浅谈无人机测量技术在煤田灭火工作中的应用

徐岩

【摘 要】无人机测量系统作为一项空间数据获取的重要手段，凭借其自身机动灵活、高效快速、成本低廉的优势，目前在国家基本比例尺地形图测绘、空间数据库建设、地理信息数据快速获取等方面已起到越来越重要的作用。本文简要谈论无人机测量技术在煤田灭火工程中地形图测量的应用，并简单阐述无人机测量技术的原理及其优势。无人机测量技术可以高效、快速地完成煤田灭火工程中地形图测绘的任务，在“短、平、快”的项目工程中凸显出极大优势。

【关键词】无人机测量；煤田灭火工程测量；地形测量；应用

一、前言

我国一个是富煤、贫油、少气的国家，所以在经济发展过程中煤炭资源仍起着非常重要的作用。煤炭资源自燃、煤田发生火灾的情况一直都存在，不仅会造成自然资源的流失、给国家带来巨大的经济损失，而且会污染大气环境，毁坏国土资源，对社会经济及生态环境造成巨大的危害。因此煤田灭火工作是一项保护煤炭资源、保护生态环境的重要的公益性事业，是一项功在当代、利在千秋的伟业。本文对无人机测量技术在煤田灭火工程中地形图测量的应用谈几点粗浅的认识。

二、无人机测量技术分析

（一）无人机测量系统组成

无人机摄影测量系统主要包括两个组成部分，即硬件系统及其软件系统，硬件系统主要包括监控系统、地面站设备、机载系统、航摄设备及其无人机系统几个组成部分；软件系统主要包括飞行控制、数据处理、远程监控、摄影检查以及航线规划几个部分。目前来说，无人机测量技术主要包括的功能有：拍摄区段、获取数据及其进行数字化测图，无人机测量技术能够获取更加精准的测量点，保障测量与预先方案的统一与协调，其操作流程极为简便，适用于多种区段的测量工程中。

（二）无人机测量技术的原理

无人机测量技术的基本工作原理为光线的直线传播及光线的空间交会，明确其三维坐标，同时获取具备代表性的能够用于描述地形的数据信息，之后通过数据的实时录入，以计算机分析及其处理所得数据，然后通过绘图系统显示原始地形中的地形图，完成地形测绘的基本任务。无人机拍摄的单像片测图原理即中心投影的透视变换，立体测图的基本原理即几何反转。

三、无人机测量技术在煤田灭火工程中的应用和优势

（一）无人机测量技术在煤田灭火工程中的应用

煤田灭火工程现阶段呈现出范围广、地形复杂、工期紧的特点，对测量工作提出了更高的要求。因此，借助新技术、新工艺来满足煤田灭火工程任务重、时间短、质量高的需要显得极为迫切。无人机测量技术可贯穿应用在煤田灭火工程整个项目过程中。在短的时间内能获得最大的效果与利益，不仅表现在时间方面的优势，而且可以有效的提高数据的精确度，确保煤田灭火工作高效有序的开展。以乌鲁木齐县名佳煤矿火区详勘为例，本次采用的无人机为华测P550六旋翼机型，搭载索尼E500微单相机进行拍摄，在测区内布设6个控制点和5个检查点，共布设15条航线，只利用一天的时间就完成了整个测区的航片拍摄和相控点的刺点工作，相比于传统的全站仪和RTK地形图测量方法，大大减少了外业工作的时间，提高了效率。经过一周的时间进行内业数据处理和数字化成图，共完成1.28km2的地形图成图工作，并建立出火区的三维模型。

（二）无人机测量技术在煤田灭火工程中体现出的优势

1）测量的可辨识性高：无人机在低空飞行的情况下，能够清晰识别煤田火区的地形情况，具有较高的可辨识性。能够很好的弥补卫星影像时相性不足的缺点，部分煤田火区没有近期拍摄的卫星影像，无法运用卫星影像来进行地形图数字化成图的工作。

2）测量的灵活性：无人机的测量灵活性较为突出，煤田火区在山地、丘陵地区较多，在不方便测量人员进入的火区中，无人机也可以正常实施测量工作，有效缩减了测量时间，间接缩减运转成本。相比于常规航空摄影技术受空域协调、起降场地选取、天气等因素的影响较大，缺乏机动快速能力，无人机测量的灵活性高也体现的非常明显。

3）降低测量成本：相比于传统的人工测量模式，无人机测量技术可以高效、快速地完成煤田灭火工程中的测量任务，能够缩短作业周期、减少人力投入、降低测量成本。

4）生成煤田火区的三维模型：1）在三维模型的基础上，可以查明煤田火区的地形地貌，可以进行简单的测量计算，对施工方案规划起到很大的作用。2）可以查明地质构造，火区内会有断层、裂缝等的发育，部分可见，对于延伸较远的构造可在模型中较完整的呈现，一定程度上可以减小灭火施工过程中的安全风险。3）变化对比，确定固定周期对火区进行三维建模，几个周期的模型进行对比，查看变化，对于工程可考察施工进度和效率。4）计算土方量，预计工程规模，利用无人机倾斜摄影的建模，可以量测开挖地点的距离、寬度及厚度，可以估算土方量的大小，预算工程的规模和难度。

四、结束语

煤田灭火工作是一项造福于人民的伟大事业，新疆“2016年-2025年煤田灭火工作的十年计划”已获得国家的批准和支持，煤田灭火工作任务重时间紧，因此需要我们在煤田灭火工作中要改进工作方法，引用先进的技术来提高工作效率，无人机测量技术能很好的提高煤田灭火工程中测量工作的效率。但需要明确的是，现阶段无人机测量技术仍然存在一定的局限性，随着无人机测量技术的快速进步，相关设计人员应当逐步完善其软件及其硬件，不断优化测量流程，实现无人机测量技术在煤田灭火工作中的规范发展。

【参考文献】

[1]徐生望，无人机测量技术在地形测量方面应用前景探究[J]. 建筑知识，2016，（1）：284。

[2]吕立蕾，低空无人机航摄系统在长距离输油（气）管道1：2000 带状地形图测绘中的应用研究[J]，测绘通报：中国地图出版社，3012（4）：42-45.

[3]蔚广鑫，洪建胜，王伟斌，无人机激光测量技术在滩涂地形测量中的应用初探[J]，应用海洋学学报，2017，02（15）：1137-1138。

[4]张义虎，无人机摄影测量技术在数字化地形测量的应用[J]，科技创新与应用，2017，02（18）：789-790。