無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用

1、    無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用    黃勤 周鵬 張嘯翼摘要：針對無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用，采取實例分析的方法，做了簡單的論述，總結(jié)了無人機低空航測技術(shù)的應用優(yōu)勢和策略。首先，分析了無人機低空航測技術(shù)原理和優(yōu)勢;其次，結(jié)合實例分析了無人機低空航測技術(shù)的具體應用;最后，對技術(shù)的應用進行了總結(jié)。關(guān)鍵詞：無人機低空航測;環(huán)境地質(zhì)調(diào)查;實例分析法：x141 ：a ：2095-672x（2019）08-0-02doi：10.16647/15-1369/x.2019.08.058application of low altitude aer

2、ial survey of uav in environmental geological surveyhuang qin， zhou peng， zhang xiaoyi（chongqing geological hazard automation monitoring engineering technology research center chongqing huadi resources technology co.， ltd.， chongqing 400000，china）abstract： in view of the application of low-altitude

3、aerial survey of uav in environmental geological survey， a case analysis method is adopted， and the application advantages and strategies of low-altitude aerial survey technology of drone are summarized. firstly， the principle and advantages of low-altitude aerial survey technology for drones are an

4、alyzed. secondly， the specific application of low-altitude aerial survey technology for drones is analyzed with examples. finally， the application of the technology is summarized.key words： low-altitude aerial survey of drone; environmental geological survey; example analysis近年來，無人機低空航測技術(shù)快速發(fā)展，技術(shù)水平不斷

5、提高，帶動著技術(shù)的多領(lǐng)域應用。在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中采用此方法，能夠克服復雜的測繪環(huán)境，降低環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的難度，提高地質(zhì)調(diào)查工作的效率和質(zhì)量水平，具有推廣應用的價值。1 無人機低空航測技術(shù)原理分析從當前低空航測實際來說，采用的無人機技術(shù)，主要是利用無人飛行器作為載體，應用cnss導航技術(shù)和imu定姿模塊，結(jié)合使用高性能的數(shù)字相機設(shè)備，實現(xiàn)空中測量，獲得地面的情況系列和信息。利用計算機軟件，對獲得的數(shù)據(jù)進行處理，生成測量數(shù)據(jù)?；跓o人機航測系統(tǒng)，開展環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作，能夠提高工作效率，降低飛行成本。應用的無人機，主要組成包括gnss定位和固定翼以及高分傳感器等。技術(shù)應用優(yōu)勢如下：（1）地理信息數(shù)據(jù)更新

6、速度很快。采用無人機技術(shù)，組織開展低空航測，對天氣環(huán)境要求不高，相比傳統(tǒng)測量方法制約因素很少，可以實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)的高效采集。（2）采用無人機低空航測技術(shù)，獲得的測量結(jié)果分辨率很高。究其原因，使用多光譜傳感器和高分數(shù)碼相機等，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息采集質(zhì)量的把控。（3）成本交底。低空航測作業(yè)實踐中借助gnss定位，利用各類軟件，對采集的影像自動化拼接，后期成本降低，保證了影像處理的效率。2 無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用實例2.1 案例概述以某環(huán)境地質(zhì)調(diào)查項目為例，航測區(qū)域總面積大約為80km2，區(qū)域內(nèi)海拔范圍為8501250m，主要為丘陵和低山。航測作業(yè)前，發(fā)生了山體塌方和滑坡。區(qū)域內(nèi)存在著很多

7、煤礦，極易引發(fā)地質(zhì)災害隱患，因此組織環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，意在明確塌陷區(qū)域內(nèi)土地和房屋建筑等的破壞情況，掌握地面塌陷發(fā)育規(guī)律，提出相應的土地恢復治理模式以及整治對策?，F(xiàn)結(jié)合具體實踐，進行如下分析。2.2 無人機低空航測2.2.1 控制測量開展航測作業(yè)前，在測區(qū)開展了e級gnss控制測量。測量平面選擇的是1980西安坐標系;高程選擇的是1985國家高程基準，為下步測量作業(yè)的開展提供基準數(shù)據(jù)。設(shè)置的像控點，全部設(shè)置在單架次飛行區(qū)域的四角以及中心，為平高控制點。設(shè)置的像控點標志是邊長1m以上的兩個對頂點三角形，能夠在航拍影像資料上清晰判讀，在水泥和其他硬化地面上設(shè)置的像控點，使用白色油漆進行噴涂標;對于土質(zhì)

8、地面，使用白灰標記。像控點運用rtk方法實施測量，各個點都運用重新初始化儀器的方法，進行2次獨立觀測，選擇平均值作為測量最終結(jié)果。經(jīng)過計算全部像控點都可以達到要求，平面位置中誤差的結(jié)果為±0.028，能夠滿足平面精度0.24m的要求;高程中誤差的結(jié)果為±0.037m，達到了高程精度0.20m的基本要求。除此之外，選擇具有代表性的地物標志，組織開展檢查點測量作業(yè)，實現(xiàn)對內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理精度的全面把握。2.2.2 飛行方案飛行方案內(nèi)容如下：（1）航攝參數(shù)的設(shè)定。焦距設(shè)定為15mm定焦;低空測量比例尺設(shè)定為1：2000;飛行相對航高度設(shè)定為500mm;地面分辨率設(shè)定為20cm;旁向重

9、疊度設(shè)定為80%;單架無人機飛行時間小于35min。（2）航測時間在9：00-15：00內(nèi)選擇，進而保證航攝的效果。航測作業(yè)前，需要對飛機以及搭載的相機進行檢查，掌握電池電量和相關(guān)設(shè)備的基本情況，保證沒有異常情況。采取彈射架逆風起飛的方法飛行，風力小于3級，同時起飛方向直線100m內(nèi)沒有大于12m的障礙物。（3）低空航測作業(yè)中，航線的方向要和風向保持垂直，區(qū)域內(nèi)不存在相對高差大于400m障礙物，控制飛行速度控制為80km/h，相對于地面速度處于7090km/h范圍內(nèi)，地面操控站和無人機間距不超過4km，同時保證操控站和無人機正常通訊。（4）飛機降落時選擇的是機腹著陸方式，所以對建設(shè)的降落場地環(huán)

10、境條件，有著很高的要求，要選擇規(guī)格為50m×30m（長×寬）的平整軟質(zhì)地面。當飛機降落后，做好飛機情況的檢查，傳輸數(shù)據(jù)信息，同時填寫飛行記錄表。（5）數(shù)據(jù)檢查。經(jīng)過檢查明確，數(shù)據(jù)都可以達到標準，比如像片傾角平均不超過5°，因為重疊度比較高，沒有相對漏洞以及絕對漏洞1。2.3 航測數(shù)據(jù)的處理從無人機航飛影像的處理實際來說，選用inphouasmaster軟件進行處理，執(zhí)行流程如下：（1）數(shù)據(jù)準備?；趯嶋H需求，準備檢驗報告和攝站坐標以及航線定義等。（2）建立工程。在執(zhí)行中主要內(nèi)容為相機定義、導入影響和控制點坐標、建立航線。（3）空三加密。按照標定控制點-自動匹配、點

11、刪除、調(diào)整匹配的流程，做好空三加密的把控。（4）dem生成。按照定義輸出參數(shù)、生成dsm/dem流程，開展相應的作業(yè)。（5）dom生成。按照引入dsm、設(shè)置參數(shù)、正射糾正的流程，進行相應的作業(yè)。（6）拼接勻光。按照添加影像、拼接鑲嵌、勻光處理的流程，執(zhí)行處理作業(yè)?？杖龜?shù)據(jù)處理后，高程中誤差結(jié)果為0.093m、基本定向點平面中誤差結(jié)果為0.126m，能夠達到規(guī)范規(guī)定2。3 無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中的應用總結(jié)3.1 應用效果從環(huán)境地質(zhì)調(diào)查實踐來說，無人機低空航測技術(shù)的應用，獲得了以下效果：（1）采用無人機航測作業(yè)手段，采集的影像資料，包含著豐富的信息，實現(xiàn)了災害體表面信息的全面覆蓋，經(jīng)過影像

12、解譯后，能夠明確地質(zhì)災害體的孕災環(huán)境以及承災提，為災害治理和避讓以及觀測等，提供有力的依據(jù)。（2）運用無人機低空航測手段，獲得的航測結(jié)果具有高分辨率優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)對土地利用情況以及災害體上各類工程設(shè)施的建設(shè)等高效判讀，同時結(jié)合孕災環(huán)境，能夠綜合評判利用以及建設(shè)的可行性以及合理性，對于地質(zhì)災害區(qū)域，比如滑坡等的不合理利用，采取糾正措施進行處理。（3）基于無人機低空航測技術(shù)，能夠?qū)弰拥刭|(zhì)災害，例如軟性基質(zhì)上的滑坡體變化，實施動態(tài)化監(jiān)測，結(jié)合運用地質(zhì)物探方法和地下水觀測方法等，實現(xiàn)對地質(zhì)災害立體式的綜合觀測3。3.2 應用策略從無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中應用實際來說，若想發(fā)揮技術(shù)的作用，要做好

13、全面的把控。在具體實踐中采取以下策略：（1）制定完善的技術(shù)應用方案。按照環(huán)境地質(zhì)調(diào)查的要求和目標，設(shè)計無人機低空航測作業(yè)方案，加大對航測結(jié)果質(zhì)量的把控，為后續(xù)工作的開展提供相應的支持，保證工作的質(zhì)量。（2）做好無人機低空航測作業(yè)環(huán)節(jié)的把控。在航測作業(yè)中嚴格按照作業(yè)的規(guī)范和要求，組織開展測量作業(yè)，保證環(huán)境地質(zhì)調(diào)查結(jié)果的精準性和質(zhì)量，保障各項工作的有效開展。（3）做好數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的把控。在無人機低空航測實踐中，若想保證環(huán)境地質(zhì)調(diào)查結(jié)果的真實性和有效性，要做好數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的把控，做好數(shù)據(jù)誤差的嚴格把控，避免因為數(shù)據(jù)不準確或者其他問題的出現(xiàn)，影響著環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作質(zhì)量和效率。除此之外，要做好數(shù)據(jù)信息的合理利用?；诃h(huán)境地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，組織開展各項工作，提高數(shù)據(jù)利用率4。4 結(jié)束語綜上所述，無人機低空航測在環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中應用，發(fā)揮著重要的作用。若想保證技術(shù)的合理應用，發(fā)揮無人機低空航測的積極作用，要做好全過程的把控。在具體實踐中采取以下策略：定完善的技術(shù)應用方案;做好無人機低空航測作業(yè)環(huán)節(jié)的把控;做好數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的把控。參考文獻1毛建華.低空輕型無人機航測技術(shù)在礦山地形測繪中的應用探究j.世界有色金屬，2018（21）：16+1