魏桂花

（甘肅煤田地質(zhì)局綜合普查隊(duì)，甘肅 天水 741000）

無人機(jī)是一種遠(yuǎn)程可控的不載人飛行器設(shè)備，可借助計(jì)算機(jī)程控系統(tǒng)或無線電遙控技術(shù)安排飛行設(shè)備的行進(jìn)路線，具有使用成本低、執(zhí)行結(jié)構(gòu)相對簡單的應(yīng)用特點(diǎn)，對于較為危險(xiǎn)的飛行任務(wù)來說，無人機(jī)控制策略的出現(xiàn)，不但能夠較好保障相關(guān)參與人員的生命安全，也可最大程度上降低飛行任務(wù)的可執(zhí)行性能力。

在面對突發(fā)性事件時(shí)，由于各級監(jiān)測設(shè)備的存在，飛行人員可在較遠(yuǎn)處對無人機(jī)設(shè)備的飛行狀態(tài)進(jìn)行控制，并在周圍環(huán)境中進(jìn)行初步的應(yīng)急預(yù)警[1]。在地質(zhì)勘查任務(wù)過程中，無人機(jī)攝影測量技術(shù)始終以無人機(jī)飛行器設(shè)備作為控制操作平臺(tái)，在光學(xué)相機(jī)、磁測儀、紅外掃描儀等多個(gè)設(shè)備元件的支持下，飛行器主機(jī)能夠在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的地質(zhì)信息，并可借助計(jì)算機(jī)軟件，對這些信息參量進(jìn)行深度處理，從而制作生成全新的地質(zhì)勘查圖像。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于地形、地貌等外界因素的影響，無人機(jī)地質(zhì)航拍手段的應(yīng)用可行性總是會(huì)受到諸多限制，為解決此問題，提出一種新型的無人機(jī)攝影測量技術(shù)，并針對其在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用能力展開如下研究。

1 地質(zhì)勘查中的無人機(jī)攝影測量技術(shù)

無人機(jī)攝影測量技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用由三維地質(zhì)模型建立、地質(zhì)勘查測量點(diǎn)選取、攝影測量圖像處理三部分共同組成，具體研究方法如下。

1.1 三維地質(zhì)模型

在地質(zhì)勘查工作的實(shí)施過程中，運(yùn)用無人機(jī)攝影測量技術(shù)不但能夠充分發(fā)揮出無人機(jī)飛行器設(shè)備的可行性優(yōu)勢，也可使得地質(zhì)節(jié)點(diǎn)得到全方位的測量與篩查，從而獲得準(zhǔn)確的礦山信息查詢結(jié)果。為滿足地質(zhì)勘查工作的實(shí)際應(yīng)用需求，無人機(jī)飛行器必須具備360°無死角轉(zhuǎn)換的能力，在進(jìn)行多角度拍攝時(shí)，一方面保障不同地質(zhì)節(jié)點(diǎn)的查找與篩選需求，另一方面使得礦山地質(zhì)的測量需求得到較好滿足。在三維地質(zhì)模型的支持下，無人機(jī)飛行器能夠完整拍攝到礦山地質(zhì)的全部地貌特征，且可在保障畫面清晰度與完整度的基礎(chǔ)上，獲得更多的礦山地質(zhì)綜合數(shù)據(jù)信息，并將其存儲(chǔ)于相關(guān)飛行器設(shè)備主機(jī)之中[2]。由于Severlyt技術(shù)的存在，經(jīng)過無人機(jī)攝影測量技術(shù)處理后的拍攝畫面可巧妙拼接在一起，且隨著所勘察到地質(zhì)信息量的增大，測量主機(jī)中就可以形成一個(gè)具有三維變化能力的地質(zhì)模型。隨著三維地質(zhì)模型的應(yīng)用，施工人員不再需要對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行測量，且隨著所測量數(shù)據(jù)信息的不斷補(bǔ)充，測量主機(jī)中更是會(huì)直接顯示出立體無人機(jī)攝影圖像的表現(xiàn)形式。在地質(zhì)勘查任務(wù)中，三維地質(zhì)模型不但能夠減少施工單位在人力與物力資源方面的投入，也可最大化保障礦山測繪工作的實(shí)施精度與實(shí)施效率，從而使得無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用潛能得到充分激發(fā)。

1.2 地質(zhì)勘查測量點(diǎn)選取

在三維地質(zhì)模型的支持下，準(zhǔn)確選擇地質(zhì)勘查的實(shí)時(shí)測量點(diǎn)，可在一定程度上避免無人機(jī)航拍誤差的出現(xiàn)，大大增強(qiáng)了攝影測量技術(shù)在地質(zhì)圖像復(fù)原方面的應(yīng)用可行性。在利用無人機(jī)攝影測量技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查工作時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)測量點(diǎn)所處位置，進(jìn)行礦山區(qū)域的劃分；其次應(yīng)借助三維地質(zhì)模型，對所復(fù)原地質(zhì)圖像的實(shí)用性能力進(jìn)行篩查；最后應(yīng)將無人機(jī)飛行器再次放置于相同的勘察區(qū)域中，對所獲得測量信息的應(yīng)用可行性進(jìn)行核實(shí)[3]。對于相關(guān)施工單位來說，在三維地質(zhì)模型的支持下，選取可靠的地質(zhì)勘查測量點(diǎn)，不但能夠保障礦區(qū)地質(zhì)圖像的復(fù)原真實(shí)性，也可在一定程度上，確定特殊測量點(diǎn)所處的實(shí)際位置，并將這些特征節(jié)點(diǎn)作為首要勘察目標(biāo)，以便于后續(xù)無人機(jī)攝影測量方案的再次實(shí)施。為核查地質(zhì)勘查測量點(diǎn)的選取有效性，應(yīng)利用三維地質(zhì)模型對無人機(jī)的行進(jìn)路線進(jìn)行安排，并在地質(zhì)圖像復(fù)原過程中，注重選取三維攝影信息，并以此為基礎(chǔ)，對現(xiàn)有圖像進(jìn)行校準(zhǔn)與核實(shí)。

1.3 攝影測量圖像處理

在實(shí)施地質(zhì)勘查工作之前，不但要準(zhǔn)確選取測量點(diǎn)所處位置，還應(yīng)對無人機(jī)設(shè)備的飛行能力進(jìn)行反復(fù)檢查，并做好相應(yīng)的調(diào)整與配合工作，從而使得無人機(jī)攝影測量的應(yīng)用需求得到較好滿足。

為收集大量的無人機(jī)航測數(shù)據(jù)，應(yīng)避免攝像頭松動(dòng)問題的出現(xiàn)，在執(zhí)行飛行器行進(jìn)人為的同時(shí)，對機(jī)體設(shè)備進(jìn)行多次加固[4]。由于外界干擾因素的存在，無人機(jī)攝影測量的勘察結(jié)構(gòu)極易受到影響，從而使得最終的地質(zhì)圖像復(fù)原結(jié)果出現(xiàn)偏差。

為解決上述問題，應(yīng)從多角度對所獲得攝影測量圖像進(jìn)行處理，一方面獲得較為理想的地質(zhì)圖像復(fù)原效果，另一方面也可實(shí)現(xiàn)對三維地質(zhì)模型的應(yīng)用與處理。

大多數(shù)情況下，無人機(jī)攝影測量圖像都保持3D模型的存在新式，與傳統(tǒng)2D模型相比，3D模型的立體性更強(qiáng)，能夠真實(shí)復(fù)原地質(zhì)圖像的表現(xiàn)形式，并為施工單位指明后期施工的具體操作方向，從而大幅提升礦山地質(zhì)勘查工作的施工精度。

2 實(shí)驗(yàn)分析與討論

在同一礦區(qū)環(huán)境中，分別應(yīng)用無人機(jī)攝影測量與傳統(tǒng)航拍手段對區(qū)域地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，其中前者作為實(shí)驗(yàn)組、后者作為對照組。

為便于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集與處理，在勘察過程中，將所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)全部用于復(fù)原同一地質(zhì)圖像。USW系數(shù)能夠反映攝影測量數(shù)據(jù)在地質(zhì)圖像復(fù)原過程中的應(yīng)用準(zhǔn)確性，在礦區(qū)地域環(huán)境中，USW系數(shù)值越大，攝影測量數(shù)據(jù)在地質(zhì)圖像復(fù)原過程中的應(yīng)用準(zhǔn)確性也就越強(qiáng)，下表記錄了實(shí)驗(yàn)組、對照組USW系數(shù)指標(biāo)的實(shí)際數(shù)值水平。

分析表1可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長，實(shí)驗(yàn)組USW系數(shù)值一直延續(xù)著接連上升的變化趨勢，但后期階段的上升幅度明顯小于前期階段；對照組USW系數(shù)值則在短暫的穩(wěn)定形勢后，開始不斷的下降變化。實(shí)驗(yàn)組極大值76.1%與對照組極大值41.5%相比，上升了34.6%。

表1 USW系數(shù)值對比

綜上可知，無人機(jī)攝影測量技術(shù)的應(yīng)用可促進(jìn)USW系數(shù)值水平的不斷提升，這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對于地質(zhì)圖像的準(zhǔn)確復(fù)原，突出說明了該項(xiàng)測量技術(shù)的應(yīng)用可行性。

3 結(jié)語

與傳統(tǒng)航拍手段相比，無人機(jī)攝影測量技術(shù)可借助三維地質(zhì)模型，對地質(zhì)勘查測量點(diǎn)所處位置進(jìn)行準(zhǔn)確篩查，并可通過攝影測量圖像二次處理的方式，實(shí)現(xiàn)對地質(zhì)圖像的準(zhǔn)確復(fù)原。

無人機(jī)傾斜攝影在處理數(shù)據(jù)和多角度攝像等方面都具有很突出的效果，促進(jìn)在很大程度上提高了工作精度，而且節(jié)約了成本投入，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。針對礦山物各個(gè)面向的采光和日照以及可視域分析等方面的應(yīng)急處理，提供最科學(xué)合理的解決方案。從無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用于礦山測繪的優(yōu)勢可以看出，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是以后測繪服務(wù)城市規(guī)劃管理發(fā)展的主流方向。未來相關(guān)施工單位，將以此項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，加大力度開展地質(zhì)勘查工作，在探究無人機(jī)飛行能力的同時(shí)，建立更加可行的礦山施工探查方案。