前言

我國(guó)一個(gè)是富煤、貧油、少氣的國(guó)家，所以在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中煤炭資源仍起著非常重要的作用。煤炭資源自燃、煤田發(fā)生火災(zāi)的情況一直都存在，不僅會(huì)造成自然資源的流失、給國(guó)家?guī)?lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)污染大氣環(huán)境，毀壞國(guó)土資源，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的危害。因此煤田滅火工作是一項(xiàng)保護(hù)煤炭資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要的公益性事業(yè)，是一項(xiàng)功在當(dāng)代、利在千秋的偉業(yè)。本文對(duì)無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工程中地形圖測(cè)量的應(yīng)用談幾點(diǎn)粗淺的認(rèn)識(shí)。

二、無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)分析

（一）無(wú)人機(jī)測(cè)量系統(tǒng)組成

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量系統(tǒng)主要包括兩個(gè)組成部分，即硬件系統(tǒng)及其軟件系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)主要包括監(jiān)控系統(tǒng)、地面站設(shè)備、機(jī)載系統(tǒng)、航攝設(shè)備及其無(wú)人機(jī)系統(tǒng)幾個(gè)組成部分；軟件系統(tǒng)主要包括飛行控制、數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程監(jiān)控、攝影檢查以及航線規(guī)劃幾個(gè)部分。目前來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)主要包括的功能有：拍攝區(qū)段、獲取數(shù)據(jù)及其進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)能夠獲取更加精準(zhǔn)的測(cè)量點(diǎn)，保障測(cè)量與預(yù)先方案的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，其操作流程極為簡(jiǎn)便，適用于多種區(qū)段的測(cè)量工程中。

（二）無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的原理

無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的基本工作原理為光線的直線傳播及光線的空間交會(huì)，明確其三維坐標(biāo)，同時(shí)獲取具備代表性的能夠用于描述地形的數(shù)據(jù)信息，之后通過(guò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)錄入，以計(jì)算機(jī)分析及其處理所得數(shù)據(jù)，然后通過(guò)繪圖系統(tǒng)顯示原始地形中的地形圖，完成地形測(cè)繪的基本任務(wù)。無(wú)人機(jī)拍攝的單像片測(cè)圖原理即中心投影的透視變換，立體測(cè)圖的基本原理即幾何反轉(zhuǎn)。

三、無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工程中的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)

（一）無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工程中的應(yīng)用

煤田滅火工程現(xiàn)階段呈現(xiàn)出范圍廣、地形復(fù)雜、工期緊的特點(diǎn)，對(duì)測(cè)量工作提出了更高的要求。因此，借助新技術(shù)、新工藝來(lái)滿(mǎn)足煤田滅火工程任務(wù)重、時(shí)間短、質(zhì)量高的需要顯得極為迫切。無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)可貫穿應(yīng)用在煤田滅火工程整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程中。在短的時(shí)間內(nèi)能獲得最大的效果與利益，不僅表現(xiàn)在時(shí)間方面的優(yōu)勢(shì)，而且可以有效的提高數(shù)據(jù)的精確度，確保煤田滅火工作高效有序的開(kāi)展。以烏魯木齊縣名佳煤礦火區(qū)詳勘為例，本次采用的無(wú)人機(jī)為華測(cè)P550六旋翼機(jī)型，搭載索尼E500微單相機(jī)進(jìn)行拍攝，在測(cè)區(qū)內(nèi)布設(shè)6個(gè)控制點(diǎn)和5個(gè)檢查點(diǎn)，共布設(shè)15條航線，只利用一天的時(shí)間就完成了整個(gè)測(cè)區(qū)的航片拍攝和相控點(diǎn)的刺點(diǎn)工作，相比于傳統(tǒng)的全站儀和RTK地形圖測(cè)量方法，大大減少了外業(yè)工作的時(shí)間，提高了效率。經(jīng)過(guò)一周的時(shí)間進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和數(shù)字化成圖，共完成1.28km2的地形圖成圖工作，并建立出火區(qū)的三維模型。

（二）無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工程中體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)

1）測(cè)量的可辨識(shí)性高：無(wú)人機(jī)在低空飛行的情況下，能夠清晰識(shí)別煤田火區(qū)的地形情況，具有較高的可辨識(shí)性。能夠很好的彌補(bǔ)衛(wèi)星影像時(shí)相性不足的缺點(diǎn)，部分煤田火區(qū)沒(méi)有近期拍攝的衛(wèi)星影像，無(wú)法運(yùn)用衛(wèi)星影像來(lái)進(jìn)行地形圖數(shù)字化成圖的工作。

2）測(cè)量的靈活性：無(wú)人機(jī)的測(cè)量靈活性較為突出，煤田火區(qū)在山地、丘陵地區(qū)較多，在不方便測(cè)量人員進(jìn)入的火區(qū)中，無(wú)人機(jī)也可以正常實(shí)施測(cè)量工作，有效縮減了測(cè)量時(shí)間，間接縮減運(yùn)轉(zhuǎn)成本。相比于常規(guī)航空攝影技術(shù)受空域協(xié)調(diào)、起降場(chǎng)地選取、天氣等因素的影響較大，缺乏機(jī)動(dòng)快速能力，無(wú)人機(jī)測(cè)量的靈活性高也體現(xiàn)的非常明顯。

3）降低測(cè)量成本：相比于傳統(tǒng)的人工測(cè)量模式，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)可以高效、快速地完成煤田滅火工程中的測(cè)量任務(wù)，能夠縮短作業(yè)周期、減少人力投入、降低測(cè)量成本。

4）生成煤田火區(qū)的三維模型：1）在三維模型的基礎(chǔ)上，可以查明煤田火區(qū)的地形地貌，可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)量計(jì)算，對(duì)施工方案規(guī)劃起到很大的作用。2）可以查明地質(zhì)構(gòu)造，火區(qū)內(nèi)會(huì)有斷層、裂縫等的發(fā)育，部分可見(jiàn)，對(duì)于延伸較遠(yuǎn)的構(gòu)造可在模型中較完整的呈現(xiàn)，一定程度上可以減小滅火施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。3）變化對(duì)比，確定固定周期對(duì)火區(qū)進(jìn)行三維建模，幾個(gè)周期的模型進(jìn)行對(duì)比，查看變化，對(duì)于工程可考察施工進(jìn)度和效率。4）計(jì)算土方量，預(yù)計(jì)工程規(guī)模，利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影的建模，可以量測(cè)開(kāi)挖地點(diǎn)的距離、寬度及厚度，可以估算土方量的大小，預(yù)算工程的規(guī)模和難度。

四、結(jié)束語(yǔ)

煤田滅火工作是一項(xiàng)造福于人民的偉大事業(yè)，新疆“2016年-2025年煤田滅火工作的十年計(jì)劃”已獲得國(guó)家的批準(zhǔn)和支持，煤田滅火工作任務(wù)重時(shí)間緊，因此需要我們?cè)诿禾餃缁鸸ぷ髦幸倪M(jìn)工作方法，引用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)提高工作效率，無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)能很好的提高煤田滅火工程中測(cè)量工作的效率。但需要明確的是，現(xiàn)階段無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)仍然存在一定的局限性，隨著無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)的快速進(jìn)步，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)逐步完善其軟件及其硬件，不斷優(yōu)化測(cè)量流程，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)測(cè)量技術(shù)在煤田滅火工作中的規(guī)范發(fā)展。

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