地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪中無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐探索

陳斯雯

遼寧省東煤地質(zhì)物探測(cè)量隊(duì)有限責(zé)任公司 遼寧 沈陽(yáng) 110000

由于無(wú)人機(jī)自身比較靈敏等特征，因此可以在各種各樣的活動(dòng)中使用遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)[1]。無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)將這些遙感數(shù)據(jù)拍攝的圖像實(shí)時(shí)的傳輸出去，確保拍攝數(shù)據(jù)的真實(shí)性和實(shí)效性[2]。不光具備高效的優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)繪工作中最突出的優(yōu)勢(shì)就是能夠獲得比較良好、分辨率比較高的圖像，這也是無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的突出優(yōu)勢(shì)，在測(cè)繪工作中有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成

1.1 遙感數(shù)據(jù)處理平臺(tái)

通過(guò)無(wú)人機(jī)的航拍技術(shù)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行有效的測(cè)繪，結(jié)合實(shí)際的情況對(duì)測(cè)繪的圖像完成處理，使用遙感數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)完成收集與整合，能夠?qū)崟r(shí)的將數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心[3]。還可以結(jié)合第三軟件形成地形圖，正射影像高清地圖，3D實(shí)景建模等性能。

1.2 遙感數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)指的是在無(wú)人機(jī)上安裝各種各樣的遙感裝置，比如高分辨率的數(shù)字CCD相機(jī)、輕型光學(xué)相機(jī)、激光器、掃描儀等裝置。在測(cè)量中通常都運(yùn)用DJ Phantom 4RTK無(wú)人機(jī)為主，其機(jī)身能夠裝在可提供厘米級(jí)別的高精準(zhǔn)度準(zhǔn)確定位的D-RTK模塊，進(jìn)而能夠達(dá)到更加準(zhǔn)確的繪制作業(yè)要求，并且在機(jī)身前左右上下六個(gè)部分，都能夠配備視覺(jué)感知和紅外感知系統(tǒng)，可以有效的從全方面的視覺(jué)定位，躲避障礙[4]。飛行器打在超高清的數(shù)碼相機(jī)，在搭配三軸防抖云臺(tái)控制系統(tǒng)能夠拍攝出2000W像素照片以及2K高清視頻，運(yùn)用機(jī)械快門能夠更加準(zhǔn)確的保證測(cè)繪的航拍成像成果。

還可以將手機(jī)與遙控器相連接，遙控器可以運(yùn)用OCUSYNC高清圖傳技術(shù)，能夠完成七千米的最大傳輸距離，將拍攝的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)時(shí)的傳送，可以直接在手機(jī)APP中展現(xiàn)出實(shí)時(shí)的高清畫(huà)面[5]。還可以在APP內(nèi)使用提前準(zhǔn)備好的KML格式文件策劃飛行路線，能夠保證在大面積區(qū)域內(nèi)完成自動(dòng)化測(cè)繪作業(yè)，展現(xiàn)出操作快捷、自動(dòng)化、信息準(zhǔn)確的特點(diǎn)；無(wú)人機(jī)的遙控平臺(tái)，能夠在飛行測(cè)量的過(guò)程中完成無(wú)人機(jī)的準(zhǔn)確管理和控制，在控制的時(shí)候可以運(yùn)用GPS、GNSS、D-RTK模塊的高精準(zhǔn)度定位技術(shù)得到參數(shù)，對(duì)測(cè)繪地區(qū)完成定位，對(duì)其他設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)的控制，能夠更加準(zhǔn)確的完成測(cè)繪數(shù)據(jù)的收集和整合工作。

2 無(wú)人機(jī)在地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)

2.1 操作方法簡(jiǎn)單便捷

無(wú)人機(jī)不光能夠運(yùn)用遙感技術(shù)完成數(shù)據(jù)信息的收集，還能夠完成信息的處理工作。無(wú)人機(jī)在地質(zhì)工程測(cè)繪工作中展現(xiàn)出非常強(qiáng)的適配性，各項(xiàng)系統(tǒng)可以進(jìn)行相互的配合，確保了實(shí)際工作中的效率[6]。并且，由于無(wú)人機(jī)本身體積就比較小，操作起來(lái)比較靈活，對(duì)于比較難去探測(cè)的地區(qū)也能夠?qū)崿F(xiàn)任意的進(jìn)出，完成信息的收集工作。無(wú)人機(jī)的飛行速度與高度可以滿足大范圍測(cè)繪的要求，在測(cè)繪范圍的前提下，擴(kuò)充無(wú)人機(jī)的數(shù)量這樣就能夠直接擴(kuò)大測(cè)繪的范圍。無(wú)人機(jī)在完成地質(zhì)的測(cè)繪工作中，會(huì)主動(dòng)的尋找較為清晰的角度展開(kāi)拍攝，確保拍攝數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠有助于地質(zhì)工程測(cè)量工作的順利進(jìn)行。簡(jiǎn)單便捷的操作方法使無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)得以更好地發(fā)揮，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，這種方法無(wú)需技術(shù)人員開(kāi)展更多準(zhǔn)備工作，測(cè)繪時(shí)主要操控?zé)o人機(jī)飛到制定的位置即可，無(wú)人機(jī)就能更具計(jì)算機(jī)指令進(jìn)行測(cè)繪，而且其獲得的數(shù)據(jù)精度更高。操作簡(jiǎn)單便捷這一優(yōu)勢(shì)成為了無(wú)人機(jī)取代傳統(tǒng)測(cè)繪方法的重要因素，未來(lái)階段隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)發(fā)展，其在測(cè)繪領(lǐng)域的作用將會(huì)進(jìn)一步得到突顯。

2.2 測(cè)繪方法高效

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)產(chǎn)生之前，一般都是運(yùn)用的方式都是將設(shè)備與飛機(jī)進(jìn)行配合的測(cè)繪方式，然而將相機(jī)放置在飛機(jī)上的這種測(cè)繪方式，首先就要給飛機(jī)準(zhǔn)備一個(gè)規(guī)格比較大的飛行場(chǎng)地，這直接就會(huì)導(dǎo)致測(cè)繪成本加大。投入的成本比較高，并且在實(shí)際的使用過(guò)程中，步驟也是比較繁瑣的，這導(dǎo)致地質(zhì)工程的測(cè)繪工作產(chǎn)生了很大的工作量，運(yùn)用無(wú)人機(jī)技術(shù)展開(kāi)測(cè)繪工作，能夠很好的解決場(chǎng)地成本等問(wèn)題。無(wú)人機(jī)能夠在沒(méi)有飛行限制地區(qū)的500米高空完成飛行和探測(cè)工作，最低的距離可以達(dá)到50米以內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)在測(cè)繪地區(qū)進(jìn)行近景拍攝，達(dá)到測(cè)繪的實(shí)際要求[7]。就地質(zhì)工程的測(cè)繪工作來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)的運(yùn)用不光能夠減少投入的成本，還能夠在很大程度上提升工作效率。無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能夠?qū)⑴臄z到的內(nèi)容展現(xiàn)出來(lái)，經(jīng)過(guò)有效的搜集和分析信息，然后將信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)平臺(tái)上，經(jīng)過(guò)對(duì)信息的處理進(jìn)而的得到有用的測(cè)繪信息，給地質(zhì)工程的順利開(kāi)展提供真實(shí)的信息數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，無(wú)人機(jī)還可以完成人工無(wú)法做到的任務(wù)，可以對(duì)比較難去探測(cè)的死角完成實(shí)地的測(cè)量，還能夠在測(cè)繪范圍內(nèi)完成搜索，增強(qiáng)測(cè)量的精準(zhǔn)度。

2.3 測(cè)繪數(shù)據(jù)精確可靠

我國(guó)具有土地面積寬廣的特點(diǎn)，并且因?yàn)楦鱾€(gè)地域之間的地形不同，導(dǎo)致每個(gè)地區(qū)都具有比較獨(dú)特的地理特征，這也給地質(zhì)工程的測(cè)繪工作增加了一定的難度。以往的測(cè)繪技術(shù)很難完成比較特殊地貌區(qū)域的工作，尤其是在外部天氣環(huán)境比較惡劣的情況下，直接就會(huì)影響到衛(wèi)星的遙感系統(tǒng)，致使這項(xiàng)功能無(wú)法發(fā)揮出有效的作用。在比較極端的天氣中，會(huì)對(duì)實(shí)際的測(cè)繪測(cè)量工作產(chǎn)生很大的負(fù)面影響，可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)繪的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確[8]。然而利用無(wú)人機(jī)技術(shù)能夠在有外界因素干擾的情況下依舊保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)，在比較短的時(shí)間內(nèi)完成強(qiáng)度比較高的作業(yè)，無(wú)人機(jī)的分辨率也會(huì)大大高于衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的性能，能夠保證在測(cè)繪過(guò)程中獲得比較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，降低外界因素對(duì)測(cè)繪結(jié)果的影響，確保地質(zhì)工程測(cè)量工作的精準(zhǔn)度。在收集信息時(shí)，還可以及時(shí)的處理信息，增強(qiáng)測(cè)繪技術(shù)的智能化程度。精確可靠的測(cè)繪數(shù)據(jù)能夠?yàn)槿藗兲峁﹥?yōu)質(zhì)的測(cè)繪服務(wù)，對(duì)于很多行業(yè)而言數(shù)據(jù)精度的提升能夠降低這些行業(yè)的成本投入，同時(shí)也能增加經(jīng)濟(jì)收益，所以無(wú)人機(jī)測(cè)繪方法在現(xiàn)代測(cè)繪工作中扮演著重要的角色。

3 無(wú)人機(jī)在實(shí)際地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用

3.1 野外地形拍攝

外業(yè)航飛主要指的是在多旋翼無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)中搭配5鏡頭相機(jī)完成多架次的航測(cè)，經(jīng)過(guò)從多種的角度進(jìn)行拍攝地面影像，得到建筑的側(cè)面文理數(shù)據(jù)，獲得可靠的高清的原始數(shù)碼影像、照片拍攝點(diǎn)空間位置以及姿態(tài)信息，結(jié)合相機(jī)的畸變參數(shù)，運(yùn)用空三軟件完成匹配、平差和拼接等工作，最終得出能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)需求的數(shù)字正射影像圖DOM，數(shù)字高程模型DEM等數(shù)據(jù)，再運(yùn)用傾斜三維建模系統(tǒng)完成三維實(shí)景重現(xiàn)。值得注意的是，在開(kāi)展野外飛行作業(yè)中，測(cè)量技術(shù)人員應(yīng)該制定出完整的計(jì)劃，保證飛行路線，之后在完成試飛，并且還要對(duì)飛行過(guò)程中產(chǎn)生的不可控因素造成的問(wèn)題進(jìn)行分析，并制定出解決方案[9]。野外拍攝的關(guān)鍵是獲得目標(biāo)去準(zhǔn)確的地理信息數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)能夠在復(fù)雜的野外環(huán)境下進(jìn)行拍攝，同時(shí)將測(cè)繪的精度控制在理想的范圍內(nèi)，如果使用傳統(tǒng)的測(cè)繪方法，投入的人力資源非常大，而且獲得的測(cè)繪數(shù)據(jù)精度并不高，測(cè)繪的周期較長(zhǎng)。

3.2 低空地理航測(cè)

近幾年，無(wú)人機(jī)技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，以無(wú)人機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的無(wú)人機(jī)攝像測(cè)量技術(shù)，因?yàn)樵靸r(jià)比較低、靈敏度比較高，操作方面等優(yōu)勢(shì)，取得了廣泛的應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)主要是用無(wú)人機(jī)作為主體，通過(guò)裝配非量測(cè)相機(jī)，形成飛行控制體系，地面控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)規(guī)劃，可以精準(zhǔn)度額測(cè)量地面影像數(shù)據(jù)信息，降低出現(xiàn)錯(cuò)誤測(cè)量數(shù)據(jù)問(wèn)題的發(fā)生幾率，提升測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用效率，與普通的航空攝影測(cè)量技術(shù)相比較而言，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)所需的維修成本也更加低一些，隨著國(guó)家政策的不斷改動(dòng)，低空空域漸漸的被開(kāi)放，無(wú)人機(jī)審批的程序也更加的簡(jiǎn)單，并且作業(yè)的方式也更加靈敏，因?yàn)橥饨绱髿猸h(huán)境的影像相對(duì)來(lái)講比較少，在一定時(shí)間內(nèi)，能夠更加精準(zhǔn)高效的獲得影像數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)能夠得到很好的使用，可以較好的彌補(bǔ)常規(guī)航測(cè)與工程測(cè)量中存在的不足之處和弊端，有助于相關(guān)的人員可以迅速的得到大比例尺地形圖。在無(wú)人機(jī)中搭配相機(jī)，運(yùn)用非量測(cè)相機(jī)，成像的效率高。

3.3 繪制地形圖

為了確保測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度，一定要對(duì)航拍系統(tǒng)的功能和性質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，在收集數(shù)據(jù)時(shí)一旦出現(xiàn)圖像缺陷的情況，需要再次完成補(bǔ)測(cè)工作，還能夠運(yùn)用無(wú)人機(jī)的遙感技術(shù)，提前處理拍攝的照片，在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)對(duì)照片數(shù)據(jù)完成核驗(yàn)時(shí)，可以把沒(méi)有達(dá)到規(guī)定的數(shù)據(jù)直接處理完成，把更加精準(zhǔn)的信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，地質(zhì)工程繪制工作能夠有效的提高土地的利用率，在實(shí)際完成測(cè)繪工作中，需要確保無(wú)人機(jī)的狀態(tài)，給測(cè)繪工作的順利完成做出保障，定期調(diào)試檢查設(shè)備，自確保無(wú)人機(jī)可以在穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，使地質(zhì)工程測(cè)繪工作的質(zhì)量得到切實(shí)提升[10]。無(wú)人機(jī)在飛行的過(guò)程中需要保證在一定的高度內(nèi)進(jìn)行飛行，能夠完成不同高度的飛行作業(yè)，按照高度的變化計(jì)算好無(wú)人機(jī)的運(yùn)行軌道，通過(guò)計(jì)算的數(shù)據(jù)得到高程值，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對(duì)高程值的數(shù)據(jù)完成轉(zhuǎn)變，最終得到土石方量。

3.4 三角測(cè)量技術(shù)

三角測(cè)量技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)繪工作中有著不可忽視的作用，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)能夠在測(cè)繪工作中完成立體式的測(cè)量，使得測(cè)繪工作的質(zhì)量得到提升，空中三角測(cè)量，能夠在保證在運(yùn)用最少控制點(diǎn)的情況下完成測(cè)繪，確保測(cè)繪中的高程、平面等位置保持一致，為地質(zhì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度提供保障。三角測(cè)量技術(shù)能夠有效地提升測(cè)繪的精度，這種測(cè)繪方法核心優(yōu)勢(shì)是通過(guò)多種測(cè)量技術(shù)方法對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行測(cè)繪，獲取目標(biāo)的測(cè)繪數(shù)據(jù)后利用誤差處理系統(tǒng)對(duì)存在誤差的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，剔除較大誤差的數(shù)據(jù)后保留一致的數(shù)據(jù)。這種立體式的測(cè)量方法能夠有效地將技術(shù)操作誤差和地理環(huán)境造成的影響降低，所獲得的地理信息精度非常高，目前這種技術(shù)正處于發(fā)展階段，未來(lái)階段如果在技術(shù)方面取得一系列突破，這項(xiàng)技術(shù)將成為影響測(cè)繪領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。

3.5 智能航線規(guī)劃

一般情況下，無(wú)人機(jī)的作業(yè)時(shí)間通常都保持在一個(gè)小時(shí)之內(nèi)，拋除部分時(shí)間的消耗，無(wú)人機(jī)的實(shí)際拍攝時(shí)間能夠達(dá)到三十分鐘，因此，操作人員需要預(yù)先規(guī)劃好無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間以及飛行軌道，預(yù)防出現(xiàn)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)無(wú)人機(jī)發(fā)生電量不足等事故，要科學(xué)合理的規(guī)劃好飛行的航線，增強(qiáng)無(wú)人機(jī)作業(yè)的高效性。對(duì)于需要檢測(cè)的區(qū)域要進(jìn)行重點(diǎn)、全方位的規(guī)劃，保證無(wú)人機(jī)能夠在需要測(cè)量的地區(qū)完成有效的測(cè)繪工作，結(jié)合測(cè)繪的實(shí)際要求運(yùn)用各種各樣的拍攝形式，對(duì)于需要測(cè)量的位置也要建立相應(yīng)的標(biāo)志，結(jié)合無(wú)人機(jī)的作業(yè)時(shí)間合理的安排操作程序。嚴(yán)格控制測(cè)繪地區(qū)是為了能夠確保測(cè)量任務(wù)的高效性，結(jié)合測(cè)繪區(qū)域編制出相對(duì)的控制網(wǎng)絡(luò)，確保無(wú)人機(jī)能夠在作業(yè)期間按照網(wǎng)絡(luò)信號(hào)找到提前設(shè)立的坐標(biāo)，這也能夠有助于無(wú)人機(jī)更好的核實(shí)作業(yè)路線。智能航線規(guī)劃的意義在能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)測(cè)繪路線進(jìn)行精準(zhǔn)控制，從而提升測(cè)繪的質(zhì)量，這對(duì)于現(xiàn)代測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展而言有著重要的意義，因?yàn)槠浣鉀Q了傳統(tǒng)的人工規(guī)劃路線方法帶來(lái)了一系列不確定性因素影響，有效地保障地理信息測(cè)繪結(jié)果的客觀性。

3.6 地理數(shù)據(jù)采集

首先是航空攝影測(cè)量，無(wú)人機(jī)作為我國(guó)科技領(lǐng)域的重大研究成果之一，在地質(zhì)工程測(cè)繪中發(fā)揮出了不小的作用，能夠有效的提升工作效率，可以說(shuō)在一定程度上推動(dòng)了我國(guó)地質(zhì)工程地形測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。無(wú)人機(jī)技術(shù)的使用，能夠韓浩的解決特殊環(huán)境給測(cè)繪工作造成的難度，在測(cè)繪的過(guò)程中可以充分的展現(xiàn)出無(wú)人機(jī)的系統(tǒng)機(jī)能。經(jīng)過(guò)拍攝系統(tǒng)對(duì)規(guī)劃區(qū)域開(kāi)展有效的拍攝，使用定位系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)，產(chǎn)生精準(zhǔn)的比較清楚的地理圖像信息。然后在運(yùn)用信息化的技術(shù)將數(shù)序進(jìn)行整理，生成具體的信息數(shù)據(jù)，再對(duì)這些信息完成處理形成精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)影像。無(wú)人機(jī)的拍攝技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)特殊地形的精準(zhǔn)把控，完成對(duì)檢測(cè)不到的死角地區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性，為實(shí)際地質(zhì)工程的測(cè)繪提供準(zhǔn)確有效的數(shù)據(jù)結(jié)果。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)作為一種新興的技術(shù)，可以對(duì)一些地形比較復(fù)雜、范圍比較大的區(qū)域完成測(cè)量，并且其得到的地形圖等測(cè)繪產(chǎn)品精準(zhǔn)度更高，可以達(dá)到大比例尺測(cè)圖對(duì)精度的標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量單位能夠直接體現(xiàn)出無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將其使用到有關(guān)領(lǐng)域的工程測(cè)量中，可以切實(shí)提升測(cè)量工作的質(zhì)量以及效率，因此，應(yīng)該將無(wú)人機(jī)技術(shù)廣泛的運(yùn)用到地質(zhì)工程測(cè)量測(cè)繪工作中，推動(dòng)我國(guó)地質(zhì)工程又好又快的發(fā)展。