無人機(jī)在地質(zhì)工程測量測繪中的應(yīng)用

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心四川總隊(duì)，四川 成都 610000）

無人機(jī)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中能夠借助無人機(jī)配備光學(xué)相機(jī)、紅外和數(shù)碼設(shè)備收集相關(guān)地形信息，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)等軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，形成相應(yīng)的圖像，進(jìn)而為地質(zhì)工程的開展提供精準(zhǔn)、可靠、全面的數(shù)據(jù)信息，從而保障工程的順利實(shí)施，對(duì)于提高土地的利用率發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。因此，測量人員需要全面掌握無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，保證技術(shù)操作與應(yīng)用的合理性，提高地質(zhì)工程測量測繪工作的效率和質(zhì)量。

1 無人機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢作用

（1）具有較強(qiáng)的高端性與科學(xué)性。以往的地質(zhì)工程測量測繪工作通常借助載人機(jī)設(shè)備完成，而相對(duì)于載人機(jī)設(shè)備而言，無人機(jī)主要在50m至1000m的空中范圍內(nèi)飛行，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工程區(qū)域的近景拍攝，進(jìn)而滿足地質(zhì)工程測量測繪工作的多樣化需要。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠在很大程度上提高地質(zhì)工程測量測繪工作的效率和質(zhì)量，依據(jù)可視化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工程地形地貌等相關(guān)信息的收集、整理與分析，再借助計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，更加直觀地展現(xiàn)工程相關(guān)信息，進(jìn)而為地質(zhì)工程的開展提供全面可靠的數(shù)據(jù)參考依據(jù)。同時(shí)，無人機(jī)設(shè)備能夠?qū)ぷ魅藛T難以深入的區(qū)域進(jìn)行實(shí)地測量，還能在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行探尋、搜索與檢測等工作，消除了測量盲區(qū)，有效提高了測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。

（2）具有較強(qiáng)的安全性與可靠性。我國的國土面積幅員遼闊，不同區(qū)域的地勢地形和地貌特征具有較大的差異性，且具有一定的復(fù)雜性特點(diǎn)，以往采用常規(guī)的測量測繪技術(shù)難以為地質(zhì)工程的開展提供全面準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，尤其在云層較厚和遭遇暴風(fēng)雪天氣情況下，衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)勢難以充分發(fā)揮，進(jìn)而導(dǎo)致工作人員難以及時(shí)獲取工程區(qū)域的地形地勢等相關(guān)信息，極端自然天氣條件在很大程度上影響著工程測量測繪工作的有效性與可靠性。無人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)受到惡劣天氣條件、特殊地勢地貌及航行高度等方面因素的影響，有利于提高工程測量測繪工作的效率和質(zhì)量，同時(shí)能夠有效避免常規(guī)測量過程中事故的發(fā)生，保證了測量工作的安全性。

（3）具有較強(qiáng)的便捷性與靈活性。無人機(jī)設(shè)備在上升過程中能夠找到更加清晰的拍攝視角，并保證測量高度調(diào)整的精準(zhǔn)性；下降過程中能夠依據(jù)路面的平整度調(diào)整拍攝角度。工作人員通過對(duì)成像問題及清晰度等方面情況進(jìn)行分析，能夠整合工程相關(guān)數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而保證地質(zhì)工程測量工作的順利進(jìn)行。

2 地質(zhì)工程測量測繪中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)的案例分析

以某地質(zhì)工程項(xiàng)目為例，該工程測量的區(qū)域范圍在東經(jīng)110°35′36″至110°40′44″；北緯25°20′48″至25°36′26″。工程區(qū)域的地形為丘陵，海拔高度在217至285米范圍內(nèi)。由于該區(qū)域的地勢地形特征具有較強(qiáng)的復(fù)雜性特征，因此采用傳統(tǒng)的測量測繪技術(shù)方式不僅增加了測量成本，且難以保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。采用無人機(jī)技術(shù)對(duì)區(qū)域進(jìn)行測量測繪，有助于提高測量工作的效率和質(zhì)量，且有效節(jié)約測量成本。在相對(duì)復(fù)雜的測量環(huán)境下，傳統(tǒng)的測量測繪技術(shù)難以滿足工程測量的實(shí)際需要，采用無人機(jī)技術(shù)能夠依據(jù)工程現(xiàn)場的環(huán)境的具體情況和測量工作的基本要求，科學(xué)合理地確定測量工作任務(wù)，保證測量測繪方案的可行性，設(shè)置像控點(diǎn)并對(duì)其進(jìn)行測量，利用無人機(jī)進(jìn)行航空拍攝，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析與整理，有助于提高工程測量測繪工作的全面性與可靠性。本次工程使用的是固定翼無人機(jī)，如表1所示為技術(shù)參數(shù)，如表2所示為航拍技術(shù)參數(shù)。

表1 無人機(jī)技術(shù)參數(shù)（部分?jǐn)?shù)據(jù)）

表2 航拍技術(shù)參數(shù)（部分?jǐn)?shù)據(jù)）

針對(duì)工程控制點(diǎn)的測量采用野外布點(diǎn)法在航向以旁向重疊區(qū)域內(nèi)布置像控點(diǎn)，在實(shí)際操作中，首先需要將像控點(diǎn)的具體位置發(fā)送到收集奧維互動(dòng)底圖借助谷歌衛(wèi)星圖實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的準(zhǔn)確定位，再按照實(shí)際路線設(shè)計(jì)像控點(diǎn)的線路，選擇19個(gè)像控點(diǎn)進(jìn)行測量，有助于提高測量結(jié)果的精準(zhǔn)度。圖1為像控點(diǎn)圖。

圖1 像控點(diǎn)圖

3 無人機(jī)攝影測量技術(shù)在數(shù)字化地形測量中的應(yīng)用

（1）航空攝影測量。無人機(jī)設(shè)備及技術(shù)是現(xiàn)階段我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重大突破，在很大程度上提高了我國地質(zhì)工程測量測繪工作的全面性和可靠性，有助于促進(jìn)我國工程地形測量技術(shù)的發(fā)展與完善。在地形航空測量中應(yīng)用無人機(jī)技術(shù)，能夠有效解決以往由于特殊環(huán)境而影響成像及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化效率和質(zhì)量等問題，充分發(fā)揮了工程測量測繪技術(shù)的系統(tǒng)機(jī)能。借助無人機(jī)攝影系統(tǒng)拍攝工程測量區(qū)域，并利用GPS定位系統(tǒng)整合拍攝的照片內(nèi)容及位置信息，進(jìn)而形成具有多元化內(nèi)容的地理圖像信息。在此過程中，借助圖形繪制與合成技術(shù)手段，整合成像中的具體數(shù)據(jù)信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行加工、處理與分析最終得出具有較高精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)影像。該技術(shù)的應(yīng)用有利于提高對(duì)特殊地理位置與地理?xiàng)l件的把控能力，從而確保了測量結(jié)果的實(shí)時(shí)性、精準(zhǔn)性與可靠性。

（2）像片測量與控制。像片測量與控制是無人機(jī)測量技術(shù)與工程測量測繪工作中的重要組成部分，在應(yīng)用像片控制點(diǎn)過程中，要求技術(shù)人員明確技術(shù)操作的具體方法、技術(shù)范圍，并做好對(duì)相關(guān)參數(shù)的分析工作，針對(duì)技術(shù)實(shí)際操作的流程與方法，技術(shù)人員需要結(jié)合以往地質(zhì)工程測量測繪中容易出現(xiàn)的無人機(jī)設(shè)備與技術(shù)的問題進(jìn)行綜合整理與分析，并定期做好對(duì)設(shè)備的檢修與維護(hù)工作，保證無人機(jī)設(shè)備飛行的穩(wěn)定性，提高測量結(jié)果數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與有效性。針對(duì)技術(shù)范圍，技術(shù)人員需要全面了解與掌握測量流動(dòng)站的相關(guān)知識(shí)和信息，在COS所控范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)際操作，進(jìn)而有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣群蜏y量結(jié)果的質(zhì)量。針對(duì)參數(shù)分析需要通過找尋控制點(diǎn)對(duì)參數(shù)進(jìn)行具體分析，提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的效率和質(zhì)量。對(duì)于工作常態(tài)需要加強(qiáng)對(duì)PTK工作站管理工作的全面性和有效性，并對(duì)各系統(tǒng)工作的基本狀態(tài)與實(shí)際情況進(jìn)行檢測，確保對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)測量，進(jìn)而避免測量結(jié)果錯(cuò)誤情況發(fā)生。

（3）三角測量技術(shù)。三角測量技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于地形測量工作發(fā)揮著決定性的作用，立體式的測量能夠在很大程度上提高測量人員的觀察能力和地形測量的整體水平。采用空中三角測量方法進(jìn)行無人機(jī)測量測繪，能夠僅利用少量的控制點(diǎn)對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行加密，同時(shí)，保證平面、高程位置的統(tǒng)一性，進(jìn)而有效提升工程地形測量測繪的準(zhǔn)確性與可靠性。但同時(shí)，三角測量技術(shù)缺乏有效的控制點(diǎn)，因此導(dǎo)致測量人員難以掌握獲取更多工程地形信息，進(jìn)而容易導(dǎo)致測量結(jié)果缺乏全面性。因此，測量人員需要借助數(shù)據(jù)系統(tǒng)對(duì)地形的位置進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，提高各系統(tǒng)的功能以及系統(tǒng)設(shè)置的科學(xué)合理性，進(jìn)而推動(dòng)了定向工作的順利實(shí)施。

（4）繪制地形地圖。繪制地形地圖是地質(zhì)工程測量測繪工作的重要環(huán)節(jié)，為確保地形地圖繪制的精密程度，技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行深入分析，借助航空拍攝技術(shù)提升地形地圖的比例尺和清晰度。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)設(shè)備與技術(shù)的應(yīng)用原理與測量的方式方法的有效結(jié)合，立足于對(duì)繪制地形地圖工作思路的優(yōu)化與完善，保證數(shù)據(jù)信息獲取的準(zhǔn)確性，從而提升數(shù)據(jù)和圖像地形的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一性。此外，技術(shù)人員依據(jù)無人機(jī)設(shè)備飛行的速度、高度及路徑等方面信息，與所拍攝的圖像及獲得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合考慮分析，進(jìn)而提升測量結(jié)果的有效性。為提高無人機(jī)技術(shù)應(yīng)用的有效性，首先依據(jù)地質(zhì)工程的實(shí)際情況對(duì)測繪區(qū)域和航線進(jìn)行精確劃分。我國現(xiàn)階段的大部分無人機(jī)飛行時(shí)間相對(duì)較短，只能維持在半小時(shí)左后，為保證無人機(jī)測量工作的效率和質(zhì)量，需要?jiǎng)澐趾脽o人機(jī)的航拍區(qū)域，規(guī)劃好無人機(jī)的航線，明確無人機(jī)飛行測量范圍。其次，需要依據(jù)無人機(jī)的航線及區(qū)域優(yōu)化與完善飛行方案，此項(xiàng)工作需要依據(jù)無人機(jī)的類型明確其相關(guān)技術(shù)參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行分析，確保相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)滿足工程測量的實(shí)際情況和基本要求，為地質(zhì)工程測繪工作的開展提供數(shù)據(jù)參考依據(jù)。同時(shí)，為保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性，還需要提高影像質(zhì)量檢查工作的力度，主要包括圖像清晰度、層次和反差等相關(guān)指標(biāo)，如果發(fā)現(xiàn)圖像存在缺陷，無法滿足工程測量的要求，則需要進(jìn)行補(bǔ)測。此外，工作人員需要定期對(duì)無人機(jī)設(shè)備、通訊設(shè)備、地面電臺(tái)等進(jìn)行檢查與維護(hù)，并依據(jù)地質(zhì)工程測量測繪的實(shí)際情況及要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，確保設(shè)備的正常運(yùn)行效果，提高地質(zhì)工程測量測繪工作的整體水平。

4 結(jié)語

我國的地勢地形呈現(xiàn)出多變和復(fù)雜性的特點(diǎn)，增加了地形測量工作的難度。數(shù)字化地形測量技術(shù)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，采用無人機(jī)攝影測量技術(shù)有利于提高地形測量數(shù)據(jù)信息的及時(shí)性和精準(zhǔn)性，從而提高數(shù)字化地形測量工作的整體水平。因此，相關(guān)技術(shù)人員需要針對(duì)無人機(jī)攝影測量技術(shù)進(jìn)行深入研究與分析，將其優(yōu)勢特點(diǎn)與數(shù)字化地形測量工作有效結(jié)合，從而推動(dòng)我國數(shù)字化地形測量技術(shù)的不斷完善與發(fā)展。