淺談無人機(jī)航拍在勘查中的應(yīng)用

王 力

（安徽省煤田地質(zhì)局物探測量隊(duì)，安徽 宿州 234000）

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，人們對地質(zhì)工程的建設(shè)提出了較高的精度控制要求；要實(shí)現(xiàn)其測量標(biāo)準(zhǔn)的滿足，確保地質(zhì)工程建設(shè)質(zhì)量，在勘查實(shí)踐中就必須注重勘查技術(shù)的完善與創(chuàng)新。無人機(jī)航拍技術(shù)是一種現(xiàn)代化、高效化的外業(yè)勘查手段，其實(shí)現(xiàn)其在地質(zhì)勘查中的高質(zhì)量應(yīng)用對于勘查質(zhì)量把控具有重大影響，本文由此展開分析。

1 無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用原理

無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，飛行器、導(dǎo)航設(shè)備、高分辨率相機(jī)和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)是其功能實(shí)現(xiàn)的基本支撐[1]。就地質(zhì)勘查過程而言，勘查人員在無人機(jī)飛行器這一載體上，進(jìn)行高分辨率數(shù)字相機(jī)的搭載，然后在GNSS導(dǎo)航以及IMU的定姿模塊的引導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)了高空對地的有效拍攝。當(dāng)拍攝數(shù)據(jù)被上傳到計(jì)算機(jī)處理軟件時(shí)，云計(jì)算及云存儲(chǔ)手段的應(yīng)用，使得地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查導(dǎo)圖得以有效形成，其在優(yōu)化地質(zhì)勘查過程的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了勘查效率和質(zhì)量的有效提升，對于當(dāng)前地質(zhì)工程的建設(shè)具有重大指導(dǎo)。就應(yīng)用實(shí)踐來看，國土監(jiān)測、資源勘探、災(zāi)害勘查是無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用的基本領(lǐng)域。

2 無人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)勘查中的價(jià)值體現(xiàn)

地質(zhì)勘查是一項(xiàng)任務(wù)量較大、勘查過程復(fù)雜、干擾因素較多的系統(tǒng)實(shí)踐過程。傳統(tǒng)勘查過程中，其勘查的效率和質(zhì)量總體水平較低，且勘查費(fèi)用支出較大，對地質(zhì)工程的建設(shè)造成巨大影響。就實(shí)踐過程來看，進(jìn)行無人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用具有以下必要：其一，無人機(jī)航拍技術(shù)的設(shè)備結(jié)構(gòu)相對簡單，其在拍攝精度、拍攝效率、應(yīng)用成本等方面具有較為突出的優(yōu)勢，其為地質(zhì)勘查過程的開展提供了有效途徑。其二，與傳統(tǒng)地質(zhì)勘查過程相比，無人機(jī)航拍手段的操作較為便捷，其在快速升空、遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了大范圍快速化作用，有效的避免了地形、任務(wù)、天氣等因素對地質(zhì)勘查的影響，具有較高的靈活性。其三，在拍攝結(jié)構(gòu)處理上，無人機(jī)航拍技術(shù)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)勘查的現(xiàn)代化處理，其與現(xiàn)代社會(huì)信息化的發(fā)展趨勢相互耦合，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

3 無人機(jī)航拍系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

作為無人機(jī)航拍技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，無人機(jī)航拍系統(tǒng)的高質(zhì)量建設(shè)對地質(zhì)勘查過程具有重大影響，就應(yīng)用過程來看，信息采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是其結(jié)構(gòu)應(yīng)用的兩個(gè)基本組成部分。

（1）無人機(jī)航拍信息采集系統(tǒng)。無人機(jī)航拍信息采集系統(tǒng)是其地質(zhì)勘查實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，其包含了遙感平臺、飛行控制系統(tǒng)和地面監(jiān)控功能系統(tǒng)三個(gè)環(huán)節(jié)[2]。就遙感平臺而言，勘查人員將航空的數(shù)碼相機(jī)安裝在無人機(jī)上，然后在慣性測量技術(shù)、全球定位技術(shù)的指引下，實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)對其的快速取景拍攝。無人機(jī)航拍應(yīng)用過程中，航向控制、高度控制、航線間距控制等都是其重要的控制內(nèi)容，勘查應(yīng)用過程中，要實(shí)現(xiàn)這些勘查要點(diǎn)的系統(tǒng)把控，工作人員就必須在全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)飛行信號的快速定位，然后做好陀螺、加速度計(jì)等設(shè)備的系統(tǒng)管理，從而確保定點(diǎn)信息采集的有效實(shí)現(xiàn)。地面監(jiān)控處理中，便攜式計(jì)算機(jī)、監(jiān)控軟件、天線和電源等都是其重要的設(shè)備支撐，勘查人員只有在規(guī)范操作地面監(jiān)控系統(tǒng)，保證其參數(shù)設(shè)置合理的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)地面監(jiān)控與遙感平臺、飛行控制系統(tǒng)的高效聯(lián)系，才能確保信息采集的科學(xué)合理，從而為后續(xù)的信息處理和勘查結(jié)果應(yīng)用提供有效保證。

（2）無人機(jī)遙感信息處理系統(tǒng)。無人機(jī)遙感信息處理是對航拍圖片的數(shù)學(xué)分析過程，其處理的精確度直接決定了地質(zhì)勘查的整體質(zhì)量[3]。在信息處理系統(tǒng)中，作業(yè)人員必須注重以下兩個(gè)環(huán)節(jié)的保證：其一，在遙感相片處理中，勘查人員應(yīng)對相片的質(zhì)量進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)模糊相片及錯(cuò)誤相片信息的有效去除，同時(shí)，進(jìn)行航拍相片重合參數(shù)的有效校正，對航拍信息進(jìn)行完成度還預(yù)案，此外，確保照片預(yù)處理的合理規(guī)范，從而為后期地質(zhì)地圖的構(gòu)建提供有效保證。其二，注重空中三角測量系統(tǒng)的有效構(gòu)建。具體而言，空中三角測量系統(tǒng)是遙感信息處理的關(guān)鍵所在，只有確保影像間連接點(diǎn)的布局、像控點(diǎn)量測、平差計(jì)算空三加密的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，才能確保三維立體模型的有效構(gòu)建，并在核線影像生成的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)勘查結(jié)果的有效處理和應(yīng)用。

4 無人機(jī)航拍在地質(zhì)勘查中的具體應(yīng)用

新時(shí)期，無人機(jī)航拍技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，其有效的優(yōu)化人們地質(zhì)勘查的作業(yè)形態(tài)，對于勘查的質(zhì)量和效率具有重大影響。應(yīng)用過程中，要確保航拍應(yīng)用的規(guī)范化、質(zhì)量化，勘查人員就必須注重以下要點(diǎn)把控。

（1）合理規(guī)劃航拍線路和范圍。無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用過程中，其正常狀態(tài)下的飛行時(shí)間在一個(gè)小時(shí)以內(nèi)，并且無人機(jī)起飛和降落會(huì)花費(fèi)一定的實(shí)踐，因此，用于實(shí)際拍攝的實(shí)踐不會(huì)超過50min。實(shí)踐過程中，勘查人員應(yīng)結(jié)合具體的拍攝時(shí)間，進(jìn)行航拍路線和范圍的有效確定，從而在確保航拍內(nèi)容全面的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)航拍設(shè)備的有效保護(hù)。需要注意的是在航線及航拍范圍控制過程中，其不僅要組好飛行標(biāo)志的設(shè)置，更要對無人機(jī)的飛行速度、角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而確保航拍流程的控制合理。

（2）嚴(yán)格設(shè)立測量區(qū)控制網(wǎng)。地質(zhì)勘查是一個(gè)精度要求較高的系統(tǒng)實(shí)踐過程，實(shí)踐過程中，要確保其勘查結(jié)果控制的合理化，作業(yè)人員就必須對其控制網(wǎng)體系的建設(shè)進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范。具體而言，勘查所需的地圖大小是其控制網(wǎng)設(shè)置的主要依據(jù)，勘查人員應(yīng)在其基礎(chǔ)上，進(jìn)行三維坐標(biāo)體系的有效構(gòu)建，同時(shí)早坐標(biāo)方式的應(yīng)用下，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域點(diǎn)對應(yīng)訪問的合理表述。同時(shí)，確保航拍儀器對焦控制、影像重疊控制及偏離控制的合理化；最后，在優(yōu)化航拍數(shù)據(jù)處理模式的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)勘查控制體系的高效建立，從而保證地質(zhì)勘查工作的整體效率和質(zhì)量。

（3）精確進(jìn)行勘查數(shù)據(jù)處理。靈活性、精確性是無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用的重要特征?？辈閿?shù)據(jù)處理過程中，地質(zhì)勘查人員應(yīng)在無人機(jī)設(shè)備應(yīng)用的基礎(chǔ)上，進(jìn)行高度匹配的計(jì)算設(shè)備應(yīng)用，然后在DSM自動(dòng)提取的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)影像重疊的高效處理，完成三維地表模型繪制。另外，需要注意的是，為確保數(shù)據(jù)處理精度的控制合理，勘查人員應(yīng)將勘查結(jié)果和原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效對比，并在航拍驗(yàn)證、數(shù)據(jù)校正的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)航拍勘查質(zhì)量的有效提升。

5 結(jié)論

無人機(jī)航拍技術(shù)對于地質(zhì)勘查的質(zhì)量控制具有重大影響。工程實(shí)踐中，勘查人員只有在明確無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用原理及優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，掌握其系統(tǒng)的構(gòu)件組成，并做好勘查過程內(nèi)容的具體應(yīng)用。才能確保無人機(jī)航拍技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量的提升，進(jìn)而推動(dòng)地質(zhì)勘查工程的進(jìn)一步發(fā)展。