胡明明

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六五大隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

1 無(wú)人機(jī)在地質(zhì)測(cè)繪中的特點(diǎn)

1.1 無(wú)人機(jī)測(cè)繪

無(wú)人機(jī)是指無(wú)人駕駛飛機(jī)，依靠無(wú)線遙控或預(yù)設(shè)程序自動(dòng)控制，解放了人力測(cè)繪，且有觀點(diǎn)認(rèn)為“適合于愚鈍、危險(xiǎn)的工作”，目前的無(wú)人機(jī)分為固定翼無(wú)人機(jī)、旋翼無(wú)人機(jī)、撲翼無(wú)人機(jī)等多個(gè)種類(lèi)，已經(jīng)不再是單一的航空功能，而是具備了包括自動(dòng)巡航、遙感探測(cè)、預(yù)警等多種功能，且用無(wú)人機(jī)搭載攝影設(shè)備、測(cè)量設(shè)備等，進(jìn)一步增加了無(wú)人機(jī)測(cè)繪的功能。在地質(zhì)測(cè)繪中，需要對(duì)較大范圍內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)點(diǎn)、剖面等進(jìn)行綜合測(cè)量，因此采取無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)建設(shè)，測(cè)繪系統(tǒng)大致由無(wú)線通信設(shè)備、無(wú)人機(jī)設(shè)備、信息處理設(shè)備、信息存儲(chǔ)設(shè)備、GNSS系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航與定位、傳感器、地面接收與處理平臺(tái)、系統(tǒng)軟件等。依靠無(wú)人機(jī)測(cè)繪系統(tǒng)，可以獲取更加精準(zhǔn)的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，并由系統(tǒng)完成刪選、修剪、優(yōu)化，最終形成目標(biāo)文件進(jìn)行存檔備用。

1.2 無(wú)人機(jī)在地質(zhì)測(cè)繪中的優(yōu)缺點(diǎn)

無(wú)人機(jī)在地質(zhì)測(cè)繪中的優(yōu)點(diǎn)明顯：①機(jī)型多樣，可適用于各種不同的地質(zhì)測(cè)繪任務(wù)，按照大小和重量來(lái)區(qū)分，依據(jù)民航的相關(guān)規(guī)定，可以分為微型（≤7kg）、輕型（7kg-116kg）、小型（116kg-5700kg）、大型（＞5700kg）四種，且不同機(jī)型的活動(dòng)半徑、任務(wù)高度、負(fù)載能力等均有差異。②無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且配套的地面測(cè)繪站點(diǎn)可以設(shè)置在較為安全的地方，不需要用到大量的人力，也不必冒更大的 繪工作，一旦無(wú)人機(jī)出現(xiàn)故障，維護(hù)成本也相對(duì)較低，因此更具安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。③在空中完成不同角度的測(cè)繪，將采集的地質(zhì)信息快速回傳，并結(jié)合智能化自動(dòng)化程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得更加真實(shí)的一手?jǐn)?shù)據(jù)。

無(wú)人機(jī)在地質(zhì)測(cè)繪中也有一定的缺點(diǎn)：①無(wú)人機(jī)在空中工作，無(wú)法完全定點(diǎn)定比例進(jìn)行測(cè)量，所獲取的圖像等相關(guān)數(shù)據(jù)在處理時(shí)會(huì)有一定的重合困難，需要經(jīng)過(guò)較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算和加工，對(duì)技術(shù)要求較高。②無(wú)人機(jī)的遙控、導(dǎo)航、自動(dòng)化和協(xié)同地面作業(yè)等，對(duì)無(wú)線信號(hào)要求相對(duì)較高，如果無(wú)線信號(hào)弱或者受到較為嚴(yán)重的干擾，則會(huì)影響無(wú)人機(jī)的工作效果。③遠(yuǎn)程較大的測(cè)繪數(shù)據(jù)傳輸會(huì)出現(xiàn)一定的延時(shí)性，且整個(gè)傳輸路徑較為復(fù)雜，保證數(shù)據(jù)的完整性也有一定的難度。

2 無(wú)人機(jī)在地質(zhì)測(cè)繪中的運(yùn)用方案

2.1 運(yùn)用方向

在城市建設(shè)中，雖然有規(guī)劃地圖和前期測(cè)繪資料，但隨著建設(shè)用地的變化，尤其是部分舊城改建、擴(kuò)建下，面對(duì)大面積用地和較為復(fù)雜的地面情況，依靠傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)往往難以獲得良好的效果，借助無(wú)人機(jī)測(cè)繪不僅能在高空進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，還能結(jié)合宗地標(biāo)識(shí)對(duì)區(qū)域邊界再次確定，同時(shí)通過(guò)反復(fù)測(cè)繪和分析，獲取地塊及周邊地質(zhì)情況，為建設(shè)方案提供依據(jù)。在郊區(qū)，尤其是地形復(fù)雜的山區(qū)，依靠無(wú)人機(jī)測(cè)繪的高精度技術(shù)，開(kāi)展國(guó)土資源調(diào)查、資源勘測(cè)與開(kāi)發(fā)、交通建設(shè)測(cè)繪、緊急救援等重要工作。無(wú)人機(jī)測(cè)繪能發(fā)揮出較大功效的同時(shí)，還能夠根據(jù)測(cè)繪任務(wù)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，強(qiáng)化單一方面的工作屬性，但需要配合專(zhuān)業(yè)人員隊(duì)伍建設(shè)、科研工作和軟硬件更新等后勤保障，使無(wú)人機(jī)地質(zhì)測(cè)繪擁有完整的管理與運(yùn)行體系。

使用低空無(wú)人機(jī)測(cè)繪產(chǎn)品，可以在制作大比例的測(cè)繪圖中依靠高分辨率完成任務(wù)，以無(wú)人機(jī)測(cè)繪替代三軸云臺(tái)測(cè)繪，采用邊緣視場(chǎng)對(duì)相機(jī)姿態(tài)角偏旋進(jìn)行補(bǔ)償，以提高測(cè)繪拍攝的精度，而不需要使用復(fù)雜的成像系統(tǒng)，因此降低了無(wú)人機(jī)的負(fù)重，增加了攝像效果。中測(cè)無(wú)人機(jī)設(shè)備，根據(jù)研發(fā)成果使用雙發(fā)、垂直尾等技術(shù)，增強(qiáng)設(shè)備的機(jī)動(dòng)性，在進(jìn)行中高空測(cè)繪時(shí)，根據(jù)指令和實(shí)時(shí)需求進(jìn)行航道變化，并且根據(jù)GPS定位系統(tǒng)，使用衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)繪定點(diǎn)，搭配小型的數(shù)碼攝像設(shè)備，自動(dòng)完成幾何校準(zhǔn)和圖像采樣，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、緊急勘測(cè)、地質(zhì)勘查等方面尤為適用。而在使用無(wú)人機(jī)時(shí)，研發(fā)出了遙感控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，實(shí)地實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，智能化分析與處理數(shù)據(jù)。

2.2 運(yùn)用要點(diǎn)

無(wú)人機(jī)在運(yùn)用過(guò)程中受到設(shè)備本身的限制，即在有限的動(dòng)力支持下，持續(xù)工作能力相對(duì)較弱，多數(shù)無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間在30min-60min之間，面對(duì)較為繁重的測(cè)繪任務(wù)，必須要對(duì)飛行線路、測(cè)繪范圍、測(cè)繪次數(shù)、測(cè)繪架數(shù)、測(cè)繪細(xì)節(jié)等進(jìn)行規(guī)劃，如果在較大區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)繪，則必須要?jiǎng)澏看蔚臏y(cè)繪范圍，提前做好分區(qū)測(cè)繪邊界和重疊要求，盡可能一次性完成測(cè)繪工作，避免重復(fù)測(cè)繪。確定測(cè)繪區(qū)塊后，根據(jù)地理特點(diǎn)設(shè)定網(wǎng)點(diǎn)，網(wǎng)點(diǎn)選擇應(yīng)保證能夠單一點(diǎn)位能夠覆蓋更大的區(qū)域，且點(diǎn)位處能較為準(zhǔn)確的完成測(cè)繪，最大限度排除周邊環(huán)境帶來(lái)的不利影響，相鄰點(diǎn)位之間應(yīng)有一定的重合范圍，且選擇點(diǎn)位時(shí)應(yīng)設(shè)置備用點(diǎn)位，同一區(qū)域內(nèi)至少要有3-7個(gè)有效測(cè)繪點(diǎn)。

測(cè)繪人員在地面安全地點(diǎn)對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行控制，并隨時(shí)管理地面平臺(tái)接受無(wú)人機(jī)回傳數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)繪圖像的質(zhì)量進(jìn)行預(yù)判，發(fā)現(xiàn)圖像缺失時(shí)應(yīng)及時(shí)控制無(wú)人機(jī)進(jìn)行二次勘測(cè)，以保證最終圖像的完整性。目前三維可視化的技術(shù)要求下，需要進(jìn)行高精度的圖像修復(fù)和處理，多在前期獲取具有幾何精度和現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)的真實(shí)數(shù)據(jù)，并且建成初始模型，然后使用紋理疊加和局部處理，強(qiáng)化模型細(xì)節(jié)，綜合使用虛擬技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖示、3D投影、灰暗處理、文字標(biāo)記、CAD、智能運(yùn)算風(fēng)險(xiǎn)實(shí)地測(cè)繪，對(duì)于某些條件艱苦的區(qū)域也能很好的完成測(cè)等技術(shù)，制作出三維圖像模型，能夠在模型中直觀展現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)信息。

無(wú)人機(jī)測(cè)繪無(wú)法隨時(shí)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)傳輸，尤其是在超大數(shù)據(jù)采集和傳輸條件較差的情況下，需要單次測(cè)繪完成后，無(wú)人機(jī)返回再下載數(shù)據(jù)，為了彌補(bǔ)這一局限，根據(jù)不同的地理情況選擇對(duì)應(yīng)的傳輸技術(shù)，如衛(wèi)星傳輸、超視網(wǎng)絡(luò)等，采用數(shù)字編碼和中轉(zhuǎn)傳輸?shù)韧緩教岣邆鬏斝?。隨著影像遙感技術(shù)、自動(dòng)航拍技術(shù)以及海量影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)的日漸成熟，無(wú)人機(jī)低空影像數(shù)據(jù)處理的軟件漸漸增多，基本上完成了對(duì)無(wú)人機(jī)航拍影像數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理。而影像數(shù)據(jù)處理主要是針對(duì)影像數(shù)據(jù)的獲取對(duì)影像進(jìn)行參數(shù)細(xì)化以及DEM/DOM制作任務(wù)。

2.3 運(yùn)用優(yōu)化

為提高無(wú)人機(jī)測(cè)繪的運(yùn)用效果，需要對(duì)相關(guān)的輔助性保障工作進(jìn)行安排。①做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，對(duì)待測(cè)區(qū)域的交通、自然條件等進(jìn)行掌握，并且預(yù)選好地面平臺(tái)的點(diǎn)位，必要情況下需要設(shè)置地面標(biāo)志，同時(shí)做好測(cè)繪作業(yè)的應(yīng)急計(jì)劃，針對(duì)一些測(cè)繪中出現(xiàn)的特殊情況，如無(wú)人機(jī)故障、無(wú)線信號(hào)受阻等應(yīng)有應(yīng)對(duì)補(bǔ)救方案，一般設(shè)備應(yīng)準(zhǔn)備備用件，配備專(zhuān)業(yè)維修和操作技術(shù)人員。②特別重視圖像的分辨率問(wèn)題，采集環(huán)節(jié)應(yīng)選擇高清、高精度的相機(jī)模塊，并且能夠?qū)⒁话愕膱D像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，考慮到地質(zhì)測(cè)繪數(shù)據(jù)較大，還需要配置大內(nèi)存的存儲(chǔ)器，在確認(rèn)存儲(chǔ)器、傳感器、接收器的時(shí)鐘校準(zhǔn)和差異補(bǔ)償后再進(jìn)行測(cè)繪。③為了保證測(cè)量測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性和可利用性，要進(jìn)行影像質(zhì)量的檢查。對(duì)獲得的圖像，要進(jìn)行清晰度和層次以及反差等指標(biāo)的檢查，判斷是否能夠精準(zhǔn)分辨對(duì)應(yīng)的細(xì)小地物，以及是否建立精準(zhǔn)度較高的立體模型。同時(shí)檢查圖像是否有明顯缺陷，比如陰影和大面積反光等

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)測(cè)繪是繼GPS等傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)之后的新型高端測(cè)繪技術(shù)，依靠無(wú)人機(jī)的靈活、便捷等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)繪業(yè)務(wù)的有效拓展和升級(jí)，從而打造出具有時(shí)代性和廣泛實(shí)用性的技術(shù)種類(lèi)，因此未來(lái)在地質(zhì)測(cè)繪中使用無(wú)人機(jī)將會(huì)成為一種時(shí)代趨勢(shì)。但是無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的產(chǎn)生時(shí)間相對(duì)較短，一些無(wú)人機(jī)具備的優(yōu)勢(shì)還優(yōu)待突破，而不足之處則需要根據(jù)具體的運(yùn)用方向進(jìn)行修補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)多維度保障無(wú)人機(jī)測(cè)繪的效果，提高地質(zhì)測(cè)繪工作質(zhì)量。