无人机在地质调查中应用前景探讨

王燚　叶春林　杨蕻

【摘 要】随着科技不断发展，无人机逐渐应用于各个行业，但是地质调查中仍然使用非常原始的走路爬山来收集数据，用无人机来替代原始低效的数据收集方法势在必行。本文将无人机在地质调查的应用发展划分为4个阶段，现阶段已基本实现第1阶段的发展目标，而要完全用无人机替代人工调查还需要若干年。为满足野外地质调查的需求，必然需要对无人机进行再次开发，需要开发系统包括飞行设备、通讯系统、车载设备和软件系统。

【关键词】无人机；地质调查

The application of uav in geological survey is discussed

WANG Yi YE Chun-lin YANG Hong

（Sichuan geological survey institute， chengdu， sichuan 610000，China）

【Abstract】With the continuous development of science and technology， UAVs are gradually applied to various industries， but the geological survey still uses very primitive walking to collect data， and it is imperative to use UAV instead of the original inefficient data collection method. This paper will be unmanned aerial vehicles in the application of geological survey development is divided into four stages， at this stage has been basically the first phase of the development goals， but to completely replace the manual with UAV still need several years. In order to meet the needs of field geological survey， it is necessary to re-develop the UAV， the need to develop the system， including flight equipment， communication systems， automotive equipment and software systems.

【Key words】Unmanned aerial vehicle（UAV）；Geological survey

1 无人机和地质调查的现状

1.1 地质调查的现状

随着我国地质调查工作逐渐向需求驱动型转变，基础地质调查工作以促进社会经济发展和人民生活质量提高为基点，以国家需求为主导、社会需要为动力，不断向资源、环境、工程等领域发展。目前，我国基础地质调查评价工作基本上形成了以区域地质调查为核心，区域物化遥调查为主导，农业地质调查全面展开，海洋地质调查城市地质调查逐步兴起的格局。

截止2010年我国区域地质调查已实现1：20万和1：25万中小比例尺的陆域可测面积全覆盖，自开展国土资源大调查以来1：5万区域地质调查的工作重点逐渐向全国重要成矿区带和重要经济区倾斜。

1.2 无人机的发展现状

无人机，全称为“无人驾驶飞机（UAV）”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作[1]。2010年以前，中国民用无人机市场规模小，增长速度慢，主要应用于灾害救援、地图测绘等市场。2011年以后，以大疆为代表的中国消费级民用无人机市场迅速崛起。近年来，无人机在航拍、物流等领域被广泛应用，无人机送货和热门真人秀采用无人机进行航拍，使得民用无人机被广泛关注。中国消费级无人机已处于国际前列，在市场份额、研发制造能力、应用广度深度方面均具有一定优势。但是与消费级无人机市场一片火热不同，國内专业级无人机市场尚未出现爆发性增长[2]。

1.3 地质调查存在问题

地质调查主要包括地质填图、区域物探调查、区域化探调查、区域水工环境地质调查等工作。以地质填图为例，现阶段我国主要开展1：5万区域填图，填图区域很多位于青藏高原等高原山区，上高坡陡，工作难度极大，而现阶段主要采用人工收集资料，技术员大多数的时间就是爬山，工作效率极低，浪费了大量的人力资源。并且在青藏高原上存在许多6000m以上用人工方式极难到达的地方。

1.4 应用前景分析

无人机可以极大提高地质调查工作效率，节约大量技术员的时间和精力，将节约的时间和精力用在更为重要的科技研究上。并且，无人机具有极强的可塑性和可提升性。可塑性主要体现在无人机可以按照人的要求进行改造，可以随时调整无人机的设计，使得其更加适用于地质调查的需求；可提升性主要是随着科技的发展，可不断提高无人机的性能，还可以搭载更加先进的科技设备。

2 无人机在地质调查中应用发展的阶段性分析

当下，无人机正如火如荼应用于各个行业，在地质调查行业也有所涉及。比如，2016年7月22-25日中国地质调查局在海拔5050m的西藏双湖县赞宗错地区实施了无人机服务区域地质调查的实验性飞行[3]。但是，要将无人机真正应用于地质调查的路还很长，本文将无人机在地质调查的应用发展划分为四个阶段，详细列述如下：

第一阶段，通过航拍的方法，对航拍图像进行遥感解译，按照实际要求对地质现象进行详细评价，要求可搭载传感器，在空中获取数据，并且现阶段已基本实现该功能，endprint

第二阶段，预计用3-8年时间实现无人机着陆，并且可以近距离数据采集和捡样的功能。

第三阶段，要能够达到普通地质人员的水平，包括记录、照相、采样等。需要开发高级采样系统、陆地自由行动系统、照相等数据采集系统，高级控制系统和高效数据传输系统。优点是基本上可以替代现阶段地质调查人员爬山的工作；缺点是没有实现地质调查的高效和便捷。预计开发时间需要8-20年。

第四阶段，可以实现普通地质人员无法实现的功能。能搭载高科技紧密仪器，可随时对采集到的信息进行综合分析；无人机操控能级极强，可自由采集需要的数据；可随时利用大数据功能对采集的数据分析。不仅可以替代现阶段地质调查工作，还可以搭载高科技的技术产品，使地质工作实现高效和便捷，预计需要10-30年时间。

3 无人机功能开发

为了满足野外地质调查的需求，需要对无人机进行再次开发，开发系统包括飞行设备、通讯系统、车载设备和软件系统，要求各系统之间可以完美配合和链接。

3.1 飞行设备

飞行设备包括飞行系统、着陆系统、陆地行动系统、数据采集系统、样品采集系统和其他高精密仪器。其中飞行系统的关键性能指标为飞行稳定性、飞行高度、载核量、电池续航能力、导航精度、巡航速度、起降方式等[4]；著陆系统要求能够在各种复杂地形中随时着陆，着陆之后还能够完成数据采集任务；陆地行动系统要能在着陆之后具有一定的行动能力，才能更好的采集数据；数据采集系统，主要包括GPS定位系统、照相、遥感、显微镜及其他数据采集设备；样品采集系统要求能够在着陆之后按照需求随时采集需要的样品；随着科技的发展将来在无人机上面可以搭载一些高科技的设备，使得无人机具有的能力远远超过人的能力，具有人类无法替代的作用。

3.2 通讯系统

无人机通讯系统主要包括两大类，数据同步传输系统和降落后数据下载系统，两者之间可以相辅相成，同步传输系统用于无人机实时操控和简答数据传输，降落后数据下载系统用于传输采集到的数据。通讯系统可采用4G、5G网络或者采用车载发射器对无人机进行远程控制，实现无人机自由操控和数据采集的目的。

3.3 车载设备

无人机还需要一辆汽车对其进行远程操控，该汽车要求具有无人机停靠、数据传输、无人机控制以及其他能力。

3.4 软件系统

软件系统是无人机的核心，可以在无人机中加入升级改装后的数值地质调查系统（DGSS），除此之外，还需要开发一套无人机操控软件，以及大数据分析软件。

4 结语

科技逐渐发展，各行各业日新月异，新机器新设备逐渐增多，但是地质调查还在使用最原始的走路和爬山的方式进行，改变势在必行。近几年随着无人机应用的广泛开展，将无人机应用于地质调查是一个很好的选择，不仅可以解放地质技术员的双脚，极大的提高工作效率，还可以搭载许多先进设备，使其具有远超于人的能力。

【参考文献】

[1]ICAOs circular 328 AN/190：Unmanned Aircraft Systems

[2]易官智库.中国民用无人机市场专题研究报告，2015.

[3]中国地质调查局资源所.西藏班公湖—怒江成矿带1：5万区域地质调查无人机试飞成功.黄金科学技术，2016，4（24）：136.

[4]晏磊，等.无人机航空遥感系统关键技术研究[J].武汉大学学报：工学版，2004，37（6）：67-70.endprint