無人機航拍在油田地面工程測量中的應用

楊逸若

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

一、概述

隨著無人機航拍技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，利用無人機航拍影像制作大面積區(qū)域地形圖已經(jīng)成為主流技術(shù)。我工程公司近年來也在大力開展無人機航拍技術(shù)，并在2013年和2014年對遼河油田曙光區(qū)塊進行了無人機航拍，測區(qū)面積達75km2，無人機航拍解決了遼河油區(qū)夏季的葦塘，人員無法深入，安全無力保障，常規(guī)測量作業(yè)無法開展的種種問題，為建設(shè)數(shù)字化油田提供了有力保障。

二、無人機航拍的技術(shù)優(yōu)勢

1 數(shù)據(jù)獲取時效短

傳統(tǒng)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)一般會面臨兩個問題，第一是存檔數(shù)據(jù)時效性差；第二是編程拍攝可以得到最新的影像，但一般時間較長，同樣時效性相對也不高。無人機航拍則可以很好地解決這一難題，工作組可隨時出發(fā)，隨時拍攝。

2 續(xù)航時間長、覆蓋面積廣

固定翼無人機具有航時長、載荷大等特點，所以固定翼無人機航拍一般應用于作業(yè)范圍比較大的地方。

3 拍攝成本低

采用無人飛機航空攝影總成本約4萬～5萬，很好的解決了一些應用領(lǐng)域如帶狀區(qū)域圖面積小而開支大的難題。

4 GPS定位精準度高、操控系統(tǒng)穩(wěn)定性強

無人機航攝不受航高限制，成像質(zhì)量、精度都遠遠高于大飛機航拍，我國疆地遼闊，地利和氣候條件復雜，很多區(qū)域常年受積雪、云層等因素影響，導致衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集受一定限制。無人飛機的靈活性恰好解決了這些限制，幾乎不存在受限區(qū)（除國家禁飛區(qū)外）。

三、無人機航拍系統(tǒng)的組成

1 無人機

無人機的體型一般都比較小巧，在空中的運作方式主要依靠程序員對計算機的操控。無人機在上空飛行時，其工作參數(shù)如下：在空中進行飛行的時間一般是兩個小時；巡航速度達到100km/h；最大的承載力是在3.5G；在空中最大的飛行高度是3000m；起飛時不受到阻攔滑跑的距離是在60m；在降落時不受到阻攔的滑跑距離是在150m。

2 數(shù)碼攝影相機

目前在無人機上使用的數(shù)碼相機主要是佳能EOS450D，無人機上的數(shù)碼攝像機的相片參數(shù)是寬度為4272mm，長度為2848mm。

三、無人機航拍的主要工作

1 航帶的規(guī)劃設(shè)計

無人機在空中飛行的時間一般是在兩個小時左右，因此在較大面積航拍時，航帶的規(guī)劃設(shè)計就顯得尤其重要。本次工程測區(qū)面積達75 km2，在測區(qū)內(nèi)規(guī)劃好適當?shù)娘w行航帶后，就可以將無人機起降的位置設(shè)計成兩個飛行架次。當一架無人機拍攝完成了坐標上的前一部分航帶飛行后，返回基地進行補給；另一架再將剩余的飛行航帶完成，這樣就可以獲得整個測區(qū)的影像數(shù)據(jù)。

2 首級控制網(wǎng)的建立

本次工程需要在測區(qū)內(nèi)重新建立首級控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)的建立是根據(jù)測區(qū)的大小，布設(shè)適當密度的GPS控制點，點位布設(shè)要均勻，根據(jù)本次測量需求，在各控制點上獲取準確得WGS84坐標和北京54坐標，以便用于后期的像控處理。

3 像控點的布設(shè)

在測區(qū)內(nèi)必須選擇影像清晰并且能夠比較容易判斷方位的地方布設(shè)像控點。在實地上找到像控點的位置，用GPSRTK施測點后應立即在像片中刺點并繪制草圖。遇到衛(wèi)星遮擋信號的情況，可在像控點附近開闊的地帶施測兩個圖根點，用全站儀極坐標法測量像控點的位置。

4 空中三角測量

根據(jù)外業(yè)像片控制測量的成果，采用數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，利用空三處理軟件手動進行采集控制點，對于個別超限差的點，在進行人工干預剔除或修測粗差點后，再進行整體計算，最后獲得空三加密成果。對生成的空三加密成果進行相關(guān)質(zhì)量控制以達到精度要求。

5 野外像片調(diào)繪

本次工程采用的先室內(nèi)判繪，后野外檢查補繪的辦法來完成的。在外業(yè)調(diào)繪中要根據(jù)測區(qū)地物、地貌，對成圖的作用、地物的相對密度以及測區(qū)地形的特點來進行適當?shù)鼐C合取舍。以前需要到實地調(diào)查的才能獲得的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在通過影像判讀方法就可以獲得很多地物的性質(zhì)和特點，這對于加快油田地面建設(shè)、節(jié)省外業(yè)工作時間、減輕勞動強度、節(jié)約測量成本都具有現(xiàn)實意義。

6 數(shù)字地形圖的繪制

根據(jù)外業(yè)調(diào)繪成果和立體測圖的數(shù)據(jù)，對矢量數(shù)據(jù)進行編輯，保存分層建庫的數(shù)據(jù)，再進行數(shù)字地形圖編輯，最后提交1:1000數(shù)字地形圖的成果。

結(jié)語

采用無人機航拍技術(shù)進行油田地面工程測量，在測區(qū)內(nèi)拍攝出來的影像具有客觀、真實、準確等特點，且采用無人機航拍，還具有速度快、成本低的技術(shù)優(yōu)勢，獲取的影像數(shù)據(jù)可以應用到油田的各項建設(shè)中去。同時，對我工程公司將要利用無人機航拍進行長輸管道工程測量提供了有力支持。

[1]蘇國立，吳航.全數(shù)字攝影測量在管道勘察中的應用[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2005，11（06）：27-29.