無人機(jī)在地質(zhì)工程測量測繪中的應(yīng)用探究

呂志強(qiáng) 劉瑞岐

摘要：在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的帶動下，越來越多的先進(jìn)技術(shù)得以產(chǎn)生，并且在很多領(lǐng)域發(fā)揮著積極作用，以無人機(jī)技術(shù)為例，配合相應(yīng)的航測技術(shù)，在地質(zhì)測繪領(lǐng)域表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。相比人工測量，無人機(jī)航測系統(tǒng)具備結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷的優(yōu)勢，而且受地形地貌因素的影響較小，對于一些危險區(qū)域的測繪有著良好的應(yīng)用效果，因此成為航拍影像和地質(zhì)測繪圖獲取的重要手段。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);地質(zhì)工程;測量測繪;應(yīng)用

1無人機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

1.1遙感數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

以測繪常用的DJPhantom4RTK無人機(jī)為例，機(jī)身裝載有可提供厘米級高精度準(zhǔn)確定位的D-RTK模塊，從而能實現(xiàn)更為精準(zhǔn)的測繪作業(yè)，而且在機(jī)身前左右上下六個部位，均配備了視覺感知和紅外感知系統(tǒng)，可以用來提供全方位的視覺定位和飛行避障。飛行器搭載超高清數(shù)碼相機(jī)，配合三軸防抖云臺控制系統(tǒng)可以拍攝2000W像素照片和2K高清視頻，機(jī)械快門進(jìn)一步確保了測繪航拍成像效果。

可以通過手機(jī)連接到遙控器，遙控器通過OCUSYNC高清圖傳技術(shù)，在7KM最大傳輸距離內(nèi)，將拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時傳輸，在手機(jī)App上還可以顯示實時高清畫面。也可在App內(nèi)利用事先做好的KML格式文件規(guī)劃飛行路徑，實現(xiàn)大面積區(qū)域的自動化測繪作業(yè)，具有操作快捷、自動化、信息精確的優(yōu)勢;無人機(jī)的遙控平臺，可以在飛行測量的過程中對無人機(jī)進(jìn)行有效的管理和操作，在操作的時候利用GPS，GNSS，D-RTK模塊的高精度定位技術(shù)獲得參數(shù)，對測繪地區(qū)進(jìn)行定位，對其他運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行有效地把控，可以有效地對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集。

1.2遙感數(shù)據(jù)處理平臺

通過無人機(jī)的航拍技術(shù)對地質(zhì)進(jìn)行有效的測繪，按照實際需求對測繪的圖像進(jìn)行處理，利用遙感數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，將實時數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心。還可配合第三方軟件生成地形圖，正射影像高清地圖，3D實景建模等功能。

2無人機(jī)航測系統(tǒng)在地質(zhì)測繪領(lǐng)域的實踐

2.1控制點(diǎn)測量

以某森林公園區(qū)地質(zhì)填圖工作為例，在利用無人機(jī)航測系統(tǒng)進(jìn)行地質(zhì)填圖的過程中，工作人員結(jié)合該區(qū)的情況，首先設(shè)置影像控制點(diǎn)，然后對影像控制點(diǎn)進(jìn)行無人機(jī)航拍。為保證測量結(jié)果，在1980年西安坐標(biāo)系中選取了相應(yīng)的控制點(diǎn)。這些是控制點(diǎn)在西安坐標(biāo)系中的1980點(diǎn)，可以實現(xiàn)對被測區(qū)域的全面覆蓋，為順利完成各項工作打下堅實的基礎(chǔ)。在設(shè)置圖像控制點(diǎn)時，工作人員傾向于將圖像控制點(diǎn)布置在重疊和側(cè)重疊區(qū)域，以保證圖像控制點(diǎn)的通用性。如果不能滿足共性的要求，則需要通過單獨(dú)設(shè)置點(diǎn)來避免孔洞。測量環(huán)節(jié)對測量精度有較高的要求。結(jié)合測量的實際情況，無人機(jī)航測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)能夠滿足相應(yīng)的平面精度和高程精度要求，也可以促進(jìn)測量效率的提高。對于地質(zhì)測繪人員，需要提前在智能手機(jī)或手持終端設(shè)備上安裝相應(yīng)的軟件，然后導(dǎo)入圖像控制點(diǎn)的位置信息，并借助相應(yīng)的衛(wèi)星地圖，工作人員可以實現(xiàn)圖像控制點(diǎn)位置的準(zhǔn)確快速定位，然后結(jié)合實際測量線合理規(guī)劃圖像控制點(diǎn)的位置。從提高圖像控制點(diǎn)測量精度的角度出發(fā)，工作人員從所有圖像控制點(diǎn)中隨機(jī)選取18個圖像控制點(diǎn)進(jìn)行檢測。結(jié)果表明，圖像控制點(diǎn)的平面誤差為±0.025m，高程誤差為±0.035m，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。按無人機(jī)航跡線設(shè)計圖像控制點(diǎn)分布時，圖像控制點(diǎn)個數(shù)為80個。地面采用環(huán)保涂料，并涂有100cm十字標(biāo)志，便于無人機(jī)識別。

2.2收集測繪資料

2.2.1航空攝影測量

無人機(jī)是我國科技領(lǐng)域的一項重要研究成果。它提高了地質(zhì)工程測繪工作的可靠性，提高了測繪工作的效率，對工程地形測量技術(shù)的發(fā)展起到了推動作用。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用有效地解決了特殊環(huán)境給測繪工作帶來的困難，有效地發(fā)揮了無人機(jī)在測繪中的系統(tǒng)功能。通過拍攝系統(tǒng)對規(guī)劃區(qū)域進(jìn)行有效拍攝，定位系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，形成清晰準(zhǔn)確的地理圖像信息。利用信息技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，形成具體的信息，并對信息進(jìn)行處理，生成準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)圖像。無人機(jī)射擊技術(shù)有助于有效地控制特殊地形，測量無法有效探測到的死角，保證測繪數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2.2像片測量與控制

圖像的測量和控制是無人機(jī)測繪過程中的一項重要功能。在實際應(yīng)用中，技術(shù)人員需要充分了解具體的操作方法，做好技術(shù)操作的相關(guān)參數(shù)分析。結(jié)合以往測繪工作的實際流程和操作方法，對其進(jìn)行合理的分析和優(yōu)化，對設(shè)備中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行全面的處理，并定期對無人機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，保證了無人機(jī)工作的有效性，提供了準(zhǔn)確有效的保障為實際地質(zhì)工程測繪提供數(shù)據(jù)成果。對于技術(shù)應(yīng)用層面，技術(shù)人員應(yīng)充分了解技術(shù)相關(guān)知識，在技術(shù)實施的實際范圍內(nèi)進(jìn)行操作，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)有效性。加強(qiáng)對數(shù)據(jù)中心和工作站的管理，每天檢查系統(tǒng)的實際工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)處于良好狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免數(shù)據(jù)錯誤。分析控制點(diǎn)的參數(shù)，提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。

2.3地形圖

地形圖測繪是地質(zhì)工程測繪的核心，通過地形圖可以有效地恢復(fù)數(shù)據(jù)。為了保證地圖數(shù)據(jù)的精度，技術(shù)人員需要優(yōu)化數(shù)字技術(shù)，提高無人機(jī)設(shè)備的航拍性能，為地形圖提供清晰的圖像和比例尺。為了獲得更準(zhǔn)確的地形圖，應(yīng)將無人機(jī)技術(shù)與測量方法相結(jié)合，優(yōu)化地圖測繪工作思路，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，提高數(shù)據(jù)信息與圖像信息的統(tǒng)一性。技術(shù)人員還需要根據(jù)無人機(jī)的性能特點(diǎn)，對實際工作中獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步提高測繪能力。

為了更好地保證無人機(jī)在地質(zhì)工程測繪中的實際測繪效果，必須根據(jù)無人機(jī)的系統(tǒng)和設(shè)備性能進(jìn)行合理規(guī)劃，劃分測繪區(qū)路線，確保無人機(jī)在規(guī)定時間內(nèi)完成指定區(qū)域內(nèi)的航拍工作，避免因待機(jī)時間過長造成事故。合理規(guī)劃航拍路線，避免遺漏，降低測繪數(shù)據(jù)的可靠性。為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對航空攝影系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢測。采集數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)圖像缺陷，需要重新進(jìn)行補(bǔ)充測量工作。無人機(jī)的遙感技術(shù)也可以用來對拍攝的照片進(jìn)行預(yù)處理。無人機(jī)系統(tǒng)在對照片數(shù)據(jù)進(jìn)行審核時，可以直接對不符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。地質(zhì)工程測繪工作對提高土地利用率具有重要作用。在實際測繪中，要確保無人機(jī)狀態(tài)，為測繪工作提供有力的支持。定期對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備狀態(tài)良好，提高地質(zhì)工程測繪水平。

3結(jié)論

在地質(zhì)測繪領(lǐng)域，無人機(jī)航測技術(shù)相比于傳統(tǒng)的人工測量，在效率和質(zhì)量上要高得多，能夠很好地應(yīng)對復(fù)雜地形區(qū)域測量的要求，而借助抽樣檢測的方式，驗證了無人機(jī)航測系統(tǒng)能夠滿足1∶1000帶狀地形圖的繪制，而且其所具備的機(jī)動性、靈活性、高效性、精準(zhǔn)性等優(yōu)勢，使得無人機(jī)航測系統(tǒng)得到了越發(fā)廣泛的應(yīng)用，能夠為地質(zhì)圖的測繪工作提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：天津市測繪院有限公司）