无人机在地质测绘中的运用

胡明明

（江西省核工业地质局二六五大队，江西 鹰潭 335000）

1 无人机在地质测绘中的特点

1.1 无人机测绘

无人机是指无人驾驶飞机，依靠无线遥控或预设程序自动控制，解放了人力测绘，且有观点认为“适合于愚钝、危险的工作”，目前的无人机分为固定翼无人机、旋翼无人机、扑翼无人机等多个种类，已经不再是单一的航空功能，而是具备了包括自动巡航、遥感探测、预警等多种功能，且用无人机搭载摄影设备、测量设备等，进一步增加了无人机测绘的功能。在地质测绘中，需要对较大范围内进行地质点、剖面等进行综合测量，因此采取无人机测绘系统建设，测绘系统大致由无线通信设备、无人机设备、信息处理设备、信息存储设备、GNSS系统、GPS导航与定位、传感器、地面接收与处理平台、系统软件等。依靠无人机测绘系统，可以获取更加精准的地质数据信息，并由系统完成删选、修剪、优化，最终形成目标文件进行存档备用。

1.2 无人机在地质测绘中的优缺点

无人机在地质测绘中的优点明显：①机型多样，可适用于各种不同的地质测绘任务，按照大小和重量来区分，依据民航的相关规定，可以分为微型（≤7kg）、轻型（7kg-116kg）、小型（116kg-5700kg）、大型（＞5700kg）四种，且不同机型的活动半径、任务高度、负载能力等均有差异。②无人机结构相对简单，且配套的地面测绘站点可以设置在较为安全的地方，不需要用到大量的人力，也不必冒更大的 绘工作，一旦无人机出现故障，维护成本也相对较低，因此更具安全性、可靠性和经济性。③在空中完成不同角度的测绘，将采集的地质信息快速回传，并结合智能化自动化程序进行数据处理，获得更加真实的一手数据。

无人机在地质测绘中也有一定的缺点：①无人机在空中工作，无法完全定点定比例进行测量，所获取的图像等相关数据在处理时会有一定的重合困难，需要经过较为严谨的计算和加工，对技术要求较高。②无人机的遥控、导航、自动化和协同地面作业等，对无线信号要求相对较高，如果无线信号弱或者受到较为严重的干扰，则会影响无人机的工作效果。③远程较大的测绘数据传输会出现一定的延时性，且整个传输路径较为复杂，保证数据的完整性也有一定的难度。

2 无人机在地质测绘中的运用方案

2.1 运用方向

在城市建设中，虽然有规划地图和前期测绘资料，但随着建设用地的变化，尤其是部分旧城改建、扩建下，面对大面积用地和较为复杂的地面情况，依靠传统的测绘技术往往难以获得良好的效果，借助无人机测绘不仅能在高空进行数据采样，还能结合宗地标识对区域边界再次确定，同时通过反复测绘和分析，获取地块及周边地质情况，为建设方案提供依据。在郊区，尤其是地形复杂的山区，依靠无人机测绘的高精度技术，开展国土资源调查、资源勘测与开发、交通建设测绘、紧急救援等重要工作。无人机测绘能发挥出较大功效的同时，还能够根据测绘任务目标进行调整，强化单一方面的工作属性，但需要配合专业人员队伍建设、科研工作和软硬件更新等后勤保障，使无人机地质测绘拥有完整的管理与运行体系。

使用低空无人机测绘产品，可以在制作大比例的测绘图中依靠高分辨率完成任务，以无人机测绘替代三轴云台测绘，采用边缘视场对相机姿态角偏旋进行补偿，以提高测绘拍摄的精度，而不需要使用复杂的成像系统，因此降低了无人机的负重，增加了摄像效果。中测无人机设备，根据研发成果使用双发、垂直尾等技术，增强设备的机动性，在进行中高空测绘时，根据指令和实时需求进行航道变化，并且根据GPS定位系统，使用卫星进行测绘定点，搭配小型的数码摄像设备，自动完成几何校准和图像采样，在环境监测、紧急勘测、地质勘查等方面尤为适用。而在使用无人机时，研发出了遥感控制系统，实现全天候作业，实地实时采集数据，智能化分析与处理数据。

2.2 运用要点

无人机在运用过程中受到设备本身的限制，即在有限的动力支持下，持续工作能力相对较弱，多数无人机的飞行时间在30min-60min之间，面对较为繁重的测绘任务，必须要对飞行线路、测绘范围、测绘次数、测绘架数、测绘细节等进行规划，如果在较大区域内进行测绘，则必须要划定每次的测绘范围，提前做好分区测绘边界和重叠要求，尽可能一次性完成测绘工作，避免重复测绘。确定测绘区块后，根据地理特点设定网点，网点选择应保证能够单一点位能够覆盖更大的区域，且点位处能较为准确的完成测绘，最大限度排除周边环境带来的不利影响，相邻点位之间应有一定的重合范围，且选择点位时应设置备用点位，同一区域内至少要有3-7个有效测绘点。

测绘人员在地面安全地点对无人机进行控制，并随时管理地面平台接受无人机回传数据，对测绘图像的质量进行预判，发现图像缺失时应及时控制无人机进行二次勘测，以保证最终图像的完整性。目前三维可视化的技术要求下，需要进行高精度的图像修复和处理，多在前期获取具有几何精度和现场特点的真实数据，并且建成初始模型，然后使用纹理叠加和局部处理，强化模型细节，综合使用虚拟技术、计算机图示、3D投影、灰暗处理、文字标记、CAD、智能运算风险实地测绘，对于某些条件艰苦的区域也能很好的完成测等技术，制作出三维图像模型，能够在模型中直观展现区域内的各种地质信息。

无人机测绘无法随时进行在线实时传输，尤其是在超大数据采集和传输条件较差的情况下，需要单次测绘完成后，无人机返回再下载数据，为了弥补这一局限，根据不同的地理情况选择对应的传输技术，如卫星传输、超视网络等，采用数字编码和中转传输等途径提高传输效率。随着影像遥感技术、自动航拍技术以及海量影像数据处理技术的日渐成熟，无人机低空影像数据处理的软件渐渐增多，基本上完成了对无人机航拍影像数据的自动化处理。而影像数据处理主要是针对影像数据的获取对影像进行参数细化以及DEM/DOM制作任务。

2.3 运用优化

为提高无人机测绘的运用效果，需要对相关的辅助性保障工作进行安排。①做好现场调查，对待测区域的交通、自然条件等进行掌握，并且预选好地面平台的点位，必要情况下需要设置地面标志，同时做好测绘作业的应急计划，针对一些测绘中出现的特殊情况，如无人机故障、无线信号受阻等应有应对补救方案，一般设备应准备备用件，配备专业维修和操作技术人员。②特别重视图像的分辨率问题，采集环节应选择高清、高精度的相机模块，并且能够将一般的图像转化为数字图像，考虑到地质测绘数据较大，还需要配置大内存的存储器，在确认存储器、传感器、接收器的时钟校准和差异补偿后再进行测绘。③为了保证测量测绘结果的准确性和可利用性，要进行影像质量的检查。对获得的图像，要进行清晰度和层次以及反差等指标的检查，判断是否能够精准分辨对应的细小地物，以及是否建立精准度较高的立体模型。同时检查图像是否有明显缺陷，比如阴影和大面积反光等

3 结语

无人机测绘是继GPS等传统测绘技术之后的新型高端测绘技术，依靠无人机的灵活、便捷等优点，可以实现测绘业务的有效拓展和升级，从而打造出具有时代性和广泛实用性的技术种类，因此未来在地质测绘中使用无人机将会成为一种时代趋势。但是无人机测绘技术的产生时间相对较短，一些无人机具备的优势还优待突破，而不足之处则需要根据具体的运用方向进行修补，以实现多维度保障无人机测绘的效果，提高地质测绘工作质量。