無人機在地質工程測量測繪中的應用探究

呂志強 劉瑞岐

摘要：在先進科學技術的帶動下，越來越多的先進技術得以產(chǎn)生，并且在很多領域發(fā)揮著積極作用，以無人機技術為例，配合相應的航測技術，在地質測繪領域表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。相比人工測量，無人機航測系統(tǒng)具備結構簡單、操作便捷的優(yōu)勢，而且受地形地貌因素的影響較小，對于一些危險區(qū)域的測繪有著良好的應用效果，因此成為航拍影像和地質測繪圖獲取的重要手段。

關鍵詞：無人機;地質工程;測量測繪;應用

1無人機系統(tǒng)構成

1.1遙感數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)

以測繪常用的DJPhantom4RTK無人機為例，機身裝載有可提供厘米級高精度準確定位的D-RTK模塊，從而能實現(xiàn)更為精準的測繪作業(yè)，而且在機身前左右上下六個部位，均配備了視覺感知和紅外感知系統(tǒng)，可以用來提供全方位的視覺定位和飛行避障。飛行器搭載超高清數(shù)碼相機，配合三軸防抖云臺控制系統(tǒng)可以拍攝2000W像素照片和2K高清視頻，機械快門進一步確保了測繪航拍成像效果。

可以通過手機連接到遙控器，遙控器通過OCUSYNC高清圖傳技術，在7KM最大傳輸距離內，將拍攝的數(shù)據(jù)進行實時傳輸，在手機App上還可以顯示實時高清畫面。也可在App內利用事先做好的KML格式文件規(guī)劃飛行路徑，實現(xiàn)大面積區(qū)域的自動化測繪作業(yè)，具有操作快捷、自動化、信息精確的優(yōu)勢;無人機的遙控平臺，可以在飛行測量的過程中對無人機進行有效的管理和操作，在操作的時候利用GPS，GNSS，D-RTK模塊的高精度定位技術獲得參數(shù)，對測繪地區(qū)進行定位，對其他運行設備的狀態(tài)進行有效地把控，可以有效地對測繪數(shù)據(jù)進行有效收集。

1.2遙感數(shù)據(jù)處理平臺

通過無人機的航拍技術對地質進行有效的測繪，按照實際需求對測繪的圖像進行處理，利用遙感數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)進行整合，將實時數(shù)據(jù)傳遞到數(shù)據(jù)中心。還可配合第三方軟件生成地形圖，正射影像高清地圖，3D實景建模等功能。

2無人機航測系統(tǒng)在地質測繪領域的實踐

2.1控制點測量

以某森林公園區(qū)地質填圖工作為例，在利用無人機航測系統(tǒng)進行地質填圖的過程中，工作人員結合該區(qū)的情況，首先設置影像控制點，然后對影像控制點進行無人機航拍。為保證測量結果，在1980年西安坐標系中選取了相應的控制點。這些是控制點在西安坐標系中的1980點，可以實現(xiàn)對被測區(qū)域的全面覆蓋，為順利完成各項工作打下堅實的基礎。在設置圖像控制點時，工作人員傾向于將圖像控制點布置在重疊和側重疊區(qū)域，以保證圖像控制點的通用性。如果不能滿足共性的要求，則需要通過單獨設置點來避免孔洞。測量環(huán)節(jié)對測量精度有較高的要求。結合測量的實際情況，無人機航測系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)能夠滿足相應的平面精度和高程精度要求，也可以促進測量效率的提高。對于地質測繪人員，需要提前在智能手機或手持終端設備上安裝相應的軟件，然后導入圖像控制點的位置信息，并借助相應的衛(wèi)星地圖，工作人員可以實現(xiàn)圖像控制點位置的準確快速定位，然后結合實際測量線合理規(guī)劃圖像控制點的位置。從提高圖像控制點測量精度的角度出發(fā)，工作人員從所有圖像控制點中隨機選取18個圖像控制點進行檢測。結果表明，圖像控制點的平面誤差為±0.025m，高程誤差為±0.035m，滿足相關標準和規(guī)范的要求。按無人機航跡線設計圖像控制點分布時，圖像控制點個數(shù)為80個。地面采用環(huán)保涂料，并涂有100cm十字標志，便于無人機識別。

2.2收集測繪資料

2.2.1航空攝影測量

無人機是我國科技領域的一項重要研究成果。它提高了地質工程測繪工作的可靠性，提高了測繪工作的效率，對工程地形測量技術的發(fā)展起到了推動作用。無人機技術的應用有效地解決了特殊環(huán)境給測繪工作帶來的困難，有效地發(fā)揮了無人機在測繪中的系統(tǒng)功能。通過拍攝系統(tǒng)對規(guī)劃區(qū)域進行有效拍攝，定位系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)，形成清晰準確的地理圖像信息。利用信息技術對數(shù)據(jù)進行整合，形成具體的信息，并對信息進行處理，生成準確可靠的數(shù)據(jù)圖像。無人機射擊技術有助于有效地控制特殊地形，測量無法有效探測到的死角，保證測繪數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2.2像片測量與控制

圖像的測量和控制是無人機測繪過程中的一項重要功能。在實際應用中，技術人員需要充分了解具體的操作方法，做好技術操作的相關參數(shù)分析。結合以往測繪工作的實際流程和操作方法，對其進行合理的分析和優(yōu)化，對設備中容易出現(xiàn)的問題進行全面的處理，并定期對無人機進行維護保養(yǎng)，保證了無人機工作的有效性，提供了準確有效的保障為實際地質工程測繪提供數(shù)據(jù)成果。對于技術應用層面，技術人員應充分了解技術相關知識，在技術實施的實際范圍內進行操作，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和數(shù)據(jù)有效性。加強對數(shù)據(jù)中心和工作站的管理，每天檢查系統(tǒng)的實際工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)處于良好狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的準確性，避免數(shù)據(jù)錯誤。分析控制點的參數(shù)，提高數(shù)據(jù)轉換能力。

2.3地形圖

地形圖測繪是地質工程測繪的核心，通過地形圖可以有效地恢復數(shù)據(jù)。為了保證地圖數(shù)據(jù)的精度，技術人員需要優(yōu)化數(shù)字技術，提高無人機設備的航拍性能，為地形圖提供清晰的圖像和比例尺。為了獲得更準確的地形圖，應將無人機技術與測量方法相結合，優(yōu)化地圖測繪工作思路，保證數(shù)據(jù)采集的準確性，提高數(shù)據(jù)信息與圖像信息的統(tǒng)一性。技術人員還需要根據(jù)無人機的性能特點，對實際工作中獲得的數(shù)據(jù)進行分析，進一步提高測繪能力。

為了更好地保證無人機在地質工程測繪中的實際測繪效果，必須根據(jù)無人機的系統(tǒng)和設備性能進行合理規(guī)劃，劃分測繪區(qū)路線，確保無人機在規(guī)定時間內完成指定區(qū)域內的航拍工作，避免因待機時間過長造成事故。合理規(guī)劃航拍路線，避免遺漏，降低測繪數(shù)據(jù)的可靠性。為了保證測量結果的準確性，需要對航空攝影系統(tǒng)的性能進行檢測。采集數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)圖像缺陷，需要重新進行補充測量工作。無人機的遙感技術也可以用來對拍攝的照片進行預處理。無人機系統(tǒng)在對照片數(shù)據(jù)進行審核時，可以直接對不符合要求的數(shù)據(jù)進行處理，將更準確的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。地質工程測繪工作對提高土地利用率具有重要作用。在實際測繪中，要確保無人機狀態(tài)，為測繪工作提供有力的支持。定期對設備進行調試，確保設備狀態(tài)良好，提高地質工程測繪水平。

3結論

在地質測繪領域，無人機航測技術相比于傳統(tǒng)的人工測量，在效率和質量上要高得多，能夠很好地應對復雜地形區(qū)域測量的要求，而借助抽樣檢測的方式，驗證了無人機航測系統(tǒng)能夠滿足1∶1000帶狀地形圖的繪制，而且其所具備的機動性、靈活性、高效性、精準性等優(yōu)勢，使得無人機航測系統(tǒng)得到了越發(fā)廣泛的應用，能夠為地質圖的測繪工作提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

參考文獻：

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[2]張培洋，朱美嘉.無人機低空攝影測量在地質測繪保障中的應用[J].世界有色金屬，2020（5）：218-219.

（作者單位：天津市測繪院有限公司）