無人機攝影測量在地質勘查中的應用

魏桂花

（甘肅煤田地質局綜合普查隊，甘肅 天水 741000）

無人機是一種遠程可控的不載人飛行器設備，可借助計算機程控系統或無線電遙控技術安排飛行設備的行進路線，具有使用成本低、執行結構相對簡單的應用特點，對于較為危險的飛行任務來說，無人機控制策略的出現，不但能夠較好保障相關參與人員的生命安全，也可最大程度上降低飛行任務的可執行性能力。

在面對突發性事件時，由于各級監測設備的存在，飛行人員可在較遠處對無人機設備的飛行狀態進行控制，并在周圍環境中進行初步的應急預警[1]。在地質勘查任務過程中，無人機攝影測量技術始終以無人機飛行器設備作為控制操作平臺，在光學相機、磁測儀、紅外掃描儀等多個設備元件的支持下，飛行器主機能夠在短時間內獲得大量的地質信息，并可借助計算機軟件，對這些信息參量進行深度處理，從而制作生成全新的地質勘查圖像。在實際應用過程中，由于地形、地貌等外界因素的影響，無人機地質航拍手段的應用可行性總是會受到諸多限制，為解決此問題，提出一種新型的無人機攝影測量技術，并針對其在地質勘查中的應用能力展開如下研究。

1 地質勘查中的無人機攝影測量技術

無人機攝影測量技術在地質勘查中的應用由三維地質模型建立、地質勘查測量點選取、攝影測量圖像處理三部分共同組成，具體研究方法如下。

1.1 三維地質模型

在地質勘查工作的實施過程中，運用無人機攝影測量技術不但能夠充分發揮出無人機飛行器設備的可行性優勢，也可使得地質節點得到全方位的測量與篩查，從而獲得準確的礦山信息查詢結果。為滿足地質勘查工作的實際應用需求，無人機飛行器必須具備360°無死角轉換的能力，在進行多角度拍攝時，一方面保障不同地質節點的查找與篩選需求，另一方面使得礦山地質的測量需求得到較好滿足。在三維地質模型的支持下，無人機飛行器能夠完整拍攝到礦山地質的全部地貌特征，且可在保障畫面清晰度與完整度的基礎上，獲得更多的礦山地質綜合數據信息，并將其存儲于相關飛行器設備主機之中[2]。由于Severlyt技術的存在，經過無人機攝影測量技術處理后的拍攝畫面可巧妙拼接在一起，且隨著所勘察到地質信息量的增大，測量主機中就可以形成一個具有三維變化能力的地質模型。隨著三維地質模型的應用，施工人員不再需要對礦區地質環境進行測量，且隨著所測量數據信息的不斷補充，測量主機中更是會直接顯示出立體無人機攝影圖像的表現形式。在地質勘查任務中，三維地質模型不但能夠減少施工單位在人力與物力資源方面的投入，也可最大化保障礦山測繪工作的實施精度與實施效率，從而使得無人機攝影測量技術的應用潛能得到充分激發。

1.2 地質勘查測量點選取

在三維地質模型的支持下，準確選擇地質勘查的實時測量點，可在一定程度上避免無人機航拍誤差的出現，大大增強了攝影測量技術在地質圖像復原方面的應用可行性。在利用無人機攝影測量技術進行地質勘查工作時，首先應根據測量點所處位置，進行礦山區域的劃分；其次應借助三維地質模型，對所復原地質圖像的實用性能力進行篩查；最后應將無人機飛行器再次放置于相同的勘察區域中，對所獲得測量信息的應用可行性進行核實[3]。對于相關施工單位來說，在三維地質模型的支持下，選取可靠的地質勘查測量點，不但能夠保障礦區地質圖像的復原真實性，也可在一定程度上，確定特殊測量點所處的實際位置，并將這些特征節點作為首要勘察目標，以便于后續無人機攝影測量方案的再次實施。為核查地質勘查測量點的選取有效性，應利用三維地質模型對無人機的行進路線進行安排，并在地質圖像復原過程中，注重選取三維攝影信息，并以此為基礎，對現有圖像進行校準與核實。

1.3 攝影測量圖像處理

在實施地質勘查工作之前，不但要準確選取測量點所處位置，還應對無人機設備的飛行能力進行反復檢查，并做好相應的調整與配合工作，從而使得無人機攝影測量的應用需求得到較好滿足。

為收集大量的無人機航測數據，應避免攝像頭松動問題的出現，在執行飛行器行進人為的同時，對機體設備進行多次加固[4]。由于外界干擾因素的存在，無人機攝影測量的勘察結構極易受到影響，從而使得最終的地質圖像復原結果出現偏差。

為解決上述問題，應從多角度對所獲得攝影測量圖像進行處理，一方面獲得較為理想的地質圖像復原效果，另一方面也可實現對三維地質模型的應用與處理。

大多數情況下，無人機攝影測量圖像都保持3D模型的存在新式，與傳統2D模型相比，3D模型的立體性更強，能夠真實復原地質圖像的表現形式，并為施工單位指明后期施工的具體操作方向，從而大幅提升礦山地質勘查工作的施工精度。

2 實驗分析與討論

在同一礦區環境中，分別應用無人機攝影測量與傳統航拍手段對區域地質情況進行勘察，其中前者作為實驗組、后者作為對照組。

為便于實驗數據的收集與處理，在勘察過程中，將所有實驗數據全部用于復原同一地質圖像。USW系數能夠反映攝影測量數據在地質圖像復原過程中的應用準確性，在礦區地域環境中，USW系數值越大，攝影測量數據在地質圖像復原過程中的應用準確性也就越強，下表記錄了實驗組、對照組USW系數指標的實際數值水平。

分析表1可知，隨著實驗時間的延長，實驗組USW系數值一直延續著接連上升的變化趨勢，但后期階段的上升幅度明顯小于前期階段；對照組USW系數值則在短暫的穩定形勢后，開始不斷的下降變化。實驗組極大值76.1%與對照組極大值41.5%相比，上升了34.6%。

表1 USW系數值對比

綜上可知，無人機攝影測量技術的應用可促進USW系數值水平的不斷提升，這在一定程度上實現了對于地質圖像的準確復原，突出說明了該項測量技術的應用可行性。

3 結語

與傳統航拍手段相比，無人機攝影測量技術可借助三維地質模型，對地質勘查測量點所處位置進行準確篩查，并可通過攝影測量圖像二次處理的方式，實現對地質圖像的準確復原。

無人機傾斜攝影在處理數據和多角度攝像等方面都具有很突出的效果，促進在很大程度上提高了工作精度，而且節約了成本投入，具有非常廣泛的應用前景。針對礦山物各個面向的采光和日照以及可視域分析等方面的應急處理，提供最科學合理的解決方案。從無人機傾斜攝影測量技術應用于礦山測繪的優勢可以看出，無人機傾斜攝影測量技術是以后測繪服務城市規劃管理發展的主流方向。未來相關施工單位，將以此項應用技術為基礎，加大力度開展地質勘查工作，在探究無人機飛行能力的同時，建立更加可行的礦山施工探查方案。