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无人机技术在地质测绘中的应用思考

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：于淼

[导读] 摘要：地质测绘工作是工程建设等项目开展前的准备工作，通过测绘可以精准地了解工程地质情况，从而分析和制定工作计划。

        黑龙江省第一地质勘查院黑龙江牡丹江 157011
        摘要：地质测绘工作是工程建设等项目开展前的准备工作，通过测绘可以精准地了解工程地质情况，从而分析和制定工作计划。传统的人工测绘不仅成本高，而且受工作人员的技术和身体限制，测绘结果的精细度、准确度、完整度未必达标。为了满足地质测绘的需要，无人机技术的应用开始受到关注，相比于传统人工，无人机技术安全性高、成本低且测量结果极度精准，能更好地满足地质测绘的需要。
        关键词：无人机技术；地质测绘；技术优势；应用方法
        引言：
        相较于传统的人工测绘方式，无人机技术更为安全高效，并且通过遥感技术以及新型无人机可拆卸维修的特点，成本也比人工更为低廉，所以无人机技术在地质测绘中开始逐步淘汰人工测绘。本文主要介绍无人机的优势，以及一些使用的方法。
        一、无人机的应用优势
        1、工作效率高
        无人机具有体积小、重量轻等飞行优势，且独特的机翼设计让它既能高空飞行，也能低空勘测，在工作操作的工程中，具有方便灵活的特点。使得无人机可以在各式各样的地势中穿行，采集地质图片，也能在高空拍摄总体地势图像，再应用大数据进行分析，相比于传统的测绘方式而言，工作效率大大提升。
        2、测绘结果精精确
        无人机体内可搭载高新技术芯片，与大数据进行链接，所以相对于传统的测绘技术，能更精准的分析地势情况。并且无人机既能高空测绘也能低空勘察，在高清摄影摄像头的加持下能采集到更清晰、更全面的地质照片，即使是通过这些高清图像再进行人工分析讨论，测绘结果也远比传统方式更加精确。
        3、高分辨率图像和及时传输数据处理
        相比于卫星图像和大型飞机遥感技术，无人机能够获得更高分辨率的图像，帮助测绘人员对数据进行更精准的把控。同时，无人机技术还能通过联网或蓝牙技术，对拍摄处理后的图像进行实时传输，这一特点保证了地质数据的实时传输的真实性以及图像的有效性，通过实时图像的反馈，工作人员能更高效率、更精确的实施测绘工作
        4、快速获取地表数据及建模能力
        无人机航拍测绘系统可以携带数码相机、数字彩色航摄像机等设备，以便快速获取地表信息，获取具有高分辨率的影像，进而获取更精准的数据，方便工作人员进行地质分析。而且最重要的是，无人机系统可以利用所获得的信息生成DEM、三维正射影像图、三维景观模型、三维地表模型等二维、三维可视化数据，这些数据都可以直接运用于各类环境下应用系统的开发和应用，在实际工程中能大大节约时间，提高工程效率，也能降低工作难度。
        二、无人机技术说明
        1、飞控系统
        从前的无人机使用人员大部分是航空、气动、机械相关的工作人员，当时的技术要点主要是如何让无人机飞起来，并且飞得更快、更稳，所以当时的无人机功能少、普及范围小。而随着人工智能与微型芯片的发展，无人机可搭载配件增多，功能增加，可适用范围扩大，开始飞入寻常百姓家。而在这个过程中，飞控技术是无人机得到推广的最大推手。
        飞控，即飞行控制系统的简称，可以看成飞行器的大脑。无人机的飞行、运动、悬停等姿态变化，都要由无人机上的多种传感器将飞行数据传回飞控系统，再由飞控系统通过运算和判断下达指令。飞控系统是无人机技术的核心部件，就像人体的大脑一样，大脑向身体四肢下达命令，并接受四肢传回的外部信息，运算后发出新的指令，例如大脑指挥手去拿一杯水，手触碰到杯子后由于水温过高而缩回，并将此信息传回大脑，大脑再发出新的指令，飞控系统与无人机的关系便类似于大脑与手的关系。
        三、无人机遥感系统
        无人机具有无人操控，灵活轻便的特点，但在实际的工作中，不可能做到完全无人遥控，所以遥感系统应运而生。遥感技术的实质就是通过无线电遥控设备或记载计算机程控系统对无人机进行操控，简而言之就是利用手中的遥控器对无人机的飞行和运动进行控制，完成工作任务。
        在地质测绘的工作中运用无人机进行协助，遥感技术是十分重要的。

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因为无人机只能根据事先预定好的程序执行命令，但在实际的地质勘测中，常有突发情况的发生，并且根据实际工程的需要，有些地势不必要测绘，有些地势要重点测绘，这时就需要工作人员使用遥感系统对无人机进行调控安排，来加强工作效率。
        四、无人机在地质测绘中的应用方法
        为了保证无人机技术在地质测绘中发挥应用的效果，一般在实际应用中分为三个阶段，即准备阶段、实施阶段、总结阶段。
        1、准备阶段
        （1）确认测绘范围。地质测绘本身就是对范围内地质情况进行测绘的一项工作，因此在无人机测绘方式中要先确认测绘范围。确认范围的方式与常规测绘一样，在项目需求的占地面积的基础上，增加10米到100米的周边范围即为测绘范围，此外，最好再设定测绘边界，来增加测绘的准确性。
        （2）测绘点布置。根据测绘线路的长度，按既定的标准进行分段，把每一个分段看作是一个测绘点，然后再使用无人机根据测绘路线和测绘点进行测绘即可。这样做能尽可能提高工作效率，保证工作质量，并且避免重复测绘，保证数据的精准性与可靠性。
        （3）无人机调试。在无人机起飞前，要对其进行数据和功能调试，确保采集数据清晰准确。调试的项目包括但不限于：航摄影像、pos数据、航摄像机参数等。在调试完成后，还可以来一次试飞，检验数据、图像等是否足够清晰精确。
        2、实施阶段
        （1）三维数字模型建设。在实施阶段，可以首先利用三维数字模型技术对测绘范围内的地质情况进行模拟建模，在使用无人机对实际地势进行拍摄，将无人机图像与模拟图像进行对比矫正，测绘出准确的地质模型。这样做得好处是能减少无人机拍摄时可能出现的偏差，提高数据可信度，并为后面的工程展开提供便利。不过三维建模主要应用于无人机的低空摄影测量，在平常的无人机测量中，也可以跳过这一步骤。
        （2）成像处理。即根据无人机拍摄的实际图像，针对某些关键地方进行成像处理，这是为了防止接下来的工作中关键地方图像的清晰度不够而造成工作失误。
        3、总结阶段
        对无人机测绘的结果进行分析，与工程开展情况进行对比，找出无人机测量中出现的问题，并对无人机的人员技术、机身质量、使用效果进行分析，来决定是否需要更换技术人员和无人机装备
        五、使用注意事项
        （1）天气因素
        无人机小巧轻便，让他灵活可操作性强，能适应多种工作的需要，但也导致了它极容易受到天气情况的影响，尤其是地质测绘这类户外工作中，在使用无人机前一定要明确天气情况，遇到大风天气可通过加载挂件来加强无人机稳定性，而在遇到极端的雨雪天气时，应暂停使用无人机进行工作，避免出现测绘数据的重大失误影响后期工程的展开。
        （2）时间因素
        在没有进行专业改装的情况下，无人机的飞行时间通常不能超过1小时，算上调试、起飞的时间，无人机的工作时间大概只有50分钟。所以为了确保无人机的使用寿命和数据的精准性，要严格控制无人机工作时间，最好在起飞调试前确定最高效率的测绘路线，保证工作质量。
        六、结束语
        新时代的到来给许多行业带来很多创新技术应用，合理且熟练地运用接纳工具能提高工作效率，减少工作误差。无人机技术则是地质测绘邻域的工具革新，其独特的机械优势能使测绘水平远超过传统的人工测绘，所以在保证数据精准的情况下逐步使用无人机代替人工工作，将是未来地质测绘领域的浪潮。
        参考文献：
        [1]谭俊杰.试论无人机技术在地质测绘中的应用[J].建筑与预算,2020（12）:74-76.
        [2]雷海智,谢继香.无人机航测系统在地质测绘领域的实践探索[J].工程建设与设计,2020（21）:63-64+78.
        [3]齐晓迪.地质工程测量中如何有效应用测绘新技术[J].工程建设与设计,2020（21）:55-57.
        [4]汪书光.现代测绘技术在地质测绘中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2020（09）:107-108+113.