基于民用無人機的海上水下物探技術研究

【摘要】物探技術是開展基礎性地質調查的重要方法，尤其是在油氣資源的勘探和開發中，針對海洋油氣資源勘探、污染檢測和深海海底信息收集等需求，為了追求快速高效的信息檢測和收集，必須要針對探索對象和具體的條件來選擇恰當的物探方式，其中無人機作為一種成本較低、操作靈活且安全性能較高的移動探測平臺，在海上水下物探中得到了廣泛的應用。利用無人機并在其上安裝輕型測量裝置，在海面上移動并獲取信息。使得物探工作效率得到進一步提高。基于此，本文基于當前民用無人機海上水下物探技術的發展背景，對其技術原理展開論述，并介紹了海上水下物探技術的要點和應用方法。

【關鍵詞】無人機|海上水下|物探技術

隨著我國經濟社會的快速發展，物探技術在不斷進步的同時廣泛應用于各行業，其涉及物理學科、材料學科和計算機技術等學科的知識，主要借助各種物探儀器來完成相應參數的探測和獲取。在水利電氣、煤炭地質、石油鐵路等各領域物探技術都發揮著重要的作用，不僅能幫助探測資源的分布情況和地質條件，還能對地球的污染情況進行監控，在地質災害監測預警中也有應用，可見物探技術對資源開發和環境保護具有重要的意義。而在物探技術飛速發展的同時，無人機因其獨特的優勢，也在海上水下物探工作中扮演著越來越關鍵的角色。

一、背景介紹

在工程地質勘探中，物探技術被廣泛應用，其能夠在較短時間內快速對地質況狀的基本信息展開數據手機和分析，具有勘探效率高，時間快、質量高的特點。且物探技術應用種類十分多樣，其中，航空物探主要以無人機為主要平臺，通過無人機裝載相應的勘探設備，能夠快速對勘探區域內的地質條件、資源分布和污染狀況、自然地理環境等進行全方位的勘探，并收集形成相應的數據，為具體的工程建設等提供信息支持。無人機海上水下物探技術是將航空技術和地理物理勘探技術相結合的一種新方式，近年來隨著我國海上建設項目的增加以及對海洋環境的考察需求，將無人機應用到海上水下物探的現實價值不斷凸顯。基于全球定位系統、大數據分析、云計算等技術的發展，無人機物探數據的準確性越來越高，對相關工程建設和科研項目起到重要保障，物探技術不斷發展，探測設備和技術儀器更加成熟，且能夠依托計算機信息技術實現數據分析和可視化處理，并建立起相應的三維模型，直接為相關決策提供支持。

二、海上水下物探無人機技術概述

民用無人機是無人駕駛飛機的一種，這種裝置主要是借助無線電遙控系統和自帶的程序性控制裝置來實現動力操縱，在其諸多應用中，無人機的圖像和數據收集功能被廣泛應用，尤其是當前在海上水下物探領域的應用，其為海洋環境監測、地理數據收集和油氣資源勘探做出了重大的貢獻。近年來，以民用無人機為主的海上水下航空物探技術得到了長足發展，根據水域內自然條件的不同選用不同類型的無人機并采取不同的飛行探測高度。通過操作人員直接操縱小型無人機，對物探區域內進行監測和信息收集，該物探方式具有極大的安全優勢，且無人機體積較小、能夠多部無人機協同飛行并完成物探任務，而技術人員的自主操縱也保證了物探的準確性和飛控精度。海上水下物探技術的處理進程主要是：海域放飛無人機并操控其進行野外探測和數據測量、完成物探位場的轉化、對探測數據進行綜合解釋、遠程數據報告和分析、提交數據成果。通過進行飛行測量和近地測量完成對海上水下地質狀況的基本探測。

三、無人機航行平臺的創新設計

（一）搭載探測設備和儀器的技術要點

相比于傳統的無人機使用，操控民用無人機展開海上水下航空物探時，其創新性地搭載了相關的探測設備和儀器，如裝配磁力儀、航電儀、能譜儀等設備，從而對測量區域內的信息進行全方位的收集。針對不同位置和不同性質的物體的測量方法也不同，如有的點位僅對地面巖石進行磁力測試，而有的點位還需進行相應的放射性、電性、磁性測試等，不同的測試要求需要配備不同的專業儀器。

（二）控制系統和數據處理方法

無人機航行平臺的控制系統主要是無人機本身的控制系統，其負責控制無人機的飛行方向、高度和移動，并負責完成基礎的啟動和移動操作，而運用于物探領域的無人機在構建航行平臺時，還需要搭載相應的測試儀器和數據手機系統等，并及時將測量結果反饋給后臺，后臺通過數據分析技術對收集到的信息進行處理，生成相應的數據，由專業的航空專家和地質專家進行綜合解釋，圍繞地質物探任務和數據特性來做出評價意見。

四、海上水下物探技術的可持續應用

（一）物探數據分析和地圖制作

海上水下物探數據收集后還需進行相應的數據分析和地圖制作，通過對數據進行可視化分析，使得無人機收集數據能夠及時得到利用。常用的物探數據技術處理主要是對其進行可視化處理，利用儀器設備獲取物探數據并形成地質條件報告，同時可對物探發現的異常點位進行處理，分析結果可能對應的異常地質情況，在生成的地圖中標出。同時可以利用云平臺對物探數據展開分析，數據計算人員使用相應的數據處理軟件，利用其數據處理功能和數據分享功能，形成相關在線信息。

（二）無人機維護和管理的關鍵技術

在借助民用無人機開展海上水下物探技術的同時，需要結合無人機的技術特點開展好維護和管理。首先，無人機的核心系統主要由監測巡視類飛控系統、導航系統和動力系統、數據鏈系統等幾部分組成，巡視飛控系統主要負責完成無人機的駕駛、啟動、任務執行和返場回收，而導航系統則為無人機提供導航和地圖數據，動力系統主要為其提供動能支持，當前無人機的動力以電能為主。而數據鏈條系統則負責傳輸無人機獲取的數據，其充分運用了GPS跟蹤、圖像跟蹤和超聲波探測等技術，這些核心技術也是無人機開展海上水下物探技術的關鍵。為了提高起物探效率，必須做好無人機日常維護和管理，結合物探對象和檢測環境制定物探方案，為無人機提供可持續的電能并及時回收，可通過在線數據傳輸及時將無人機獲取的圖像、視頻、音頻等數據及時回傳。同時要做好無人機的定位和導航管理，運用GPS/IMU等組合完成導航定位，并避免外界的不良干擾。

（三）資源節約、環境友好和社會效益的評價

相比于傳統的物探方式，無人機物探能夠快速掌握物探區域的基本情況，有效節約了資金和人力成本，且通過搭載的專業儀器設備收集到的數據更能全面地反應海上水下的物探情況，為后期的數據分析和解釋提供更加豐富的數據素材。同時，無人機海上水下物探技術處于持續發展階段，利用無人機建立航空物探平臺能夠在發揮無人機原有技術優勢的基礎上進一步對航空物探技術進行創新改造，無人機能夠多次使用，以電能為主要動力，相較于傳統的物探方式，電話對自然環境的破壞和污染程度較低，能夠取得可持續的發展效應。當前我國的物探技術正在飛速發展，以無人機為代表的海上水下航空物探技術快速發展，有助于為海洋地質條件勘測、油氣資源勘探和污染情況檢測提供技術支持，為經濟發展和環境保護做出更大的貢獻。

五、結論

在開展海上水下物探工作時，由于探測環境十分復雜，對相關的設備和探測技術的要求都非常高，且海面環境的探測難度和危險系數都非常高，因此必須要結合探測對象選擇恰當的探測方式，而無人機物探技術作為航空物探技術的代表之一，其能夠作為智能搭載平臺執行相應的航空物探任務，且物探的精準度和工作效率有保障，因此民用無人機在當前海上水下物探中的應用越來越廣泛，已經成為航空物探技術發展的新趨勢之一。實踐證明，發展無人機海上水下物探具有廣泛的應用前景，應當在充分了解無人機的技術特性的基礎上進行應用性改裝，在確保安全飛行的基礎不斷提高獲取數據的準確性，以更好地服務于相關的物探項目。中國軍轉民

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（作者簡介：潘志俊，本科，研究方向：民用無人機海上方向軍事運用；工作單位：海軍91827部隊）