无人飞机属于低空遥感技术，目前广泛用于空中侦察、监视、救灾、测绘等行业。无人机在石油建设领域的应用很早就开始，机型主要为遥控飞机，作用主要是为油田矿权维护和场站巡护提供很好的技术支撑；随着技术的发展，测绘型无人机出现，开辟了无人机在石油领域中新的技术手段。

卫星遥感数据产品（DOM、DEM）已广泛运用于油气勘探部署、物探测线（点）设计、安全风险识别、野外施工组织等环节，以其地表信息丰富、现实性强等特点不可争议地取代了使用多年的地形图，但要实现物探施工的“精细设计，精细施工”的目标，必须要高精度、高分辨率的地表信息数据体，早期物探使用的影像大都为购买或网上下载，这些影像周期长、时效差，精度低，不能真实完全反映地面地物情况，随着石油物探工作的不断进行，勘探区域逐步涉及四川盆地周边地区，地形起伏剧烈、植被发达、交通以及大型障碍信息缺乏等问题突出，缺乏高精度遥感影像，制约勘探成果的进度和精度，造成很大的盲目性，给物探生产带来极大的不便。

随着遥感技术的不断发展, 遥感低空航拍飞机应运而生，其所拥有的精度高（分辩率可达厘米级）、机动、灵活（根据天气、气候等情况组织施工）、运行成本低（相对于高分辩率有人机、卫星产品、地面人工测量等）、智能化程度高、满足信息化服务等的点，可快速反映地表地理信息，是物探施工不可缺少的参照资料，物探与遥感技术的结合也越来越紧密，在勘探部署与踏勘设计、野外生产质量监控、组织协调野外生产、HSE管理等方面发挥着重要作用。

1、物探项目

1）项目来源

2018年5月，西南油气田分公司委托东方地球物理勘探有限责任公司西南物探分公司承担四川某项目的采集、处理及解释任务，工区位于四川省遂宁市射洪县、大英县，绵阳市三台县、盐亭县，德阳市中江县和南充市西充县、南部县境内。

2）主要障碍

工区位于经济发达的大川中地区，区域内具有城镇、河流、水库、在建工地、地面地下设施等众多障碍，对炮检点分布的均匀性和观测系统设计有一定影响。

通过多次详细踏勘，影响本轮施工观测系统设计的主要障碍有：县城、工业园、梓江河组成的复合障碍区。因复合障碍区内障碍众多，面积大，炮检点布设难，现有卫片分辨率无法满足指导室内精细设计，因此需要无人机航拍高精度的卫片进行室内设计，以保证野外地震资料采集的质量。

现有遥感影像图

2、无人机优势

无人机能够快速获取高精度卫片，满足物探所需要图片精度，与其它遥感技术手段不同，它主要有以下几个特点：

1）时效性

传统遥感高分辨率影像一般会面临两个问题，第一是用存档数据不是最新的，时效性差。第二是用编程去拍可以得到最新的影像，但需要时间很长，同样时效性很差。

某区域遥感图（左）与无人机航拍图（右）

2）灵活性

我们国家特别是四川存在很多高分辨率卫星影像和普通航拍影响受限制的地方。如有些地方常年有云层等等。而无人飞机就灵活的解决了这些限制，几乎不存在受限区（国家禁飞区除外）。

某区域遥感图（左）与无人机航拍图（右）

3）其它方面

传统的大飞机航飞国家有规定和限制，如航高大于5000m，这样就不可避免的存在云层的影响，妨碍了成图质量。另外还有一定的危险和风险。而无人飞机就很好的解决了这些问题。受航高限制小，成像质量、精度都远远高于大飞机航拍。

本次数据采集采用飞马F200系统，飞马F200拥有更多更强大的飞行和数据获取能力，具有以下特点：

F200系统可提供厘米级POS数据，实现无控制点或稀少控制点成图；支持全画幅相机、倾斜相机、近红外、热红外、视频等数据获取手段，具备多元化的数据获取能力；大比例尺一体化成图方案，能够支持从航线设计、控制点量测到空三处理的全流程作业；基于飞马云的主动式服务，能将重要信息及时推送、实时同步、多终端共享；F200无人机组模块化设计、无工具拆装、全自动起降的任务模式，让单人作业成为可能，大大提升效率。但为了稳妥、安全以及提高生产效率，无人机航拍小组配备至少2-3人，作业人员要相互沟通、各司其职。

航拍流程图

1、准备工作

1）航线设计

本次项目主要是障碍区域，在接到任务后，用F200无人机管家操控软件进行航线设计，设计飞行比例为1:1000，航向重叠率80%，旁向重叠率60%，单架次飞行时间为40-50分钟，单架次飞行距离约为40-50公里，设计架次4个，飞行面积约为50平方公里。

航线设计

2）控制点测量

控制点布设在周围20m范围无高大建筑和树林、高程变化较小、相邻像片上影像清晰便于联测的位置，作业区域5km²至少有一个控制点，采用自制标靶和特征点相结合。

控制点布设在航向及旁向重叠范围内，使布设的控制点尽量公用。

主要采用RTK技术测定平面位置和高程，所选点位便于安置接收设备和操作，视野开阔，分布均匀。

2、野外航拍

1）飞机组装

到达现场后，确定了天气状况、云层分布、风速、风向等情况适合航拍后，架设基准站，安装飞机、电池、相机、降落伞，检查各舵面是否正常，飞机连接是否牢固，降落伞保护条是否撕开，检查POS记录卡和相机记录卡等等。

安装降落伞

2）起飞

各项检查工作完成后，就可以起飞了，起飞选择逆风起飞，需要专人对起飞的整个过程全程录影，F200为手抛飞机，操作手需要拔掉空速管销、安全销，并左右前后摇动飞机，观察舵面的工作状态，如无异常，发动飞机，根据风向、风速以及观察员的提示，安全起飞。

F200无人机起飞

3）降落

无人机按照规划的航线飞行航拍完毕返场后，在机场盘旋降落时，观察员与操控手需要密切观察飞机的姿态，在高度80米左右开始录像直至飞机安全降落，F200飞机根据风向自动开伞，一般会降落在指定地点附近，如果遇到地面风速以及风向的影响，会偏离指定地点大约10-30米。

完美降落

4）数据导出

安全降落后，下载POS数据、飞机RTK数据以及照片数据并备份，并对照片数据及飞机整体进行检查评估。

5）航片展示

本次项目使用一个机场，一个飞机（F200），4个架次，一天就完成野外飞行，获取了1604张精度很高的航片，如下图：

3、数据处理

影像处理使用飞马无人机管家“智拼图”进行快拼，“智拼图”是一款一键式无人机数据处理软件。能够完成无人机数据从正射空三和倾斜空三、自适应特点匹配、控制点量测、正射纠正、匀色镶嵌、全像素高密度点云匹配、真正射、三维重建的全流程，能够完成DSM、DOM/TDOM及实景三维模型成果的输出。

软件界面

4、成果

1）精度

F200具有双频差分GPS定位系统，能提供厘米级POS数据，基于少量控制点和差分联合解算，输出的数字正射影像DEM和数字高程模型DOM，平面精度为0.10-0.20m，裸露地面高程精度为0.10-0.30m，植被覆盖区域高程精度在0.50m以内，完全满足本次物探设计的要求。

3）成果展示

数字正射影像                         数字高程模型 

1、在物探中的作用

1）踏勘

对于新工区来说，高精度的卫片如同踏勘人员的眼睛，对于交通、管线、大型煤矿、河流、大型场镇等影响物探作业的障碍来说，单靠踏勘人员在几百平方公里区域了解清楚是不现实的，本次航拍矢量数据，第一时间让踏勘人员了解到该区域的详细地理信息，从而节省踏勘时间，满足技术、安全等各方面的要求。

障碍图

2）设计

室内设计关系到野外作业的质量、安全、时效，是物探作业关键的一环，单靠室内人员在地形图或时效差的遥感图上设计，会影响到设计效果。3.1.2.1利用本次航拍矢量数据，在物理点偏移时，采用“缓慢偏移”室内偏移设计方法，控制两点之间的距离，减少丢道和绕道，尤其是在激发点偏移时，更好的控制安全距离。      

室内物理点偏移图（左为理论点位，右为偏移后的点位）

本次部分激发方式采用震源车进行，利用航拍矢量数据，精细逐点设计炮检点和可控震源点布设。

震源点设计

恢复炮点：根据原有的遥感影像，某县城复合障碍区内将丢一千多炮，丢道三十几道。进行观测系统模拟，满覆盖区最低次数为65次，无法满足物探设计要求，通过现场落实与室内高清航拍图的高清卫片分析相结合的方式，按照“网格化就近偏移”原则在障碍区外就近恢复井炮一千多炮，进行覆盖次数模拟：满覆盖最低次数为106次，各目的层覆盖次数得到有效的提高。

优化设计

3）野外生产

室内偏移成果提供测量组室外实地放样，不需要作业人员在野外进行偏移，减少劳动强度，提高工作效率。

4）其他方面

无人机最大的优势就是可以在恶劣的自然条件下，利用简单条件就可以低空飞行，获取影像数据，能够在很短时间飞到很多地方，满足各类应急测绘和精准测绘需求，从汶川地震到舟曲泥石流，利用无人飞机获取灾区影像正在成为救灾测绘应急保障的重要手段，也成为物探发现危险源的手段之一。

2、航拍在大钻选址中的作用

无人机不仅在物探行业中起到很大作用，通过不断的摸索，在石油大钻行业中，也起到一定的效果，在选择钻井位置，除了需要地震解释资料外，还需要高精度的遥感影像进行辅助。

1）初选

利用无人机低空航拍处理完成的高精度数字高程模型，生成等高线，按照平台井位勘定对地形高差的要求，大致确定地形平缓的区域。

2）优选

利用无人机低空航拍处理完成的高分辨率数字正射影像，仔细分析地貌特征，优先选定交通、水源便利的区域。

3）定选

将数字正射影像和数字高程模型叠合建立真地表三维模型，对初选和优选的平台井位进行三维立体分析，最终确定钻井位置。

很早以前我们就已经研究过低空航拍对物探的作用，由于飞机技术的限制，大部分时间都是进行调研和小面积（几个平方公里）航拍，这次该项目航拍效果的应用，给物探带来了新的亮点，在某些大型障碍地区能发挥其他载体无法完成的使命，为物探行业中精细踏勘、优化设计以及后续的野外生产、协调提供了分辨率高、定位准确、时效性强的影像，夯实了该区域的地理信息数据。

地理信息大数据时代已经来临，在物探前期踏勘、施工设计；在油气田建设的前期勘察设计、土地开挖、施工建筑、在输送管道的勘测设计等领域，对高精度数字地理信息成果的需求越来越大，无人机遥感具有飞行高度低、成本低廉、分辨率高、起降方便、时效性强等特点，能够弥补石油建设对遥感数据的需求，低空无人机航测遥感技术推动了地理信息获取向全天候、全天时、实时化迈进的步伐，保证航拍信息的现势性，随着本次项目在F200无人机技术上的摸索，下一步我们将增加该技术的应用，不仅仅局限于小面积飞行和物探领域，将逐步扩大飞行面积以及石油行业其他领域的飞行应用，随着无人机技术的不断发展，无人机在整个石油领域乃至与测绘有关的行业中将会发挥越来越重要的作用。