張 永

（三和數(shù)碼測(cè)繪地理信息技術(shù)有限公司，甘肅 天水 741000）

地質(zhì)勘查工作的實(shí)施，可以全面了解建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)狀況，以便在了解現(xiàn)場(chǎng)情況的同時(shí)，為相關(guān)工作人員提供可靠依據(jù)，防止在實(shí)踐中遇到較大的隱患問題。傳統(tǒng)地質(zhì)勘查手段過于落后，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)新時(shí)期工作要求，必須加以不斷創(chuàng)新與優(yōu)化，在保障地質(zhì)勘查質(zhì)量的同時(shí)，促進(jìn)工作效率的提升。航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)充分發(fā)揮了無(wú)人機(jī)航測(cè)的優(yōu)勢(shì)，真正提高工作適用性，能夠在多種自然環(huán)境條件下實(shí)施地籍測(cè)繪，降低了外界因素對(duì)地質(zhì)勘查結(jié)果的影響，從而保障數(shù)據(jù)的精確性、全面性和真實(shí)性。在航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中，也應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前地質(zhì)勘查的實(shí)際要求和現(xiàn)場(chǎng)情況，制定合理的技術(shù)方案，以實(shí)現(xiàn)對(duì)日常工作的全面指導(dǎo)，推進(jìn)勘查工作有條不紊的實(shí)施。

1 航測(cè)法地籍測(cè)繪系統(tǒng)概述

航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)是以無(wú)人機(jī)平臺(tái)為依托開展測(cè)繪工作的先進(jìn)技術(shù)，無(wú)人機(jī)平臺(tái)是該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵模塊，主要由導(dǎo)航系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)組成，在計(jì)算機(jī)程序指令下能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化飛行及拍攝，達(dá)到自主控制的要求。地面站系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、航拍攝像系統(tǒng)等，是無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，隨著無(wú)人機(jī)生產(chǎn)水平的提升，其重量和體積都有所下降，而且真正實(shí)現(xiàn)了新能源驅(qū)動(dòng)，符合當(dāng)前綠色化生產(chǎn)的要求[1]。在超過250m的航測(cè)任務(wù)當(dāng)中，如果每天采用2-3架無(wú)人機(jī)，那么可以完成15～20km2的工作量。

航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過程中也會(huì)遇到一定的局限性，比如拍攝像素不高和圖像不清晰等。為此，應(yīng)該結(jié)合當(dāng)前航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)加以不斷改進(jìn)，從而達(dá)到地質(zhì)勘查的實(shí)際要求。此外，應(yīng)該合理選擇測(cè)量?jī)x器和設(shè)備，對(duì)航測(cè)過程予以規(guī)范，不斷提升技術(shù)水平。

2 航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

首先，可以提高航測(cè)的靈活性。低空飛行作業(yè)是應(yīng)用無(wú)人機(jī)航測(cè)法時(shí)的主要工作內(nèi)容，因此降低了氣候因素對(duì)航測(cè)結(jié)果的影響，對(duì)于起降場(chǎng)地的要求不高，因此能夠快速完成航測(cè)任務(wù)。操作人員只需要在地面就能實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人機(jī)的有效掌控，因此不會(huì)對(duì)人員安全造成威脅，升空準(zhǔn)備時(shí)間不長(zhǎng)，在15min內(nèi)就能夠準(zhǔn)備就緒，切實(shí)提高地質(zhì)勘查的工作效率，增強(qiáng)操作便捷性。相較于人工測(cè)量而言，降低了外界因素的影響，測(cè)量范圍也大大擴(kuò)增[2]。其次，可以有效增強(qiáng)測(cè)量工作的時(shí)效性。在傳統(tǒng)地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，往往會(huì)采用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，但是難以保障時(shí)效性。而采用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取航測(cè)區(qū)域的信息，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性，真正為后期處理作業(yè)提供依據(jù)。最后，受到外界因素的影響較小。氣候因素、地形地貌等對(duì)于航測(cè)的影響較小，降低了地質(zhì)勘查的難度。無(wú)人機(jī)搭載拍攝儀器測(cè)繪提升了數(shù)據(jù)采集的便利性，提升了數(shù)據(jù)采集效率與質(zhì)量。飛行器搭載攝影機(jī)飛行測(cè)量過程中，攝影機(jī)就能實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)以及全方位的采集地物信息，之后通過相應(yīng)的信息處理軟件將地物外形、位置、高度、占地面積等真實(shí)、客觀地反映出來(lái)。數(shù)據(jù)采集流程得到精簡(jiǎn)，效率得以提升。航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)降低了測(cè)繪難度與測(cè)繪成本。在傳統(tǒng)技術(shù)手段下進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪時(shí)需要人員手動(dòng)選擇投影點(diǎn)，但應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)后，無(wú)需再選取投影點(diǎn)，測(cè)繪時(shí)直接依據(jù)航空攝影大規(guī)模成圖來(lái)批量提取傾斜影像中的紋理，從而使測(cè)繪效率大大提高。同時(shí)航測(cè)法地籍測(cè)繪系統(tǒng)還能通過技術(shù)軟件構(gòu)建出三維實(shí)景模型，將測(cè)繪目標(biāo)的信息直觀、詳細(xì)地展示給測(cè)繪人員。

3 航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用措施

3.1 劃分測(cè)繪區(qū)域

合理劃分測(cè)繪區(qū)域是提升工作效率的關(guān)鍵，因此應(yīng)該結(jié)合地質(zhì)勘查的實(shí)際需求，制定明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，為無(wú)人機(jī)的有序作業(yè)創(chuàng)造條件。特別是隨著技術(shù)水平的提升，無(wú)人機(jī)連續(xù)飛行時(shí)間更長(zhǎng)，應(yīng)該對(duì)測(cè)量航線加以全面優(yōu)化和調(diào)整，以便確定符合實(shí)際情況的飛行次數(shù)，選擇合適的飛機(jī)數(shù)量。針對(duì)無(wú)人機(jī)航線附近的情況實(shí)施全面調(diào)查，防止高大建筑物、樹木和網(wǎng)線等對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行造成阻礙，通常需要一次性完成航拍任務(wù)，為后續(xù)工作的推進(jìn)奠定保障。合理的航線規(guī)劃，可以解決傳統(tǒng)工作模式下的重復(fù)拍攝問題，真正減輕工作人員的負(fù)擔(dān)及壓力，避免造成資源浪費(fèi)的情況。

3.2 設(shè)置航拍網(wǎng)點(diǎn)

航拍網(wǎng)點(diǎn)的有效設(shè)置，也是保障航測(cè)質(zhì)量的關(guān)鍵，因此應(yīng)該在明確航拍區(qū)域的基礎(chǔ)上，明確網(wǎng)電布設(shè)的要求，增強(qiáng)航測(cè)過程的規(guī)范性及專業(yè)性。工作人員需要明確現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，以此為依據(jù)確定航拍網(wǎng)點(diǎn)的數(shù)量及布局情況，防止在獲取數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)遺漏的情況[3]。應(yīng)該考慮到現(xiàn)場(chǎng)狀況對(duì)航拍工作的影響，包括了天氣因素和地形地貌等等，為后期數(shù)據(jù)處理提供支持，保障數(shù)據(jù)的精確性。像控點(diǎn)布置方法如圖1所示。

圖1 像控點(diǎn)布置

3.3 構(gòu)建立體模型

為了提高地質(zhì)勘查工作的直觀性，在應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)時(shí)還應(yīng)該構(gòu)建三維立體模型，確保在數(shù)據(jù)分析及處理中更具高效性。尤其是當(dāng)前勘查范圍十分廣泛，傳統(tǒng)人工處理的方式會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或遺漏的情況，難以得到可靠的地質(zhì)勘查報(bào)告。采用正射影像的方式，能夠獲得良好的幾何精度，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)圖像能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際情況，幫助工作人員了解現(xiàn)場(chǎng)整體及局部狀況。結(jié)合實(shí)地調(diào)研信息，借助于先進(jìn)的軟件構(gòu)建三維立體模型，尤其是要關(guān)注不同角度影響數(shù)據(jù)的對(duì)比情況，包括了傾斜角度和垂直角度你等等，針對(duì)測(cè)繪范圍、長(zhǎng)度、坐標(biāo)和高度等實(shí)施深入分析[4]。除了能夠充分發(fā)揮無(wú)人機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)外，通過三維地質(zhì)模型的構(gòu)建，也更容易測(cè)量關(guān)鍵地質(zhì)節(jié)點(diǎn)情況，保障信息查詢結(jié)果的可靠性。在新時(shí)期地質(zhì)勘查工作當(dāng)中，對(duì)于無(wú)人機(jī)的性能提出了更高的要求，必須確保其能夠360°拍攝，獲得更加全面的地質(zhì)信息。地質(zhì)地貌特征可以借助于無(wú)人機(jī)和三維模型來(lái)快速提取，并且能夠通過主機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)存儲(chǔ)和傳輸，避免造成數(shù)據(jù)丟失的情況。應(yīng)該根據(jù)實(shí)際勘查情況，對(duì)三維立體模型加以不斷豐富和完善，以提高立體無(wú)人機(jī)攝影圖像的質(zhì)量。以三維地質(zhì)模型為依據(jù)，能夠更加快速的找到實(shí)時(shí)測(cè)量點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)工作體系下航拍誤差過大的問題，為地質(zhì)圖像復(fù)原提供依據(jù)。在此過程中，工作人員應(yīng)該嚴(yán)格篩查復(fù)原地質(zhì)圖像情況，使其具備良好的實(shí)用性特點(diǎn)，并通過反復(fù)校核保障數(shù)據(jù)的可靠性[5]。尤其是在遇到特殊測(cè)量點(diǎn)時(shí)，更能夠發(fā)揮三維地質(zhì)模型的優(yōu)勢(shì)，明確不同特征點(diǎn)的基本信息，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)航測(cè)方案的優(yōu)化，降低地質(zhì)勘查工作中的風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集的效果會(huì)對(duì)內(nèi)業(yè)作業(yè)產(chǎn)生直接影響，因此在工作中應(yīng)該選擇科學(xué)的數(shù)據(jù)采集方法，降低數(shù)據(jù)中的誤差。在采用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)時(shí)，應(yīng)該在飛行下落后實(shí)施二次下載，能夠滿足對(duì)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)化的要求，通過即時(shí)上傳和處理為各項(xiàng)工作提供依據(jù)。在此過程中，能夠獲得更高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，要結(jié)合無(wú)人機(jī)平臺(tái)和傳感器數(shù)據(jù)等，為無(wú)人機(jī)作業(yè)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。視距微波傳輸、衛(wèi)星傳輸和超視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，是?dāng)前傳輸數(shù)據(jù)信息的幾種常用手段，在此過程中應(yīng)該采取壓縮和編碼處理，以便解決過往工作中上傳效率不高的問題，為同步處理提供保障，快速提交地質(zhì)勘查結(jié)果。在采集數(shù)據(jù)的過程中，應(yīng)該在明確航測(cè)區(qū)域及環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，確定合適的起降位置，防止對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行狀態(tài)造成影響。明確工作中的航測(cè)指標(biāo)情況，包括了航程、航高和重疊度等[6]。在開展航測(cè)工作時(shí)，應(yīng)該確保天氣狀況良好，以便降低天氣因素對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的影響。

開展數(shù)據(jù)采集作業(yè)時(shí)，先將無(wú)人機(jī)航線、航速、行高等數(shù)據(jù)確定下來(lái)，并定好無(wú)人機(jī)起降位置，確定采集點(diǎn)密度參數(shù)要求與航向重疊度、旁向重疊度。正式測(cè)繪前，組織專人進(jìn)入測(cè)繪區(qū)完成實(shí)地踏勘工作，初步獲得測(cè)回去植被覆蓋率、植被分布、地形地貌等基礎(chǔ)信息。對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)的耕地空曠區(qū)與農(nóng)房聚集區(qū)分別進(jìn)行平行飛行測(cè)量與垂直交叉飛行測(cè)量，在獲得全面、詳細(xì)且準(zhǔn)確的測(cè)區(qū)信息的同時(shí)提高測(cè)繪效率，合理縮短測(cè)繪時(shí)間。測(cè)繪采集期間，對(duì)無(wú)人機(jī)航行姿態(tài)、航高、航速等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與調(diào)整，同時(shí)工作人員也需根據(jù)測(cè)區(qū)實(shí)際的天氣情況與地形條件適實(shí)調(diào)整到無(wú)人機(jī)飛行參數(shù)，確保能獲得最準(zhǔn)確、最詳細(xì)、最可靠的測(cè)繪數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)處理

在應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)時(shí)，由于通過低空攝影獲得影響具有較小的重疊度和像幅等，而且圖片數(shù)量繁多，因此給數(shù)據(jù)處理工作帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)，在影像配比自動(dòng)化連接和匹配中遇到困難。在處理相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮自動(dòng)航拍技術(shù)、影像遙感技術(shù)和海量影像數(shù)據(jù)處理技術(shù)的特點(diǎn)，尤其是要運(yùn)用專業(yè)化的軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理，滿足自動(dòng)化及智能化要求。DEM/DOM制作和參數(shù)細(xì)化等，是影像數(shù)據(jù)處理的基本內(nèi)容。另外在應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，需處理好點(diǎn)云數(shù)據(jù)濾波，處理好點(diǎn)云數(shù)據(jù)，才能順利構(gòu)建起數(shù)字高程模型，然后完成后續(xù)的特征提取、地形重建等工作。在對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，按照從小到大的順序，采用漸進(jìn)式方法有序處理，將數(shù)據(jù)中有關(guān)農(nóng)田、建筑、地形等有用部分保留下來(lái)，為后續(xù)測(cè)繪打好基礎(chǔ)。對(duì)于異常點(diǎn)數(shù)據(jù)，根據(jù)地形圖高程數(shù)據(jù)，將各區(qū)塊高程差閾值與高程閾值建立起來(lái)，詳細(xì)篩查點(diǎn)云高程數(shù)據(jù)的異常點(diǎn)。篩查過程中，借助Cloud Compare點(diǎn)云處理軟件插件將分割后的每一區(qū)塊數(shù)據(jù)設(shè)置閾值，最后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理目標(biāo)。提取地物分類時(shí)，首先利用漸進(jìn)三角網(wǎng)濾波算法對(duì)地面點(diǎn)與非地面點(diǎn)進(jìn)行分離；然后設(shè)計(jì)測(cè)區(qū)內(nèi)喬木、農(nóng)作物等植被的高程閾值，對(duì)其進(jìn)行分離；之后運(yùn)用數(shù)學(xué)形態(tài)算法準(zhǔn)確提取出建筑物。對(duì)數(shù)據(jù)做初步處理后再進(jìn)行深度分析，分析工作主要圍繞點(diǎn)云質(zhì)量與點(diǎn)云精度開展。點(diǎn)云質(zhì)量主要通過點(diǎn)云密度體現(xiàn)，工作人員要按照點(diǎn)云密度計(jì)算公式，根據(jù)測(cè)量到的數(shù)據(jù)對(duì)點(diǎn)云密度進(jìn)行計(jì)算，基于計(jì)算結(jié)果判斷點(diǎn)云質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，判斷航測(cè)結(jié)果是否可靠。

為了確保數(shù)據(jù)的良好質(zhì)量效果，在開展航測(cè)工作時(shí)應(yīng)該對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行全面檢查，防止造成設(shè)備松動(dòng)的情況，在數(shù)據(jù)處理中考慮到外界因素的影響，從而保障地質(zhì)圖像的良好復(fù)原效果。

4 航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用建議

4.1 做好儀器的檢查驗(yàn)收

航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)雖然有很高的自動(dòng)化，許多勘查工作不需要人員進(jìn)行，只通過無(wú)人機(jī)與其他相關(guān)測(cè)量工具就能完成。但勘查精度也易受到無(wú)人機(jī)、攝影裝置等儀器設(shè)備的影響。為此，在開展航測(cè)作業(yè)時(shí)，要嚴(yán)格按照國(guó)家規(guī)范與要求，根據(jù)實(shí)際情況制定與實(shí)施設(shè)備保修維護(hù)責(zé)任制度，做好儀器設(shè)備的檢查與管理工作。在正式測(cè)繪勘查前，工作人員要進(jìn)行詳細(xì)檢查與規(guī)范調(diào)試，嚴(yán)禁將故障設(shè)備應(yīng)用于作業(yè)。同時(shí)在勘查作業(yè)過程中要能定期對(duì)各項(xiàng)儀器設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)，使各項(xiàng)儀器設(shè)備能有一個(gè)良好的工作狀態(tài)。對(duì)于國(guó)家不允許使用的工具嚴(yán)禁將其帶進(jìn)勘查場(chǎng)地，對(duì)危險(xiǎn)性較高的帶電設(shè)備增加檢查頻次，同時(shí)按照要求做好防護(hù)工作。測(cè)繪過程中，要求各人員嚴(yán)格按照規(guī)定規(guī)范操作儀器設(shè)備，避免因工作人員的操作失誤導(dǎo)致數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，要全面保證檢測(cè)質(zhì)量不受影響。

4.2 做好人員教育培訓(xùn)

航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)屬于一項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，有些測(cè)繪人員可能了解的不多；無(wú)人機(jī)等屬于近些年才進(jìn)入測(cè)繪領(lǐng)域的新事物，難免會(huì)有人員不懂得如何操作與調(diào)控。所以，在應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)開展地質(zhì)勘查作業(yè)時(shí)，有必要組織各人員學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)，了解航測(cè)法地籍測(cè)繪流程，互相交流分享航測(cè)法地籍測(cè)繪中的技術(shù)要點(diǎn)等，提高工作人員操作技能，為最終的勘查測(cè)繪質(zhì)量提供保障。在培訓(xùn)的基礎(chǔ)上還要做好技術(shù)考核，確保人員真正掌握了各項(xiàng)技術(shù)方法。培訓(xùn)工作可以多種形式進(jìn)行，如專家培、多媒體線上培訓(xùn)、現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)等等，要能靈活運(yùn)用多種方式提升培訓(xùn)效率，提高工作人員的專業(yè)能力。另外在地質(zhì)勘查期間，有必要制定相應(yīng)的獎(jiǎng)罰制度，以此激發(fā)相關(guān)人員的工作積極性，促其主動(dòng)遵守相關(guān)規(guī)定，樹立正確的價(jià)值觀，能嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定與要求規(guī)范完成地質(zhì)勘查工作。

4.3 關(guān)注測(cè)繪環(huán)境

雖然航測(cè)技術(shù)已經(jīng)可突破了許多外部條件的制約與限制（如地形地勢(shì)等），但仍不可避免的會(huì)受到一些自然條件的影響。因此在應(yīng)用航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘查時(shí)，還是要做好對(duì)客觀環(huán)境的調(diào)查與分析。如為保證測(cè)繪精度，在航測(cè)開始前對(duì)天氣情況進(jìn)行關(guān)注、觀察，盡可能在無(wú)冰雹、無(wú)雨雪、無(wú)霧氣且外部風(fēng)力不過大的氣候條件下開展監(jiān)測(cè)工作。測(cè)繪時(shí)合理設(shè)計(jì)航測(cè)路線，盡可能減少外部因素對(duì)航測(cè)過程以及航測(cè)結(jié)果的影響，保證測(cè)繪結(jié)果的真實(shí)性、準(zhǔn)確性與可靠性。

5 結(jié)語(yǔ)

航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)充分發(fā)揮了無(wú)人機(jī)的作用，獲得更加可靠的地籍測(cè)繪數(shù)據(jù)，滿足了當(dāng)前地質(zhì)勘查的工作要求。該技術(shù)不能能夠增強(qiáng)航測(cè)的靈活性，而且可以保障數(shù)據(jù)的時(shí)效性，能夠在多種環(huán)境條件下開展航測(cè)工作，獲得更加精確的數(shù)據(jù)信息。在實(shí)踐工作當(dāng)中，應(yīng)該通過劃分測(cè)繪區(qū)域、設(shè)置航拍網(wǎng)點(diǎn)、構(gòu)建立體模型、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理等途徑，逐步增強(qiáng)對(duì)航測(cè)法地籍測(cè)繪技術(shù)要點(diǎn)的嚴(yán)格控制，以得到更加可靠的地質(zhì)勘查結(jié)果。