崔志強(qiáng)，胥值禮，李軍峰，李 飛，高衛(wèi)東

(中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000)

無人機(jī)航空物探技術(shù)研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀與展望

崔志強(qiáng)，胥值禮，李軍峰，李 飛，高衛(wèi)東

(中國地質(zhì)科學(xué)院 地球物理地球化學(xué)勘查研究所，廊坊 065000)

缺少飛行平臺是目前我國進(jìn)行復(fù)雜地形條件下物探數(shù)據(jù)獲取的主要瓶頸之一，而無人機(jī)作為一種成本低、操作靈活、無人員傷亡危險的空中移動探測平臺，正好滿足高效率資源勘查的需要。近年來，國內(nèi)、外航空物探飛行平臺從傳統(tǒng)的有人機(jī)向無人機(jī)發(fā)展已經(jīng)取得了一定成果。這里分別介紹了國內(nèi)、外無人機(jī)航空物探研發(fā)及應(yīng)用現(xiàn)狀，以及國內(nèi)自主技術(shù)的無人機(jī)航空物探應(yīng)用成果，分析了目前無人機(jī)航空物探存在的主要優(yōu)勢及不足，并對無人機(jī)航空物探的發(fā)展前景進(jìn)行了分析與展望。

無人機(jī)； 航空物探； 發(fā)展現(xiàn)狀

0 前言

“無人機(jī)”是“無人駕駛飛機(jī)(UAV)”的簡稱，是利用無線電遙控設(shè)備和自備程序控制裝置操縱的、不載操作人員的空中飛行器，采用空氣動力為飛行器提供所需的升力，能夠自動飛行或遠(yuǎn)程控制引導(dǎo)。隨著無人機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，出現(xiàn)了多種類型，如固定翼無人機(jī)、旋翼無人機(jī)、飛艇及撲翼無人機(jī)。通過整合這些無人機(jī)平臺及各種專業(yè)儀器設(shè)備，形成新型的探測或測量技術(shù)，已廣泛應(yīng)用到自然災(zāi)害預(yù)防與處理、農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測、林業(yè)資源監(jiān)測、科學(xué)觀測、公安邊防、海事、電力等多個領(lǐng)域[1-3]，其中應(yīng)用最為廣泛成熟的是無人機(jī)航拍技術(shù)。

無人機(jī)航空物探是無人機(jī)與航空物探儀器設(shè)備有機(jī)結(jié)合形成的航空物探技術(shù)的一個新興分支，國內(nèi)、外對此的研究均處于起步階段。由于無人機(jī)航空物探系統(tǒng)體積小、重量輕、生產(chǎn)成本低、多種起降方式等特點，可以在復(fù)雜地形環(huán)境執(zhí)行繁瑣的、重復(fù)性很高的飛行測量工作，最重要的是不會因超低空飛行事故造成人員傷亡[4-5]。因此無人機(jī)航空物探技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，日益受到世界各航空地球物理廠商或單位的廣泛關(guān)注。

1 國外進(jìn)展

著眼于無人機(jī)航空物探技術(shù)的上述優(yōu)勢，進(jìn)入21世紀(jì)后，國際上多個發(fā)達(dá)國家開展了無人機(jī)航空物探裝備技術(shù)的研發(fā)工作,部分已進(jìn)行10余年，取得了顯著的成果[6-10]。依照時間先后順序，國外大致有以下幾個主要系統(tǒng)。

1)2003年，英國Magsurvey公司最早開展此方面研究，研發(fā)的PrionUAV航空磁測系統(tǒng)，采用的無人機(jī)為Prion型，翼展3 m，起飛重量30 kg，采取彈射起飛，撞網(wǎng)收回，巡航速度90 km/h；攜帶1個銫光泵磁力儀(Cs-3)、1個激光高度計、實時DGPS和1個3軸磁通門磁力儀，系統(tǒng)采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平2 pT，開展過小范圍的航磁測量。

2)2004年，荷蘭Fugro公司在Insitu公司的協(xié)助下，改裝了掃描鷹無人機(jī)Georanger-I型，翼展3 m，起飛重量近18 kg，巡航速度100 km/h，續(xù)航時間最大15 h，測控范圍200 km，最低飛行高度100 m，采取彈射起飛，撞網(wǎng)收回；推出了集成銫光泵磁力儀(Cs-3)的高精度無人機(jī)航空磁力測量系統(tǒng)，系統(tǒng)采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平2 pT，并在2004年-2005年在渥太華附近進(jìn)行了地質(zhì)勘查，共完成了約14 000 km的測量工作，實測總精度1.5 nT。

3)2005年，加拿大萬能翼地球物理公司，利用Venturer型無人機(jī)，翼展4 m，巡航速度70 km/h，續(xù)航時間10 h，測控范圍100 km，采用輪式自主起飛降落；集成銫光泵磁力儀(Cs-3)形成無人機(jī)航磁系統(tǒng)，系統(tǒng)采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平2 pT，該無人機(jī)航磁系統(tǒng)在加拿大北極地區(qū)開展了油氣勘探為目的的多次測量，隨后礦產(chǎn)勘探公司應(yīng)用該系統(tǒng)在溫哥華島進(jìn)行了4 000 km的調(diào)查。同年芬蘭STUK 赫爾辛基的放射及核能安全委員會成功研發(fā)了Patria mini UAV 無人機(jī)放射性監(jiān)測系統(tǒng)，采用的ADS 95型無人機(jī)，翼展5.7 m，起飛重量285 kg，巡航速度240 km/h，續(xù)航時間6 h，采用氣動彈射起飛、輪滑自主降落；搭載的是GM NaI CZT航空伽瑪能譜儀，主要用于核污染監(jiān)測。

4)2009年-2012年，加拿大卡爾頓大學(xué)研發(fā)了Geosurv無人機(jī)航磁系統(tǒng)，2013年開展了測量飛行試驗。2010年德國MGT公司利用無人直升機(jī)MD4-1000型，起飛重量4.8 kg，搭載小型化磁通門磁力儀，最低飛行高度5 m，用于UXO及滑坡探測。2012年，日本發(fā)展了多款基于無人直升機(jī)平臺的航磁系統(tǒng)，應(yīng)用靈活，特別適用于小區(qū)域大比例尺航磁精細(xì)測量。2013年德國公司研發(fā)的無人機(jī)航空物探MGT.UAS(磁/電)系統(tǒng)問世。

總體而言，國外的無人機(jī)航磁技術(shù)較成熟，在固定翼飛機(jī)上搭載并集成高精度磁力儀，少數(shù)采用了無人直升機(jī)，多為小型無人機(jī)平臺的航磁系統(tǒng)，起飛重量多在幾～幾十公斤之間，系統(tǒng)噪聲水平達(dá)2 pT。僅芬蘭進(jìn)行了無人機(jī)航空放射性技術(shù)的研究，尚未有用于地質(zhì)勘查的相關(guān)報道。這些無人機(jī)航空物探系統(tǒng)在礦產(chǎn)勘查、UXO探測、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域開展了試驗或應(yīng)用，取得了較好的效果。

2 國內(nèi)研究進(jìn)展

國內(nèi)的無人機(jī)航空物探研究雖起步較晚，但進(jìn)步很快。先后有中船重工第七一五研究所(中船重工715所)、中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所(中科院遙感所)、中國國土資源航空物探遙感中心(航遙中心)、中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所(物化探所)等單位開展了基于固定翼或直升機(jī)的無人機(jī)航磁測量技術(shù)的研究工作，部分自主技術(shù)的無人機(jī)航磁系統(tǒng)各項指標(biāo)已達(dá)到國際水平[11-13]。

1)2008年，中船重工715所最早開始了基于無人直升機(jī)平臺的無人直升機(jī)航磁系統(tǒng)研究，采用的是V750無人直升機(jī)，最大起飛重量757 kg，最大載荷80 kg，巡航速度145 km/h，續(xù)航時間4 h，垂直起降，升限3 000 m；搭載氦光泵磁力儀(GB-10)，采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平10 pT，尚未見應(yīng)用測量工作。

2)2009年，中科院遙感所利用航模型無人機(jī)，翼展3.5 m，起飛重量30 kg，采用輪式自主起降。集成氦光泵磁力儀(GB-10)，采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平10 pT；完成了4 000 km的應(yīng)用測試。

3)2011年，航遙中心采用愛生ASN-216型無人機(jī)(圖1)，該無人機(jī)翼展3.2 m，起飛重量25 kg，巡航速度60 km/h～90 km/h，續(xù)航時間6 h，測控范圍40 km、任務(wù)載荷4 kg，最大升限5 000 m，采用輪式自主起降方式；搭載氦光泵磁力儀(HC2000)，該航磁系統(tǒng)為高空無人機(jī)航磁探測系統(tǒng)，已完成高空試飛，尚未開展測量工作，目標(biāo)是著力為深部地質(zhì)構(gòu)造研究和高海拔地區(qū)航磁地質(zhì)調(diào)查工作服務(wù)。

4)2013年，受中國地質(zhì)調(diào)查局委托，物化探所啟動了無人機(jī)航磁測量系統(tǒng)的研究工作。在中國航天空氣動力技術(shù)研究院(簡稱航天院)的協(xié)助下，基于航天院自主研發(fā)的彩虹-3型中型無人機(jī)平臺(國產(chǎn)CH-3中型無人機(jī))，翼展8 m，商載160 kg，續(xù)航能力達(dá)12 h，巡航速度180 km/h，低空飛行高度100 m，測控范圍200 km，測控精度±5 m，采用輪式滑跑起降，是一款商載能力較強(qiáng)且兼顧靈活性的平臺。物化探所在較短的時間內(nèi)，突破了無人機(jī)改裝與系統(tǒng)集成、超低空自主導(dǎo)航及飛行控制、航磁儀遠(yuǎn)程測控、無人機(jī)磁補(bǔ)償?shù)榷囗楆P(guān)鍵技術(shù)。成功將CS-VL高精度銫光泵磁力儀和AARC510航磁數(shù)據(jù)收錄及補(bǔ)償器搭載于CH-3國產(chǎn)無人機(jī)平臺上，集成了國內(nèi)首套基于長航時中型無人機(jī)的航空磁測系統(tǒng)，系統(tǒng)采樣率10 Hz，靜態(tài)噪聲水平2 pT。同時，在該CH-3型無人機(jī)航磁平臺的基礎(chǔ)上，核工業(yè)航測遙感中心(簡稱核航遙)與物化探所進(jìn)一步對平臺進(jìn)行優(yōu)化，成功集成了NaI(Tl)晶體，體積：4″×4″×16″，分辨 率8.5%，峰飄小于±1道，通道256、512道可選，測量范圍20 KeV～3 000 KeV，采樣率1 Hz。至此，形成了國內(nèi)外首套無人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測量系統(tǒng)，并在我國東北、西北地區(qū)分別完成了應(yīng)用試驗和試生產(chǎn)測量，累計完成測線13 000 km，航磁實測補(bǔ)償精度1.65 nT，取得了滿足現(xiàn)行航磁、航放工作技術(shù)規(guī)范要求的高質(zhì)量試驗數(shù)據(jù)，標(biāo)志著國內(nèi)自主技術(shù)的無人機(jī)航空物探(磁/放)綜合站研制取得初步成功。并且物化探所在現(xiàn)有固定翼時間域航空電磁系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，正開展基于大型無人機(jī)平臺的無人機(jī)航空電磁系統(tǒng)(時間域)預(yù)研究工作，提出了操作性強(qiáng)的設(shè)計方案，預(yù)示不久自主技術(shù)的無人機(jī)航空電磁系統(tǒng)將問世，進(jìn)一步拓展和完善了無人機(jī)航空物探綜合勘查技術(shù)。

圖1 ASN-216型無人機(jī)航磁系統(tǒng)(來自網(wǎng)絡(luò))Fig.1 The ASN-2016 UAV-brone aeromagneticsurvey system(from internet)

圖2 國產(chǎn)CH-3型無人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測量系統(tǒng)Fig.2 The home-made CH-3 UAV-brone aerogeophysics(magnetic and radiometric)survey system

3 自主技術(shù)無人機(jī)航空磁測系統(tǒng)應(yīng)用效果

由物化探所牽頭，協(xié)同航天院和核工業(yè)聯(lián)合研制的彩虹CH-3型無人機(jī)航空物探(磁/放)綜合測量系統(tǒng)(圖2)分別在黑龍江多寶山地區(qū)和新疆克拉瑪依完成了面積性綜合勘查測量任務(wù)，取得了高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)資料。

2013年運用該系統(tǒng)在多寶山礦區(qū)完成了200 km2的飛行測量工作，完成測線2 000 km，平均飛行高度120 m，飛行速度160 km/h。航磁補(bǔ)償精度為0.054 nT，航測數(shù)據(jù)調(diào)平前總精度2.5 nT，調(diào)平后總精度1.77 nT。圖3為在該礦區(qū)CH-3無人機(jī)與Y12固定翼航磁△T渲染對比圖，從圖件顯示的細(xì)節(jié)來看，本次CH-3型無人機(jī)航磁測量資料與同期開展的Y12型固定翼航測成果相當(dāng)。在本次試驗中僅用3個架次就完成了全部測量任務(wù)，并且首次成功實現(xiàn)了航空物探的夜間測量作業(yè)，這是國內(nèi)航空物探首次嘗試，極大程度地提高了飛行效率，降低了飛行成本[14]。夜間測量磁日變及地面干擾小，非常有利于獲取高質(zhì)量的航磁測量原始數(shù)據(jù)。并且從導(dǎo)航定位情況來看，無人機(jī)系統(tǒng)由計算機(jī)程序控制，能夠嚴(yán)格的按設(shè)計測線飛行，大大提高了導(dǎo)航定位能力，飛行姿態(tài)更穩(wěn)定。此次試驗取得了良好的應(yīng)用效果，標(biāo)志著我國首次實現(xiàn)無人機(jī)航空物探面積性測量工作取得圓滿成功。

圖3 多寶山Y(jié)12固定翼與彩虹-3無人機(jī)航磁測量成果對比圖Fig.3 The comparsion of result data between Y12 fixed wing and Ch-3 UAV-borne aeromagnetic survey system at DBS(a)固定翼航磁；(b)彩虹-3無人機(jī)航磁勘查

2014年進(jìn)一步對該無人機(jī)航磁系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，并在新疆克拉瑪依完成了2 500 km2的測量任務(wù)，僅用了13個飛行架次，共實際完成測線11 600 km。該區(qū)地形復(fù)雜，屬中—低山區(qū)，海拔最低400 m，最高1 500 m，相對落差達(dá)到1 100 m，地形切割較劇烈。為了克服惡劣地形對無人機(jī)飛行的影響，物化探所研發(fā)了基于高精度DEM數(shù)據(jù)的三維航跡規(guī)劃模塊，掌握了復(fù)雜地形條件下的飛行控制技術(shù)，成功實現(xiàn)超低空地形跟隨飛行和人機(jī)交換控制飛行，有效地克服了復(fù)雜地形的影響，降低了飛行高度，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量，突破了無人機(jī)在航空物探應(yīng)用在復(fù)雜山區(qū)中的超低空飛行測量的技術(shù)瓶頸。最終航磁補(bǔ)償精度達(dá)到了0.02 nT，實際測量總精度為1.2 nT，大大優(yōu)于現(xiàn)行航空磁測技術(shù)規(guī)范中補(bǔ)償精度≤0.08 nT，總精度≤3 nT的要求。數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯優(yōu)于同期Y12型固定翼航磁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量(圖4)。

圖4 克拉瑪依Y12固定翼與彩虹-3無人機(jī)航磁測量成果對比圖Fig.4 The comparsion of result data between Y12 fixed wing and Ch-3 UAV-borne aeromagnetic survey system at KLMY(a)固定翼航磁；(b)彩虹-3無人機(jī)航磁勘查

目前，該套自主技術(shù)的中型無人機(jī)航磁系統(tǒng)在新疆塔里木盆地開始了新的應(yīng)用示范工作—無人機(jī)航磁油氣資源調(diào)查示范。測區(qū)位于盆山結(jié)合地帶，既有沙漠復(fù)雜的氣候環(huán)境和基本無地形圖參考的變化沙漠地形，也有相對高差達(dá)3 000 m的盆緣高山。為了能順利的完成測量覆蓋任務(wù)，并獲取高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)，項目組在充分利用無人機(jī)自主導(dǎo)航飛行的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了三維航跡規(guī)劃和飛行仿真模塊，通過計算并添加飛行關(guān)鍵控制點的方式，解決了無人機(jī)在飛行過程中超視距預(yù)判斷能力不足的問題，使每架次飛行都能在保證安全的前提下，盡可能獲取更高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)在測區(qū)已完成數(shù)萬公里的測線任務(wù)，原始數(shù)據(jù)質(zhì)量能夠達(dá)到規(guī)范要求。該示范工作預(yù)期將完成200 000 km，在項目實施過程中不斷發(fā)現(xiàn)和解決無人機(jī)航磁系統(tǒng)存在的問題，為無人機(jī)航空物探技術(shù)未來廣泛應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

4 現(xiàn)有無人機(jī)航空物探系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足

4.1 主要優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的有人駕駛飛機(jī)的航空物探系統(tǒng)相比較，基于無人機(jī)平臺的航空物探技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)能最大限度地保障人員安全。由于無人機(jī)在飛行過程中沒有搭載控制飛行員，不會因復(fù)雜地形、惡劣氣候環(huán)境、飛控人員疲勞、機(jī)械故障等因素造成人員傷亡的情況，降低了作業(yè)風(fēng)險。

2)大大提高了工作效率，一組地面飛控人員可以同時控制、操作多架無人機(jī)協(xié)同工作，無人機(jī)一個架次最長可飛行10 h以上，提高了工作效率。而有人機(jī)往往每架飛機(jī)需要2名飛行員，多名地面保障人員，才能順利開展工作，一個架次最長飛行4 h左右。

3)生產(chǎn)成本更低。無人機(jī)大多使用普通汽油即可工作，并且燃油經(jīng)濟(jì)性很高，以彩虹Ⅲ無人機(jī)為例，使用普通97#汽油，平均油耗約為15 L/100 km，而無論是有人駕駛的固定翼或直升機(jī)，必須使用航空煤油，小松鼠B3型直升機(jī)平均油耗多在80 L/100 km以上，Y12固定翼飛機(jī)更是高達(dá)120 L/100 km以上，成本高昂。

4)更精準(zhǔn)地飛行控制。有人駕駛飛機(jī)長時間超低空飛行作業(yè)的勞動強(qiáng)度非常大，飛行員很難保持高精度航跡、航向和飛行高度。同時，因不同飛行員的飛行技能、經(jīng)驗不同，在開展作業(yè)時其飛控質(zhì)量也存在很大差異，這就造成航空物探的數(shù)據(jù)質(zhì)量很差，給后期數(shù)據(jù)處理和資料解釋造成影響。而無人機(jī)能夠在飛控電腦和飛控人員的控制下，按照事先規(guī)劃好的航線自主飛行測量，偏航及飛行高度保持能力等遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)有人駕駛飛機(jī)，不會因疲勞或駕駛經(jīng)驗不足造成飛行質(zhì)量下降。

5)可在夜間工作。相比有人駕駛的飛機(jī)靠飛行員目視駕駛，無人機(jī)使用無線電設(shè)備完成自主飛行。因此，無人機(jī)航磁系統(tǒng)可在夜間實施測量，獲取的物探測量數(shù)據(jù)質(zhì)量可大幅提高。

4.2 尚不完善之處

無人機(jī)航空物探作為一類新型的航空物探應(yīng)用技術(shù)，航空物探設(shè)備與無人機(jī)的整合、集成尚不成熟，無人機(jī)航空物探系統(tǒng)在飛行試驗、試生產(chǎn)、應(yīng)用示范中還存在以下一些問題：

1)無人機(jī)及飛控技術(shù)方興未艾。目前歐美等部分發(fā)達(dá)國家的無人機(jī)技術(shù)較為先進(jìn)，特別是用于軍事技術(shù)的無人機(jī)及飛控技術(shù)。而我國無人機(jī)技術(shù)雖然發(fā)展較早，但由于歷史及政策原因，在國際上還屬于第二梯隊，尤其與美國、以色列等無人機(jī)發(fā)展先進(jìn)國家相比，至少還存在20年的差距?，F(xiàn)今國內(nèi)先進(jìn)的中、大型無人機(jī)的部分關(guān)鍵技術(shù)或零部件仍然依賴進(jìn)口，使制造和維護(hù)成本過高，大大影響了無人機(jī)的廣泛應(yīng)用。

2)地形適應(yīng)性能尚需提高。目前較先進(jìn)的無人機(jī)系統(tǒng)能夠在地形條件較好的情況下沿地形自主低空飛行(200 m以內(nèi))，但在切割深較大的中、高山區(qū)，無人機(jī)尚不完全具備超視距預(yù)判斷和預(yù)操作能力，特別是在超出雷達(dá)高度測量范圍時，無人機(jī)的飛行就變得非常危險，嚴(yán)重影響無人機(jī)在復(fù)雜地形條件下的應(yīng)用，特別是固定翼型無人機(jī)。

3)運營成本較高。目前無人機(jī)航空物探的作業(yè)成本現(xiàn)在約為載人機(jī)航空物探的80%左右，主要是由于無人機(jī)的操作、維護(hù)人員相對較多，配件昂貴，不利于運行成本的控制。以國內(nèi)彩虹-3無人機(jī)為例，地面飛控，維護(hù)、綜保等人員約15人左右，雖然不需要花費高價聘請飛行員，但眾多的地面人員也提高了運營成本。

4)安全飛行有待進(jìn)一步提高。無人機(jī)起降有多種，中大型無人機(jī)主要采用成功率較高的輪式自主起降(如彩虹-3無人機(jī))，而一些中小型無人機(jī)多采用彈射起飛撞網(wǎng)或傘降回收，成功率太低，一旦回收失敗，無人機(jī)將硬著陸，不僅會造成無人機(jī)本身的損壞，機(jī)載的昂貴航空物探設(shè)備也難以保障，不可預(yù)期的風(fēng)險成本大大增加。

5 無人機(jī)航空物探技術(shù)展望

隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，我國現(xiàn)有資源已經(jīng)很難滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需求，所以迫切需要尋找新的礦產(chǎn)資源。我國地域遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜，很多有用的礦產(chǎn)資源大多分布在人跡罕至的山區(qū)、峽谷、荒漠等區(qū)域。由于山區(qū)地形復(fù)雜，交通不便甚至沒有交通，導(dǎo)致地面物探工作往往很難開展。而無人機(jī)作為一種成本低、操作靈活、無人員傷亡危險的高效空中移動探測平臺，正好滿足高效率資源勘查的需要，正越來越受到重視，無人機(jī)航空物探技術(shù)在技術(shù)水平與調(diào)查能力等方面將得到快速的發(fā)展。

1)無人機(jī)本身就是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，任何一部分出現(xiàn)問題，都會影響無人機(jī)航空物探的應(yīng)用效果。因此提高無人機(jī)續(xù)航時間、飛行控制和任務(wù)管理智能化、任務(wù)載荷重量等，特別是提高先進(jìn)無人機(jī)的國產(chǎn)化、降低使用維護(hù)成本，是無人機(jī)能否成為廣泛應(yīng)用于地球物理探測平臺的一個重要因素。

2)適合極端復(fù)雜地形的無人機(jī)航空物探系統(tǒng)將得到快速發(fā)展?，F(xiàn)應(yīng)用較成熟的飛行平臺是固定翼無人機(jī)，以輪式自主起降居多，地形適應(yīng)性差，對起降場地要求高，適合開展大面積的物探掃描工作。隨著中大型無人直升機(jī)技術(shù)的不斷成熟和成功試飛，由于其具有直升機(jī)的慢速、懸停、大角度轉(zhuǎn)彎、對起降場地要求低等特性，特別適合在地形復(fù)雜的山區(qū)開展小面積大比例尺航空物探精細(xì)測量，更適應(yīng)我國礦產(chǎn)資源主產(chǎn)區(qū)的地形環(huán)境特點。與有人直升機(jī)相比，也能大大降低勘查成本、提高效率，必將得到快速發(fā)展。

3)隨著民用中大型先進(jìn)無人機(jī)平臺的成熟，無人機(jī)航空物探也將向著多參數(shù)的綜合系統(tǒng)發(fā)展?；诖笮蜔o人機(jī)的航空電磁測量系統(tǒng)即將走向應(yīng)用，通過不斷的集成、整合，將形成無人機(jī)航空物探多參數(shù)綜合勘查系統(tǒng)。隨著技術(shù)的不斷成熟，甚至無人機(jī)航空重力勘查系統(tǒng)也有可能得到發(fā)展，這將大大推動相應(yīng)技術(shù)在找礦和地學(xué)研究中的應(yīng)用。

4)無人機(jī)航空物探作為航空物探的一個特殊分支，有其特殊性，隨著應(yīng)用示范的不斷成功，正逐步走向廣泛應(yīng)用，但無人機(jī)航空物探尚缺乏相應(yīng)的技術(shù)指南或規(guī)范可依。加快制定并發(fā)布有針對性的行業(yè)規(guī)范或技術(shù)指南成為緊迫工作。

無人機(jī)航空物探技術(shù)必將得到廣泛地應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大。在礦產(chǎn)調(diào)查、資源潛力評價、油氣資源調(diào)查、危機(jī)礦山找礦、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中將發(fā)揮重要作用，為基礎(chǔ)地學(xué)研究及資源環(huán)境調(diào)查提供高精度航空物探數(shù)據(jù)資料及解釋成果。

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The R&D application of UAV airborne geophysical survey and its development trend

CUI Zhi-qiang,XU Zhi-li,LI Jun-feng,LI Fei,GAO Wei-dong

(Institute of Geophysical and Geochemical Exploration,CAGS,Langfang 065000,China)

The lack of flight platform is one of the main bottlenecks in the acquisition of geophysical prospecting data in complex terrain conditions in China.As a low-cost,flexible operation,and no casualties of the air mobile detection platform,the UAV just to meet the needs of high efficiency resource exploration.In recent years,domestic and international geophysical prospecting flight platform had made some achievements from the traditional man-plane to unmanned aerial vehicle.In this paper,the authors introduce the R&D application of UAV airborne geophysical exploration at home and abroad firstly.And then,the main advantages and disadvantages of the UAV-airborne geophysical exploration currently are analyzed.Finally,the paper analysis and forecast of the development of UAV airborne geophysical prospecting.

anmanned aerial vehicle(UAV); airborne geophysical survey; R&D application

2015-09-14 改回日期：2016-09-13

中國地質(zhì)調(diào)查局項目(12120115039501)

崔志強(qiáng)(1981-),男，碩士，工程師，從事航空物探資料綜合解釋及研究工作，E-mail：cuizhiqiang@igge.cn。

1001-1749(2016)06-0740-06

P 631.2