地质测绘中的无人机航测系统解决方案分析

地质测绘中的无人机航测系统解决方案分析

李琳琳黄桃丽胡进贤

深圳市赛为智能股份有限公司

摘要：地质测绘在资源勘探、环境保护等领域具有重要作用。随着无人机技术的飞速发展，无人机航测系统逐渐成为地质测绘的有力工具。本文旨在探讨无人机航测系统在地质测绘中的应用及解决方案，并分析其在提高测绘效率、降低成本、提升数据精度等方面的优势。通过案例分析，本文将揭示无人机航测系统在地质测绘领域的潜力和前景。

关键词：无人机航测系统；地质测绘；应用；解决方案；效率

一、引言

地质测绘作为资源开发、环境监测等领域中不可或缺的工具，其准确性和效率对于科学决策至关重要。随着科技的进步，无人机航测系统应运而生，为地质测绘带来了新的解决方案。

二、无人机航测系统在地质测绘中的应用

2.1 数据采集

（1）无人机航测系统搭载先进传感器和相机，能够以更高分辨率和全面视角捕捉地表信息。例如，地质调查中，无人机可以精确拍摄岩层、断层、褶皱等地质特征，为地质学家提供详尽数据。

（2）无人机航测系统具有快速部署的优势，能在短时间内完成大范围数据采集任务。这对于紧急情况、突发事件响应以及资源评估领域至关重要。通过无人机，地质学家能即时获取地表数据，更好理解地质变化和演化的动态过程。

2.2 地形建模

地形建模在地质测绘中是关键环节，不仅影响地貌再现，也为地质灾害预测和资源勘探提供基础数据。无人机航测系统搭载激光雷达等设备，高效获取地形数据，生成精确的数字高程模型(DEM)和数字地面模型(DTM)。利用无人机激光雷达技术进行地形建模，实现对地表高密度、高精度扫描。这非接触式测量方式使得地形数据更全面，同时排除人为因素影响。

三、无人机航测系统解决方案

3.1 技术设备

3.1.1无人机平台

在无人机航测系统中，无人机平台充当着数据采集的重要载体。无人机平台的选择直接关系到数据采集的效率和质量。特别是在地质测绘领域，选择适合的无人机平台至关重要。针对不同任务需求，研发者不断改进无人机的设计，使其具备更长的续航时间、更强的载荷能力以及更稳定的飞行性能。同时为了适应复杂多变的地理环境，一些先进的无人机平台还具备垂直起降和固定翼飞行的能力，使其能够在狭窄或复杂地形中灵活操作，确保数据的全面性和准确性。

3.1.2载荷设备

载荷设备是无人机航测系统的核心组成部分，直接影响着数据采集的效果和精度。在地质测绘中，相机、激光雷达和多光谱传感器等不同类型的载荷设备相互协作，提供了多维度、多波段的地表信息。高分辨率相机能够捕捉地表微小特征，如岩层的纹理和构造的细微变化，为地质学家提供更详尽的数据。激光雷达技术则实现了对地表的高精度三维测量，生成数字高程模型和数字地面模型，为地形建模提供了可靠的数据基础。另外，多光谱传感器的应用能够获取不同波段的地表光谱信息，为地质分析、植被监测等提供了有力支持。

3.1.3数据传输与处理

无人机航测系统采集的数据量庞大，实时传输和后期处理是保证数据能够转化为有用信息的关键环节。数据传输技术需要保证数据的稳定传输，同时保障数据的安全性，以免数据在传输过程中遭到破坏或泄露。在后期处理阶段，图像处理、地理信息系统分析、三维重建等技术手段的应用，将海量的原始数据转化为有意义的地质信息。这些技术不仅需要高度专业的知识和技能，还需要强大的计算能力和高效的算法。同时数据的存储和管理也是不可忽视的一环，对于大规模数据集，如何进行有效地存储、检索和管理，将会对后续地质测绘工作产生深远影响。

图 1 应急救援解决方案架构图

3.2 飞行计划与控制

3.2.1飞行计划

在无人机航测系统中，飞行计划的合理性直接关系到数据采集的效率和数据质量。在地质测绘任务中，合理的飞行计划需要综合考虑地理特征、任务目标以及飞行环境等多方面因素。通过利用地理信息系统（GIS）等技术，规划飞行航线，可以最大程度地覆盖感兴趣的地区，确保数据的全面性。另外，在飞行计划中还需要考虑无人机的续航能力，以保证足够的飞行时间来完成任务。

3.2.2飞行控制

飞行控制是确保无人机在飞行过程中安全、稳定运行的核心环节。自动飞行技术的不断进步，使得无人机在飞行过程中能够自主避开障碍物、保持稳定的飞行姿态等，从而确保数据采集的质量。而在复杂多变的地理环境中，人工干预仍然不可或缺。飞行控制人员可以通过地面站控制软件，实时监控无人机的状态、位置等信息，并进行远程控制。

四、优势与挑战

4.1 优势

（1）相较于传统的人工采集方法，无人机能够在短时间内覆盖更广阔的地区，实现大规模、连续的数据获取，从而更好地反映地质特征的时空变化。

（2）传统地质测绘方法往往需要大量人力、物力投入，尤其在复杂地形和偏远地区成本更高。而无人机的引入减少了人力成本，并能够以较低的成本获取高质量的数据。

（3）通过搭载高分辨率相机、激光雷达等载荷设备，无人机可以捕捉到地表微小细节和高精度的地形信息。

4.2 挑战

无人机航测系统在地质测绘中也面临着一些挑战：

（1）地质测绘任务可能涉及到恶劣的气象条件、高海拔地区或难以预测的自然因素。

（2）虽然无人机航测系统所获取大量的地质数据需要经过专业的处理和分析才能转化为有意义的信息。

（3）无人机的飞行受到国家和地区的法律法规限制，而在数据采集过程中，可能会涉及到个人隐私等问题。

五、案例分析

5.1 案例一：地区地质灾害监测

在中国四川省崇州市，地质灾害频发，尤其是滑坡和泥石流。针对这一情况，无人机航测系统被应用于地质灾害的监测和预警。通过无人机航测系统，专业团队能够定期对崇州市范围内的潜在灾害点进行飞行巡查。搭载的高分辨率相机和激光雷达设备能够精确捕捉地表的微小变化，识别出潜在滑坡体和泥石流路径的变化趋势。一次具体的案例是，在无人机飞行巡查过程中，捕捉到了一个潜在的滑坡体的裂缝扩展情况。通过对比前几次飞行的数据，地质学家发现裂缝的扩展速度加快，预示着滑坡可能随时发生。基于这一预警信息，地方政府及时采取了疏散措施，避免了可能的人员伤亡和财产损失。

5.2 案例二：矿区资源调查

在澳大利亚昆士兰州的一个铜矿区，为了更好地了解矿区的地质结构和资源分布，无人机航测系统被应用于资源调查。无人机航测系统搭载了高分辨率相机和多光谱传感器，在空中对矿区进行了详细的测绘。相机捕捉了地表的高分辨率图像，展现了矿区内不同矿石的分布情况。多光谱传感器则获取了不同波段的光谱信息，有助于识别矿石种类和矿区植被的健康状况。通过无人机航测系统获得的数据，地质学家得以精确分析矿区地质特征，确定了不同矿物的分布区域。

综上所述，从地质灾害的监测到矿区资源的调查，无人机系统的高效性、精准性为地质学家和资源管理者提供了更全面的数据，促进了科学决策和资源的可持续开发。

六、结论与展望

无人机航测系统的高效性和精准性在数据采集方面发挥了重要作用，提高了地质分析的准确性。同时，无人机搭载的激光雷达等设备使得地形建模更为精确和全面。这些创新性应用为地质学领域带来了新的可能性，提升了地质研究和资源管理的水平。未来，随着技术的不断演进，无人机航测系统将继续为地质测绘领域带来更多创新，推动地质科学的进一步发展。

作者简介：李琳琳（1988.06-），女，内蒙古赤峰，中级工程师，研究方向为无人机。

参考文献：

[1] 张梅,韩正.地质测绘中的无人机航测系统解决方案分析[J].经纬天地,2021(2):25-27

[2] 刘心一,桂威.无人机航测系统在地质测绘中的应用分析[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术,2022(8):0112-0114

[3] 王俊红,徐红.无人机测绘技术在应急测绘中的应用[J].中国高新科技,2023(3):124-126