韓 飛，江佳琳，李柏權(quán)

（海南省地質(zhì)綜合勘察院，海南 ?？?570206）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，地質(zhì)勘查方法也從傳統(tǒng)的人工勘查轉(zhuǎn)為智能化勘查。智能化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)工程項(xiàng)目的快速實(shí)施提供了極大幫助。開(kāi)展地質(zhì)資源調(diào)查，有助于解決工程項(xiàng)目施工區(qū)域相關(guān)問(wèn)題。無(wú)人機(jī)通過(guò)從不同角度和不同時(shí)間空中觀察和攝影，利用地貌形態(tài)、地物陰影、土壤覆蓋情況和植被等種種標(biāo)志，解釋出地面或地下的某些地質(zhì)特征。在有利條件下，某些地質(zhì)信息可以通過(guò)對(duì)地面信息的干擾而顯現(xiàn)出來(lái)。由于航空遙感勘查視野的擴(kuò)大，和容易將地面上看起來(lái)毫無(wú)規(guī)律的地質(zhì)情況，通過(guò)隱約顯露的解譯標(biāo)志加以識(shí)別。特別是在地質(zhì)勘查人員無(wú)法到達(dá)、自然條件惡劣、地貌復(fù)雜地區(qū)（如某些高山、高原地帶），利用遙感影像解譯方法進(jìn)行調(diào)查時(shí)最快捷的方法。該方法在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用較為普遍，也取得了突出的成效。

1 無(wú)人機(jī)遙感特點(diǎn)

1.1 機(jī)動(dòng)快速的響應(yīng)能力

飛行系統(tǒng)升空準(zhǔn)備時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)輸便利?？裳杆俚竭_(dá)測(cè)區(qū)附近設(shè)站，進(jìn)行云下低空低速飛行作業(yè)。

1.2 高分辨率圖像和高精度定位數(shù)據(jù)獲取能力

掛載特定任務(wù)設(shè)備，可獲取超高分辨率數(shù)字影像和定位數(shù)據(jù)、可進(jìn)行復(fù)雜的姿態(tài)飛行和快速掃描地表信息，并進(jìn)行應(yīng)用分析以及與其他數(shù)據(jù)源的快速融合。

1.3 低廉的運(yùn)營(yíng)成本，便利的系統(tǒng)維護(hù)

系統(tǒng)的置建費(fèi)用較低，運(yùn)營(yíng)成本、維護(hù)成本和操作手的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機(jī)系統(tǒng)。

2 無(wú)人機(jī)作業(yè)方法

2.1 確定測(cè)區(qū)準(zhǔn)確位置

根據(jù)項(xiàng)目要求要求，確定測(cè)區(qū)準(zhǔn)確位置。

2.2 確定測(cè)區(qū)無(wú)人機(jī)作業(yè)性質(zhì)

無(wú)人機(jī)作業(yè)性質(zhì)主要分為：正射攝影和傾斜攝影。

2.2.1 正射攝影

正射影像數(shù)據(jù)獲?。阂话銙燧d單鏡頭，設(shè)角度為-90度（鏡頭正對(duì)地面），航線采用弓字型飛行。

2.2.2 傾斜攝影

傾斜影像數(shù)據(jù)獲?。嚎蓲燧d5拼傾斜鏡頭，設(shè)角度為-90度，航線采用弓字型飛行。

2.3 實(shí)地勘查

充分了解航攝區(qū)域的地形地貌、氣候條件及人工設(shè)施等基本情況，確定無(wú)人機(jī)起降位置，一般要求地勢(shì)平坦，周?chē)鸁o(wú)遮擋，保證無(wú)人機(jī)在作業(yè)時(shí)處于操作人員的視線內(nèi)，再確定區(qū)域內(nèi)最高點(diǎn)高程和高程變化較大的位置，為后續(xù)的航線規(guī)劃提供依據(jù)。

2.4 航線規(guī)劃

在現(xiàn)場(chǎng)踏勘、作業(yè)性質(zhì)及攝區(qū)面積的基礎(chǔ)上，制定詳細(xì)的飛行方案。

根據(jù)航攝相機(jī)參數(shù)、航高、航攝重疊度和分辨率等要求設(shè)計(jì)航線。

2.5 飛行作業(yè)

進(jìn)行場(chǎng)地試飛，檢查無(wú)人機(jī)狀態(tài)、校準(zhǔn)指南針、調(diào)整相機(jī)曝光度等參數(shù)。準(zhǔn)備完成后，按照預(yù)先的航線規(guī)劃進(jìn)行飛行作業(yè)，并時(shí)刻注意無(wú)人機(jī)飛行安全和電池電量，保證其安全返航。

2.6 無(wú)人機(jī)回收

作業(yè)完成，回收無(wú)人機(jī)，并獲取航攝數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)無(wú)人機(jī)的作業(yè)性質(zhì)，通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，將獲取的無(wú)人機(jī)姿態(tài)信息（POS數(shù)據(jù)）及任務(wù)荷載的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)POS數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)處理、格式轉(zhuǎn)換以及預(yù)處理后，生成正射影像圖和三維模型影像圖。

3.1 正射影像

正射影像是指將中心投影的相片，經(jīng)過(guò)糾正處理，在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器等誤差產(chǎn)生的像點(diǎn)位移的影像。正射影像作為一種測(cè)繪產(chǎn)品，同時(shí)具有光學(xué)精度、幾何精度和影像特征，信息量大、直觀真實(shí)、內(nèi)容豐富。

正射影像處理采用軟件可用Pix4Dmapper。Pix4Dmapper是一款專(zhuān)業(yè)的航空攝影測(cè)量軟件，集全自動(dòng)、快速、專(zhuān)業(yè)精度等多功能于一體。支持通過(guò)手動(dòng)或者無(wú)人機(jī)捕獲區(qū)域的不同圖像，通過(guò)在軟件中使用圖像來(lái)獲得精準(zhǔn)的二維地圖（正射影像圖），并能夠自動(dòng)以不同的顏色顯示地表不同部分的區(qū)域和效果（見(jiàn)圖1）。

圖1 某區(qū)域進(jìn)行無(wú)人機(jī)航攝正射圖

3.2 傾斜攝影

傾斜攝影技術(shù)是通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜等不同的角度采集影像，獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。傾斜攝影可真實(shí)反映災(zāi)害體周邊情況，相較正射影像，傾斜影像能提供更多角度去觀察災(zāi)害體，通過(guò)影像后處理軟件應(yīng)用，可直接基于成果影像進(jìn)行包括面積、角度、長(zhǎng)度、高度、坡度、方位等的測(cè)量以及計(jì)算災(zāi)害體的體積。

傾斜影像處理采用軟件可用ContextCapture(Smart3D)。ContextCapture能夠以一組對(duì)靜態(tài)建模主體從不同的角度拍攝的數(shù)碼照片作為輸入數(shù)據(jù)源，加入各種可選的額外輔助數(shù)據(jù)：傳感器屬性（焦距、傳感器尺寸、主點(diǎn)、鏡頭失真）、照片的位置參數(shù)（如GPS）、照片姿態(tài)參數(shù)、控制點(diǎn)等。ContextCapture在處理數(shù)據(jù)過(guò)程中無(wú)需人工干預(yù)，可根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)的大小，自動(dòng)進(jìn)行空中三角測(cè)量計(jì)算，并輸出高分辨率帶有真實(shí)紋理的三維模型。所輸出的三維模型能夠準(zhǔn)確、精細(xì)地復(fù)原出建模主體的真實(shí)色澤、幾何形態(tài)及細(xì)節(jié)構(gòu)成。

圖2 傾斜攝影測(cè)量飛控組成圖

4 成果應(yīng)用

以不同時(shí)期的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)與無(wú)人機(jī)航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可分析工程施工區(qū)域地形、地貌的變化情況，從而初步圈定復(fù)雜地形區(qū)的分布范圍；再結(jié)合三維模型數(shù)據(jù)，從而初步撐握施工區(qū)域周邊的地形地貌，為后期地質(zhì)調(diào)查的鉆孔布置及路線規(guī)劃提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)人機(jī)遙感，是利用先進(jìn)的無(wú)人駕駛技術(shù)、遙感傳感器技術(shù)、遙測(cè)遙控技術(shù)、通信技術(shù)、GPS差分定位技術(shù)和遙感應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、基礎(chǔ)測(cè)繪、土地利用調(diào)查等方面的應(yīng)用，具有使用范圍廣、作業(yè)成本低、續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、影像實(shí)時(shí)傳輸、圖像分辨率高（厘米級(jí)別）、時(shí)效性好等優(yōu)點(diǎn)，是衛(wèi)星遙感與有人航空遙感的有力補(bǔ)充。