低空無人機遙感在油田測量中的應用研究

摘 要：近年來，低空無人機遙感技術得以快速發展，在多個領域得以有效應用，取得了較好的成果。隨著油田測量的要求越來越高，將低空無人機遙感技術應用到油田測量之中，能夠有效提升油田測量的效率與質量，對我國油氣勘探事業的發展進步有著積極意義。本文簡單介紹低空無人機遙感系統的基本構成，分析低空無人機遙感測量的特征，并就其在油田測量中的實際應用加以研究探討。

關鍵詞：低空無人機遙感；油田測量；應用策略

中圖分類號：P627 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）06-0049-02

Abstract：In recent years，low altitude UAV remote sensing technology has been developed rapidly，and has been effectively applied in many fields and achieved good results. With the increasing requirements of oil field measurement，the application of low altitude unmanned aerial vehicle remote sensing technology to oil field measurement can effectively improve the efficiency and quality of oil field measurement，and has a positive significance to the development and progress of oil and gas exploration in China. This paper briefly introduces the basic structure of low altitude unmanned aerial vehicle remote sensing system，analyzes the characteristics of low altitude unmanned aerial vehicle（UAV）remote sensing measurement，and studies its practical application in oil field measurement.

Keywords：low altitude UAV remote sensing；oil field survey；application strategy

0 引 言

隨著油氣事業的快速發展，傳統油田測量有著成本高、耗時久、效率低等缺點，已經無法滿足現代油氣勘探開采的需求。因此，對油田測量方法加以優化與改革很有必要。其中，利用低空無人機遙感技術來進行油田測量是行之有效的方法。通過低空無人機遙感，不但能夠以更加便捷、快速的方式進行油田測量，還能有效提高油田測量的準確性，節省測量時間與成本。

1 低空無人機遙感系統的構成概述

現階段，我國已經投入運用的無人機遙感系統就有飛象與華鷹等。無人機遙感系統是由軟硬件系統構成的。硬件系統包括了機載與地面監督控制系統，軟件系統由航線設計與飛行控制等。其中，硬件系統的機載系統是無人機與數字攝影、導航和飛行控制、通訊這幾個系統組合而成的。無人機遙感系統根據提前所設置的航線自主飛行且實施攝影測量工作，并且，能把航速與航高、飛行狀態等飛行信息及時傳遞到地面監督控制系統中。

2 低空無人機遙感測量特征分析

以往的航空攝影測量技術容易遭受外部條件的局限，并且當其運用在地勢復雜的山區中時，也會存在一定的危險因素。所以，我國正集中力量推廣低空無人機遙感測量技術，以此來彌補傳統航測方式的不足。具體來看，該種測量方式具有如下幾點特征：第一，其飛行高度比較低，能夠在云層底下飛行。無人機在通常情況下的飛行高度為50米到4000米，不容易受到大氣中云層的影響，這樣一來就有效彌補了傳統衛星遙感與攝影技術在云層區域上難以采集到數據信息的缺憾。第二，該種測量方式運用成本較低，并且維護起來也相對便利。無人機數據采集所耗費的成本同以往的遙感方式比起來，有大大降低的優勢。第三，分辨率較高。在無人機平臺上，設置有性能較高的數碼照相機，可以在第一時間拍攝出高品質的地面影像信息，其分辨率能夠達到0.1m。第四，起降十分方便。無人機的起飛和降落都不需要有專門的機場，其能夠通過滑跑、彈射等多種形式來實現起飛，并以傘降等形式實現降落。所以，正是因為這些優勢的存在，使得無人機相關系統的研發顯得更加關鍵。在當前形勢下，對于此類技術的要求也不斷提升，無人機遙感系統在油田測量等多個領域中獲得了廣泛運用。由此便可以看出，低空無人機遙感測量有著十分可觀的發展前景。

3 低空無人機遙感在油田中的運用

3.1 低空無人機遙感在油田管道測量過程中的運用

油田管道一般具有距離長、地形復雜、跨度大、地域偏僻等特點，這就為其測量帶來了較大難度。在傳統的GPS-RTK測量模式下，測量人員需要攜帶大量笨重的器械，并要依照測量標準一步步進行測量，從而使得測量速度非常緩慢。同時，測量人員還需要在測量的同時，對相關信息加以草圖繪制，這就進一步加大了測量的工作量，拖慢測量速度。另外，GPS-RTK測量受天氣的影響非常大，一旦遇到惡劣天氣，將會嚴重阻礙測量進度的有效推進。而使用低空無人機遙感，可以更加簡單、快捷地進行測量，不但減少了測量人員的工作量，更大幅提升了測量速度，有利于測量精準、快速地完成。一般來說，低空無人機遙感在油田管道側兩方面比傳統測量方法的速度要快得多，通常是后者的兩倍以上。

在使用低空無人機遙感來進行油田管道測量時，需要注意的是管道距離較長，而且其走向多為狹長的折線。那么可以將整個測量過程拆分為多個航段，盡量保證每個航段內的管道都是一條直線，從而可以確保無人機沿直線飛行，無需進行轉彎等操作，既降低了測量難度，也加快了測量速度。因為整個測量航線的跨度大，而且多為人煙稀少的偏僻地區，難免出現航段內沒有連續運行參考站的情況。在這種情況下，測量人員應當對臨時GPS基準站加以假設，從而確保測量工作的有效性。如果連續觀測時間過長，超過了6小時的話，就需要確保對各個控制點的靜態觀測達到30分鐘以上。另外需要注意的是，在對油田管道的高程進行測量時，應當與國家大地點相結合，通過水準聯測來獲取各控制點的實際高程。如此一來，不但可以有效得到控制點的平面坐標，也能獲悉其大地高。

在測量工作過程中，把測量相關數據導入LPS系統，通過空中三角測量來獲取立體影像圖。在此基礎之上，將管道作為數據采集中心，沿管道向各個方向擴展一定距離進行數據采集，根據采集的數據建立相應的立體模型，繪制數字線并畫圖等，就能得到相應的數據圖。如管道三維顯示圖、油管地形圖等。這里的測量相關數據包括無人機航飛數據、相機數據、控制點數據等。

3.2 低空無人機遙感在石油勘測過程中的運用

石油勘探受地形影響非常大，尤其在沼澤、沙漠等地區，由于缺少足夠的測繪資料，物探工作的有效展開非常困難。在缺少有效測繪資料的情況下，要想進行物探施工，難度就比較大，無法準確選擇合適的施工方案、使用合適的施工工具，盲目性較大。而低空無人機遙感具有圖像清晰、直觀實時的優點，可以幫助勘探人員快速、準確、方便地掌握各種復雜地形的實際地表狀況，從而為物探施工提供大量的參考資料，促進物探施工的高效展開。低空無人遙感除了能夠繪制油田2D、3D地圖，繪制勘探區域熱地圖之外，更能避免勘探人員在高海拔、高危險區域的長時間持續作業，能夠有效提升石油勘探工作的安全性。

在進行石油勘測時，勘測人員可以利用專業的數據平臺，將低空無人機遙感與地震測線的坐標數據結合起來，在計算機中自動生成帶有坐標的測線圖，并將其與數字地形圖相疊加。當無人機獲取到相應的坐標數據時，可以通過圖像直接顯示實際地況，同時結合數字地形圖，能讓勘探人員迅速、直觀地對該地測繪信息進行分析與判斷。除此之外，低空無人機遙感更能實現對DEM（數字海拔地圖）進行LIDAR掃描、差熱成像、超光譜成像、伽馬射線作圖、重力場測量、機載電磁探測等操作。若是同時使用多架無人機用于石油勘探的話，能夠進一步提高勘探數據的準確性。

在利用低空無人機遙感獲取相關勘探數據和信息之后，還需要對其精度進行評定，確保其精度滿足相關要求后才能用于實際工作。以低空無人機遙感獲得影像制作的數字正射影像為例，將勘探過程中的檢測點坐標與正射影像圖上的檢測點進行對比，依照對比結果可以對數字正射影像的精度進行評定。一般來說，正射影像中檢測點的X坐標及Y坐標都需要符合兩倍點位誤差的限差要求。在此基礎之上，依照中誤差計算公式：，算出X方向、Y方向及平面的點位中誤差，查閱相關標準，判斷點位中誤差是否符合相應的精度要求。在符合精度要求的情況下，則可以將其應用在勘探點的布設選取中。另外需要注意的是，在勘探點的布設選取完成之后，應當將這些點的坐標導入數字正射影像。只有如此，才能夠有效明確選取的點坐標在該處的實際位置，進而判斷出在該坐標點進行物探施工是否會對周圍地形產生影響，又或者是否會受到周圍地形的影響而導致物探施工出現問題。如果最終的判斷結果是該坐標點不適宜進行物探施工，則需要重新設計并選取適宜的坐標點。

通過低空無人機遙感，還可以對炮點展開室內設計。利用數字正射影像對選取的坐標點與炮點位置進行仔細檢測并確認無誤后，測量人員可以將其上傳到外業測量儀器上直接對實際點位進行放樣，從而避免了不必要的二次測量，能夠有效節省測量時間。再加上使用正射影像來做草圖，可以在有效提升繪制的效率與質量的同時，進一步節省大量時間。

4 結 論

隨著低空無人機遙感技術的快速發展，其在油田測量中的應用將會變得越來越普遍。就目前來說，低空無人機遙感在油田管道測量及石油勘探等方面的應用較為常見，不但能夠以更加簡便、快捷的方式完成測量及勘探工作，更能有效利用各種先進技術提升工作的質量，保證測量及勘探工作的準確性。各油田單位在油田測量工作中，應當積極應用低空無人機遙感，在節約測量成本，加快測量效率，降低測量難度的同時，提高測量質量，促進我國油田測量事業的進一步發展與進步。

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作者簡介：陸升陽（1989.02-），男，漢族，甘肅天水人，助理員，助理工程師，本科。研究方向：油田測量。