無人機遙感在地質工程測量中的應用研究

丁澗峰

（安徽省地礦局311地質隊安慶測繪技術院，安徽 安慶 246000）

無人機遙感技術是近幾年發展起來的新型技術，功能齊全，適合諸多領域發展需求，提高了作業效率。同時該技術具有操作靈活、成本低廉等特征，不僅可加快信息數據獲取速度，還能加強作業規劃的可靠性、可行性，對于相關領域發展起到了重要的推動作用。文章主要對該技術在地質工程測量中的應用展開分析與探討[1]。

1 無人機遙感技術的基本概念

無人機遙感，也就是采用無人駕駛飛行器技術、遠程遙感技術、衛星定位導航技術、移動通訊技術和實時動態差分技術，對國土空間資源、自然環境資源以及地震災區環境資源等涉及的數據信息進行采集、整合、建模、處理與分析。無人機遙感系統具有技術操作簡便、機動性強、投資成本低等優勢特點。目前，國內無人機遙感技術已經從初期探索階段發展到推廣應用階段。

2 無人機遙感測繪技術的基本特點

2.1 數據獲取周期短

目前，航空遙感測繪技術與衛星遙感測繪技術已經成為地質工程測量中的核心技術。盡管這兩類遙感測繪技術在地質工程測量中發揮著關鍵作用，但也受到客觀因素的干擾和影響，難以精確的獲取目標點位的遙感數據信息。對于衛星遙感測繪技術來說，獲取的遙感數據信息具有顯著的周期性特點。而且大氣層的瞬時變化會直接影響衛星反饋的遙感測繪數據。

在地質工程測量中，如果采用航空遙感測繪技術，也會在一定程度上受到氣象環境變化的影響。而且航空遙感測繪飛行器的使用，還要預先向相關部門提交空域飛行申請，報備航空遙測計劃方案，而這也延長了整個地質工程測量周期。但采用無人機遙感測繪技術，則可以實現低空飛行遙測，既省略了空域飛行申請環節，又減輕了氣象環境變化的不利影響，改善了地質工程測量工作的水平。

2.2 數據分辨率較高

無人機遙感測繪技術的運用，為現代地質工程測量工作的有序開展提供了必要的技術支持與協助。在實際地質工程測量工作中，無人機既可以深入測繪測量區域進行低空遙測，又可以攜帶微型化、高分辨率、連測式的攝像傳感器，為測繪測量技術人員提供高分辨率的影像資料，滿足各種比例尺條件下的地質工程測量需求。

2.3 安全系數較高

對于地質工程測量工作來說，往往會遇到各種復雜的地理環境和自然環境，甚至是需要進入危險系數較高的災區開展測繪測量。而無人機遙感測繪技術，可以有效彌補傳統測繪測量技術的缺陷，在保證測繪測量技術人員人身安全的條件下，增強地質工程測量工作的時效性、安全性與精確性。

2.4 受影響程度小，操作方便

無人機體積小，重量輕，設備微型化程度高，機動性強，操作方便快捷。尤為關鍵的是，無人機遙感測繪系統可以減輕氣象環境變化的干擾程度。在現代地質工程測量中，合理應用無人機遙感測繪技術，可以獲取完整精確的測繪測量數據。

2.5 無人機集成化程度高

正是因為無人機遙感測繪技術的集成化程度較高，所以完全能夠實現地質工程自動化測量。采用無人機遙感測繪技術，既可以提高測繪測量工作效率，又可以加強測繪測量結果的精準性。再者，無人機遙感測繪技術還可以避免人為操作失誤問題，提升地質工程的測量水平[2]。

3 無人機遙感技術在現代地質工程測量中的作用

3.1 實現數字化地質工程建設目標

地質工程管理作業中，數字化地質工程建設是非常重要的環節，同時也是目前工作面臨的難點。若想實現數字化地質工程建設目標，提高地質工程測量水平是非常必要的。不過傳統的測量技術存在較多問題，地質工程測量效率偏低。而使用無人機遙感技術后，則可對傳統測量技術存在問題加以解決，彌補傳統測量中存在的不足，確保信息數據采集和處理的快速性、齊全性。

3.2 環境治理與監測

地質工程開展中，為提高作業質量，需要在原有工作基礎上融入綠色發展目標，構建綠色工程體系。為此，在開展地質工程測量活動時，除要加大對專業工作的重視力度外，還應注重環境治理和實時監測，但傳統技術很難保證這兩項工作的同時推進，需要利用無人機遙感技術。以礦區地質測量為例，在工作開展中應先對礦區展開定性分析，之后利用無人機遙感技術，獲取全面數據資料，開展分析工作，通過獲取數據資料了解礦區具體情況，分析開采中可能出現的環境污染問題，并給出專業評估報告，為后續治理和監測提供支持。

3.3 資源保護與利用

地質工程資源均屬于不可再生資源，為實現該類資源的科學保護和利用，在地質工程測量時，需要做到科學把控，獲取精準測量數據，選擇合適的開發技術，實現資源的有效保護和利用。這時無人機遙感技術發揮較大作用，可對區域地質特征及資源分布情況予以全面了解，幫助作業人員第一時間掌握現場情況，再結合現有規范要求，制定科學的開采方案，滿足資源保護和利用要求。同時，通過無人機遙感技術還能夠了解地質結構特征，標注危險區域，為開采工作提供安全保障。再者，對于無證開采的企業，應用無人機遙感技術，可以全面監控地質工程開采的具體情況，并針對部分違章開礦的行為予以嚴厲處罰，保證地質工程企業的規范開采。

4 無人機遙感測繪技術在地質工程測量中的應用

4.1 項目簡介

某礦區地質工程測量，測量范圍約456平方千米，測區由于靠近山脈，呈現東西高、中間低的特征，最低點海拔在159.5m左右，最高點在1157.7m，相對高差為500m。測量區域內居民結構呈分散狀特征，測量工作遇到諸多問題，增加了測量工作的復雜性。鑒于此，為提高測量作業效率，獲取精準測量數據，需采用無人機遙感技術開展地質工程測量作業，利用該技術的高分辨率及快速影像處理功能，降低測量難度，保障測量作業的有效性與可靠性[3-6]。

4.2 技術路線

先收集和整理測區相關數據資料，之后結合無人機遙感技術的作用特征，編制完善的測量計劃和方案，對無人機行走線路實施規劃處理。憑借30天測量工作，獲取地質影響資料，繪制比例在1:1000的地形圖，為礦區檢查及勘測作業開展提供可靠依據。

4.2.1 無人機及數碼相機選擇

結合本項目特征選擇固定翼UV-Ⅱ無人機，機身安裝數碼相機以SonyRX1RII高端相機為主。相機像素為4240萬，最高分辨率可達到7952×5304，機身重量約1.5kg。

4.2.2 技術參數

由于測量區域的地形地表差異較小，所以在開展無人機航攝時，應做好分區處理。無人機飛行路線可直接按照由西向東的順序加以布設；地面分辨率在0.08m，設置航向重疊度在80%，旁向重疊度在65%，相對航高320m。

4.2.3 飛行質量控制及補重攝

在無人機遙感測量中，無人機自身飛行穩定性會直接影響到拍攝影像的質量。所以在測量工作中，需要注重無人機質量的科學把控：將無人機上下飛行速度控制在每秒10m以內，減少上下變動產生顛簸帶來的影響；轉彎坡度控制在20度左右，以免信號失鎖；邊界區域拍攝覆蓋率要求在像幅二成以上；飛行航線的要求與設計重疊度一致；同一航線內相鄰像片高度差不得超過30m距離，整體高度差范圍要控制在50m以內；最大旋片角像片數量要在總數的4%以內。對于因無人機質量控制不佳導致的影像不清晰問題，需要重新拍攝；對于局部缺陷，如云影等，或相對漏洞，則需予以補攝，補攝航線長度需要比漏洞長出一條基線。

4.3 影像處理

利用無人機遙感技術獲取的影像數據需要按照順序要求逐一實行檢查和處理。首先，檢查和分析數字影像，確保其質量符合標準，找出其中存在的異常數據和重疊數據，加以處理和優化；其次，展開像控點及基礎控制點、高程的檢查與校準，誤差值控制在0.1m以內；最后實施畸形影像的校準和糾正處理。在該環節內，先確定需要糾正的影像數據，了解主點偏移或畸變情況，之后采取有效措施和方案開展糾正作業，保障影像數據的質量。先要建立DOM影像，利用DEM模型完成單張航片的掃描和處理，再借助專業的糾正軟件，對失真影像數據加以科學處理，提高影像質量；運用數學模型轉換影像投影,由中心投影變為垂直正向投影，從而獲取正射像片；對像片進行編輯操作，最后生成標準分幅正射影像圖。像片糾正完成后，再開始幾何糾正，借助ERDAS軟件將地面控制點坐標和高程數據提取出來，使像片精度達標。

5 無人機影像成圖精度

5.1 數字正射影像圖質量

該項目中地質工程測量主要以丘陵山地為主，高低起伏變化較大，為保證測量的精準度，在使用無人機遙感技術時需對無人機的飛行高度、速度加以科學管控，有效控制無人機飛行質量，提高影像清晰度和真實度。同時通過飛行質量科學控制，防止出現數據覆蓋、重疊等問題，保證數字正射影像圖的拍攝效果。分析數字正射影像處理后的成圖質量，在對相鄰正射影像實行立體觀察與量測檢查時，個別點位存在誤差，但從整體地形上看并沒有明顯起伏；正射影像平面圖質量符合規范要求,圖像在色彩和色調上都滿足均衡要求。

5.2 成圖質量

在測量工作結束后，作業人員利用檢測區控制點對區外開展測量工作，根據所得數據對成套質量予以精準分析。野外踩點共設置256個，通過對這些踩點數據的收集、整理，與成圖后圖中顯示的量取數據展開對比分析，找出存在的誤差值，再根據標準規范要求，判斷合理性與否，確定成圖質量。在測量及分析作業中，內業加密點、地物點、內頁加密高程點、內業高程注記點與測量野外點存在的誤差值分別為0.88m、1.01m、0.70m、0.79m。

6 結語

總之，無人機遙感技術在地質工程測量中的應用，有利于提高測量精準度，提高整體測繪工作的效率，且降低資金投入成本，這可為地質工程作業開展提供堅實保障，故而值得專業人員的大力關注，深入對該項技術的分析研究。