無人機在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

靳小康 馬星華 周剛 崔大軍 王同根 梁永慶 劉哲 王景濤

中國石油集團東方地球物理勘探有限公司 河北涿州 072750

無人機作為飛行器中的重要組成部分，不僅標志著我國科技發(fā)展的新紀元，還為各行業(yè)的進一步發(fā)展提供著不可替代的動力。并且，經(jīng)過大量的實踐探索，遙感航拍、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ芨菓?yīng)用范圍廣泛，發(fā)揮不同程度上的影響作用。而石油產(chǎn)業(yè)是我國整體前進道路中的關(guān)鍵所在，不僅為工業(yè)發(fā)展提供強大的能源協(xié)助，還能夠?qū)?jīng)濟水平整體提升起到直接影響。為此要想推動我國石油產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，務(wù)必要借助無人機進行全面仔細的地質(zhì)勘探，確保工作質(zhì)量的同時，提高施工人員的生命財產(chǎn)安全。

1 無人機的應(yīng)用現(xiàn)狀

時代在進步，科技在發(fā)展，無人機的使用范圍也越來越廣泛，包括婚慶廣告、運輸快遞等商業(yè)用途，地理生態(tài)、交通監(jiān)測等科學(xué)研究，邊境巡查、會議安防等國土警用，產(chǎn)量預(yù)估、農(nóng)藥噴灑等農(nóng)業(yè)用途，以及地質(zhì)勘探、環(huán)境保護、預(yù)防災(zāi)害、設(shè)施保護等諸多領(lǐng)域，具有良好的發(fā)展前景。這也使得無人機企業(yè)大肆崛起，逐漸穩(wěn)固在社會發(fā)展中的自身位置，特別是在石油產(chǎn)業(yè)地質(zhì)勘探過程中，意義重大。無人機在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用，能夠有效彌補人工測量中的種種不足和遺漏，而且可以在很大程度上減少意外事故的發(fā)生，進一步提高地質(zhì)勘探工作的整體水平。利用無人機遙感的小巧靈活，數(shù)據(jù)傳輸速度及時等優(yōu)點，在勘探地質(zhì)過程中加強圖像清晰完整，數(shù)據(jù)準確無誤，便于日后工作的順利高效開展。

2 無人機在地質(zhì)勘探中的可行性

2.1 放射性物質(zhì)定位

無人機在地質(zhì)勘探工作中的應(yīng)用，會借助自身裝置中的放射性物質(zhì)，進行危險地質(zhì)勘探和定位。特別是GPS差分定位以及視覺定位，能夠高效控制無人機的升落和懸停[1]。另一方面，隨著科技的進一步升級，無人機在地質(zhì)勘探中利用放射性物質(zhì)和數(shù)字收集儀器，更快速準確的將石油產(chǎn)業(yè)中所需數(shù)據(jù)，第一時間傳回地面，打破以往數(shù)據(jù)傳輸中的桎梏。而且無人機技術(shù)中包含兩個很強大的功能，一是定點巡航，二是自動避讓，兩者相輔相成，為石油產(chǎn)業(yè)近距離放射性地質(zhì)勘探發(fā)展前景，奠定夯實的基礎(chǔ)。

2.2 后期處理圖像

無人機在石油產(chǎn)業(yè)地質(zhì)勘探中的實際應(yīng)用，主要就是遙感3D成像方面，利用無人機攝像技術(shù)，能夠?qū)嶋H施工地質(zhì)中的隱患類型，以及影響程度，甚至是波及距離等，進行詳細精準的拍攝和記錄，有利于施工技術(shù)部門準確預(yù)估下一次風(fēng)險發(fā)生的時間[2]。然后再利用后期的3D成圖技術(shù)，結(jié)合石油施工中的鉆井數(shù)據(jù)，繪制真實無誤的多維建模。經(jīng)過相關(guān)軟件的處理和渲染，將石油產(chǎn)業(yè)施工現(xiàn)場的空間布局和環(huán)境影響，直觀體現(xiàn)在施工人員面前，便于設(shè)計人員制定更完善有效的開采方案。

2.3 推動會信息化發(fā)展

如今數(shù)字信息化技術(shù)在不斷進步，逐漸在各領(lǐng)域內(nèi)進行滲透，在地質(zhì)勘探中發(fā)揮著重要影響作用。各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)層出不窮，能夠?qū)o人機采集的地質(zhì)信息和數(shù)據(jù)，全部錄入云儲藏庫中，進行下一步的分類和整理，最大限度上確保地質(zhì)信息的準確性和有效性。這不僅僅是信息化發(fā)展的有力保障，也是石油地質(zhì)勘測工作的新機遇，可以充分提高地質(zhì)勘探中信號傳輸無誤，以及地質(zhì)物探儀器的完好，以免出現(xiàn)其他測量意外。

3 無人機在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用

3.1 填制地質(zhì)路線圖

在石油產(chǎn)業(yè)進行開采之前，務(wù)必要進行周圍地形圖的繪制，這時也就需要用到無人機的勘測技術(shù)。由于石油開采地質(zhì)的環(huán)境和地形，不但復(fù)雜危險，而且不可控的因素很多，所以人工勘探具有很高難度。利用小型無人機進行低空遙感勘探，以及后續(xù)工作中的自動巡航，全面觀察整個開采地區(qū)的危險地形和隱藏領(lǐng)域，根據(jù)傳輸?shù)膱D像和信息，制定合理的地質(zhì)路線，提高填圖質(zhì)量和工作效率，確保石油產(chǎn)業(yè)開采的安全作業(yè)。利用無人機的靈活操作和攜帶輕便等優(yōu)點，可以有效解決對地質(zhì)路線不明、GPS信號不穩(wěn)等區(qū)域進行搜尋，直觀了解地形地貌。除此之外，還可以借助無人機對所處地區(qū)的海拔和懸停高度，以及GPS坐標等數(shù)據(jù)參數(shù)，進行詳細收集，精準反饋[3]。便于石油勘探工作的整體把控，選擇合理有效的方法，實現(xiàn)無人機遠程拍攝畫面的實時傳輸，進一步提高海拔無人區(qū)等危險系數(shù)較高區(qū)域的勘探安全性。但是在此環(huán)節(jié)需要職業(yè)人員共同配合，安全操作，服從指揮部的整體調(diào)動和部署，高效完成地質(zhì)勘探任務(wù)。

3.2 加強地質(zhì)勘探在施工中的應(yīng)用

無人機勘探地質(zhì)信息，主要就是應(yīng)用在后續(xù)石油開采施工中，所以在石油鉆井前，借助無人機收集地質(zhì)數(shù)據(jù)參數(shù)，以及GPS坐標，可以充分明確鉆孔孔位，從而進行下一步的施工。結(jié)合圖像和數(shù)據(jù)信息，就能夠在施工設(shè)計中精準調(diào)整施工范圍，完善開采計劃，合理布置鉆孔，確保石油開采工程的施工安全，判斷地質(zhì)要素和鉆孔在投影圖像中位置。另一方面，無人機遙感技術(shù)與遠距離拍攝、HDMI模組相互契合，可以在石油鉆探施工中為技術(shù)指揮部門，及時傳輸完整清晰的畫面，直播施工現(xiàn)狀和最新進度。此外，無人機技術(shù)還能夠?qū)崟r監(jiān)測石油開采場地中地質(zhì)變化，周圍氣象，以及施工中的鉆機高架和鉆井平臺，確保施工安全的同時，避免人力資源浪費和不規(guī)范施工現(xiàn)象的發(fā)生[4]。也可以及時發(fā)現(xiàn)新的地質(zhì)問題調(diào)整施工方案，對鉆孔巖性變化進行快速識別，傳輸?shù)刭|(zhì)畫面和數(shù)據(jù)信息，為后續(xù)的石油開采提供更大便利。

3.3 在地質(zhì)航攝成圖中的應(yīng)用

無人機技術(shù)的順利應(yīng)用，不可或缺的就是航攝環(huán)節(jié)，因此其中的組件和技術(shù)至關(guān)重要。結(jié)合實際需求和施工環(huán)境，將大小適宜的無人機裝好航攝元部件，改變以往原分辨率與圖像航測比例尺，數(shù)碼焦距轉(zhuǎn)換為135膠片相機，35mm等效焦距。利用攝像片上的比例尺=航空攝影主距：航高，逐漸提高地質(zhì)勘探的工作質(zhì)量，加快無人機技術(shù)的發(fā)展進程。隨著科學(xué)技術(shù)和石油開采需求的不斷提升，對無人機大比例遙感的精準度愈發(fā)嚴苛，進而對無人機的穩(wěn)定性，特別是三軸穩(wěn)定云臺和視覺定位深入提高。合理運用無人機技術(shù)對地質(zhì)勘探區(qū)域，進行低空大范圍拍攝，最大程度上確保無人機可以將有效的地質(zhì)勘探信息傳輸給技術(shù)部。將無人機成圖比例尺切換到地質(zhì)圖像的小比例尺上，對區(qū)域成像拍攝進行合理操作，對無人機工作中的不足進行深入補充。

3.4 提供HSE管理體系保障

在無人機地質(zhì)勘探過程中，HSE管理體系可謂是貫徹整個始終的地質(zhì)物測采集內(nèi)容，進一步保證無人機地質(zhì)勘探的順利安全和高效。石油公司的技術(shù)部人員，根據(jù)無人機地質(zhì)勘探中收集的圖像和數(shù)據(jù)，聯(lián)合HSE管理人員參照實際勘測地區(qū)的地形地貌，提供HSE整體管理體系的服務(wù)，包括HSE管理保障和計劃、方式，制定合理科學(xué)的施工方案和應(yīng)急預(yù)案。除此之外，還要結(jié)合石油開采現(xiàn)場情況，以及地質(zhì)勘探信息，明確HSE管理體系保障裝置的全面使用，確保石油開采工作的順利開展[5]。

3.5 無人機技術(shù)的綜合應(yīng)用

無人機在石油企業(yè)中的地質(zhì)勘探，首先利用低空航攝收集數(shù)據(jù)，對圖像進行規(guī)范的矯正、編輯和精度計算，盡快達到控三加密效果。接下來利用CAD軟件進行圖文編輯，以及系統(tǒng)立體建模，根據(jù)無人機技術(shù)提供的信息實地考察，最后制定全面完善的石油地質(zhì)圖。在無人機勘探地質(zhì)的過程中，石油企業(yè)可以借助清晰直觀，也就是高分辨率攝影圖像對3D立體地質(zhì)模型，進行勘探線和鉆孔等工程項目設(shè)計[6]。然后利用這些圖像的形狀大小，色調(diào)結(jié)構(gòu)，以及具體分布位置，確定地質(zhì)勘探中呈現(xiàn)的真實現(xiàn)狀。不但提高了地質(zhì)勘探信息的精準度，而且還為石油開采規(guī)律、油田分布位置、地質(zhì)填圖等工作，奠定了夯實基礎(chǔ)。為此，更要發(fā)揮無人機在石油地質(zhì)勘探中，操作簡單、成本低、勘探清晰整體且安全等價值，為石油企業(yè)提供真實有效的勘探數(shù)據(jù)和圖像。進而為我國地質(zhì)勘探工作提供全方位的信息技術(shù)支持。

4 結(jié)語

總之，無人機在地質(zhì)勘探中的應(yīng)用意義是至關(guān)重要的，所以石油產(chǎn)業(yè)開采務(wù)必要充分利用無人機技術(shù)的優(yōu)點，推動石油行業(yè)的進一步發(fā)展，以及社會整體水平的提升。確保地質(zhì)勘探信息精準無誤的同時，為我國經(jīng)濟增長需求和無人機技術(shù)的深入發(fā)展，提供更為廣闊的前景。