不同類型無人機在新疆南疆地區(qū)進行自然資源調(diào)查效果的對比研究

李磊 張濤 王玉紅 趙亮 李鵬飛 吳春偉 葛浩 陳德本

（①新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊 庫爾勒841000②新疆則泰盛業(yè)電子科技發(fā)展有限公司 烏魯木齊830000③巴州新礦測繪有限責任公司 庫爾勒 841000）

0 引言

無人機全稱“無人駕駛飛行器”，利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。它涉及傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、智能控制技術(shù)以及航空動力推進技術(shù)等，是信息時代高技術(shù)含量的產(chǎn)物。隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機已經(jīng)涉足影視制作、農(nóng)業(yè)植物保護、地質(zhì)勘查、電力檢查、測繪、安全、后勤、醫(yī)療、外賣等領(lǐng)域。隨著科技的發(fā)展，無人機將會應(yīng)用到越來越多的場景中，發(fā)展勢頭不可阻擋。

1 研究的目的

南疆地區(qū)是國家深度貧困地區(qū)之一，地廣人稀，地質(zhì)勘查、自然環(huán)境調(diào)查較為困難，脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興任務(wù)艱巨，近年來隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，我們也將無人機航空攝影技術(shù)在南疆地區(qū)開展自然資源相關(guān)的應(yīng)用，提升了自然資源綜合調(diào)查效率。但目前無人機種類較多，很難一種無人機就滿足自然資源環(huán)境調(diào)查所有場景的應(yīng)用。比如：目前市場上大型的油機，適合大面積長航時的飛行，但是對于高海拔區(qū)域作業(yè)較為困難；市場上小型電機，很難滿足長航時，大范圍的作業(yè)，但是可以滿足各類海拔的需求，針對于南疆地區(qū)的自然環(huán)境和工作情況，作者對目前主流無人機性能和實際飛行情況進行了對比研究，便于大家參考。

2 飛行區(qū)的選擇

本次飛行區(qū)均在新疆南疆地區(qū)，共選取了6個典型的工作區(qū)，阿爾金山3個區(qū)，昆侖山3個區(qū)，其中克州1 個飛行區(qū)，和田3 個飛行區(qū)，阿爾金山2 個飛行區(qū)，調(diào)查類型包含了地質(zhì)勘查、航空攝影測量、地質(zhì)災害調(diào)查、勘界立標航拍，航測飛行使用了電機和油機兩種，飛行高度2880 米至6570 米不等，分別是克州馬爾坎蘇錳礦、阿爾金山卡魯巧卡一帶、阿爾金山鴨子達坂、和田策勒縣恰哈鄉(xiāng)介格塔勒村、和田策勒縣恰哈鄉(xiāng)介格塔勒村、和田民豐縣黑石北湖。

3 無人機的選擇

針對在南疆地區(qū)所選的6個典型的工作區(qū)，本次也分別選取了6 個不同類型的無人機，選取電機4架，型號分別為御1Pro、精靈4RTK、M600 Pro、橫空6；選取油機2架，分別是縱橫CW-20、CW-30。

御1Pro 無人機，電機，四旋翼小型無人機，重量輕，方便攜帶；精靈4RTK 無人機，電機，四旋翼無人機，自帶地面站，可進行航線規(guī)劃，重量一般，不太方便攜帶；M600Pro 無人機，八旋翼，重量較重，屬于大型多旋翼無人機，可以更換負載，不易攜帶；橫空6，電機，是一款固定翼無人機，可進行高海拔作業(yè)飛行。

CW-20 無人機是成都縱橫出的一款油機，續(xù)航時間較長，只能進行較低海拔飛行，載重相對較輕，只能搭載單鏡頭相機；CW-30無人機，也是成都縱橫出的一款油機，續(xù)航時間較長，也只能進行較低海拔飛行，載重相對較重，能搭載5拼相機，開展傾斜攝影工作。

4 巡航高度對比

根據(jù)所選的工作區(qū)域，針對調(diào)查的類型，選取了不同類型的無人機，進行了相應(yīng)的工作，實測了各類型無人機的巡航高度，整理成如表1，方便對比。

表1 不同區(qū)域不同類型無人機最大巡航高度對比表

針對克州馬爾坎蘇錳礦、阿爾金山卡魯巧卡一帶開展了地質(zhì)勘查的無人機航測工作，兩個區(qū)海拔均較高，卡魯巧卡用油機CW-20 作業(yè)，搭載單目相機，由于是油機，工作區(qū)海拔較高，并沒有很好的完成該項目的任務(wù)，在馬爾坎蘇錳礦，改用電機橫空6，最高巡航高度到達了6570 米，解決了高海拔油動無人機缺氧的問題，很好的完成了任務(wù)。在策勒縣開展了2 處地質(zhì)災害調(diào)查的無人機航測，分別使用了CW-30 無人機和M600Pro 無人機，CW-30 是油動固定翼無人機，無人機負載大，搭載5拼相機，進行三維傾斜攝影工作，效率極高，但是實測最大巡航高度只有2979米，只能在山前丘陵區(qū)開展工作；M600Pro無人機，搭載3 拼相機，進行三維傾斜攝影作業(yè)，負載小，續(xù)航短，實測巡航高度最大只有2880 米，不適合大面積作業(yè)。在民豐縣黑石北湖一帶的藏北區(qū)域，使用精靈4RTK 無人機進行取土場和砂石料廠的航測工作，無人機實測最大巡航高度達到了5337米，且不是極限高度，針對于地質(zhì)項目的小型礦山，使用該無人機效率非常高，便于攜帶，便于使用，不受海拔限制。

5 結(jié)論建議

本次對比研究工作，選擇了南疆有代表性的阿爾金山、昆侖山、藏北的低、中、高海拔區(qū)作為試驗點，并進行了實地的地質(zhì)勘查、地質(zhì)災害調(diào)查、勘界航拍、航空攝影測量的工作，認為大型油機不適合南疆地區(qū)的山區(qū)作業(yè)，僅適合于丘陵區(qū)、平原區(qū)、盆地區(qū)作業(yè)。在地質(zhì)勘查、地質(zhì)災害調(diào)查中，一定要選取具有高海拔、長航時的電機開展工作，對于零星的勘查工作，選區(qū)方便攜帶的小型無人機，可滿足高海拔、易攜帶的需求，提高工作效率。在南疆地區(qū)，不建議購買大型多旋翼無人機（電機）開展工作，不易攜帶，工作效率低，續(xù)航短，巡航高度低，都制約了其在南疆的使用。