無人機(jī)航拍在油田地面工程測量中的應(yīng)用

楊逸若

（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤錦 124010）

一、概述

隨著無人機(jī)航拍技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，利用無人機(jī)航拍影像制作大面積區(qū)域地形圖已經(jīng)成為主流技術(shù)。我工程公司近年來也在大力開展無人機(jī)航拍技術(shù)，并在2013年和2014年對遼河油田曙光區(qū)塊進(jìn)行了無人機(jī)航拍，測區(qū)面積達(dá)75km2，無人機(jī)航拍解決了遼河油區(qū)夏季的葦塘，人員無法深入，安全無力保障，常規(guī)測量作業(yè)無法開展的種種問題，為建設(shè)數(shù)字化油田提供了有力保障。

二、無人機(jī)航拍的技術(shù)優(yōu)勢

1 數(shù)據(jù)獲取時效短

傳統(tǒng)高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)一般會面臨兩個問題，第一是存檔數(shù)據(jù)時效性差；第二是編程拍攝可以得到最新的影像，但一般時間較長，同樣時效性相對也不高。無人機(jī)航拍則可以很好地解決這一難題，工作組可隨時出發(fā)，隨時拍攝。

2 續(xù)航時間長、覆蓋面積廣

固定翼無人機(jī)具有航時長、載荷大等特點，所以固定翼無人機(jī)航拍一般應(yīng)用于作業(yè)范圍比較大的地方。

3 拍攝成本低

采用無人飛機(jī)航空攝影總成本約4萬～5萬，很好的解決了一些應(yīng)用領(lǐng)域如帶狀區(qū)域圖面積小而開支大的難題。

4 GPS定位精準(zhǔn)度高、操控系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)

無人機(jī)航攝不受航高限制，成像質(zhì)量、精度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大飛機(jī)航拍，我國疆地遼闊，地利和氣候條件復(fù)雜，很多區(qū)域常年受積雪、云層等因素影響，導(dǎo)致衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的采集受一定限制。無人飛機(jī)的靈活性恰好解決了這些限制，幾乎不存在受限區(qū)（除國家禁飛區(qū)外）。

三、無人機(jī)航拍系統(tǒng)的組成

1 無人機(jī)

無人機(jī)的體型一般都比較小巧，在空中的運(yùn)作方式主要依靠程序員對計算機(jī)的操控。無人機(jī)在上空飛行時，其工作參數(shù)如下：在空中進(jìn)行飛行的時間一般是兩個小時；巡航速度達(dá)到100km/h；最大的承載力是在3.5G；在空中最大的飛行高度是3000m；起飛時不受到阻攔滑跑的距離是在60m；在降落時不受到阻攔的滑跑距離是在150m。

2 數(shù)碼攝影相機(jī)

目前在無人機(jī)上使用的數(shù)碼相機(jī)主要是佳能EOS450D，無人機(jī)上的數(shù)碼攝像機(jī)的相片參數(shù)是寬度為4272mm，長度為2848mm。

三、無人機(jī)航拍的主要工作

1 航帶的規(guī)劃設(shè)計

無人機(jī)在空中飛行的時間一般是在兩個小時左右，因此在較大面積航拍時，航帶的規(guī)劃設(shè)計就顯得尤其重要。本次工程測區(qū)面積達(dá)75 km2，在測區(qū)內(nèi)規(guī)劃好適當(dāng)?shù)娘w行航帶后，就可以將無人機(jī)起降的位置設(shè)計成兩個飛行架次。當(dāng)一架無人機(jī)拍攝完成了坐標(biāo)上的前一部分航帶飛行后，返回基地進(jìn)行補(bǔ)給；另一架再將剩余的飛行航帶完成，這樣就可以獲得整個測區(qū)的影像數(shù)據(jù)。

2 首級控制網(wǎng)的建立

本次工程需要在測區(qū)內(nèi)重新建立首級控制網(wǎng)。首級控制網(wǎng)的建立是根據(jù)測區(qū)的大小，布設(shè)適當(dāng)密度的GPS控制點，點位布設(shè)要均勻，根據(jù)本次測量需求，在各控制點上獲取準(zhǔn)確得WGS84坐標(biāo)和北京54坐標(biāo)，以便用于后期的像控處理。

3 像控點的布設(shè)

在測區(qū)內(nèi)必須選擇影像清晰并且能夠比較容易判斷方位的地方布設(shè)像控點。在實地上找到像控點的位置，用GPSRTK施測點后應(yīng)立即在像片中刺點并繪制草圖。遇到衛(wèi)星遮擋信號的情況，可在像控點附近開闊的地帶施測兩個圖根點，用全站儀極坐標(biāo)法測量像控點的位置。

4 空中三角測量

根據(jù)外業(yè)像片控制測量的成果，采用數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，利用空三處理軟件手動進(jìn)行采集控制點，對于個別超限差的點，在進(jìn)行人工干預(yù)剔除或修測粗差點后，再進(jìn)行整體計算，最后獲得空三加密成果。對生成的空三加密成果進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量控制以達(dá)到精度要求。

5 野外像片調(diào)繪

本次工程采用的先室內(nèi)判繪，后野外檢查補(bǔ)繪的辦法來完成的。在外業(yè)調(diào)繪中要根據(jù)測區(qū)地物、地貌，對成圖的作用、地物的相對密度以及測區(qū)地形的特點來進(jìn)行適當(dāng)?shù)鼐C合取舍。以前需要到實地調(diào)查的才能獲得的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在通過影像判讀方法就可以獲得很多地物的性質(zhì)和特點，這對于加快油田地面建設(shè)、節(jié)省外業(yè)工作時間、減輕勞動強(qiáng)度、節(jié)約測量成本都具有現(xiàn)實意義。

6 數(shù)字地形圖的繪制

根據(jù)外業(yè)調(diào)繪成果和立體測圖的數(shù)據(jù)，對矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，保存分層建庫的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行數(shù)字地形圖編輯，最后提交1:1000數(shù)字地形圖的成果。

結(jié)語

采用無人機(jī)航拍技術(shù)進(jìn)行油田地面工程測量，在測區(qū)內(nèi)拍攝出來的影像具有客觀、真實、準(zhǔn)確等特點，且采用無人機(jī)航拍，還具有速度快、成本低的技術(shù)優(yōu)勢，獲取的影像數(shù)據(jù)可以應(yīng)用到油田的各項建設(shè)中去。同時，對我工程公司將要利用無人機(jī)航拍進(jìn)行長輸管道工程測量提供了有力支持。

[1]蘇國立，吳航.全數(shù)字?jǐn)z影測量在管道勘察中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2005，11（06）：27-29.