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中陕核:抢占无人机物探研发高地

2021-2-9 7:53:42 来源:中国矿业报 本报记者:李平

“准备好了,起飞!”随着一声令下,一架无人机呼呼地转动四个螺旋桨,在地上溅起一股烟尘,从箱式平台上一跃而起,腾空而去,待飞到一定高度,螺旋桨停止工作,此刻展翼开始带动机身盘旋而上,盘旋到设计的高度后,就按照预定的轨道直飞出去。

这是中陕核工业集团214大队宁强项目部在陕西汉中宁强县与南郑县交界地带正在开展的无人机测绘工作。

中陕核214大队宁强项目部负责人王汉民告诉记者,之所以采用螺旋桨和展翼双向动力驱动无人机飞行,这样做主要是因为能节省电池耗能,增加无人机在空中的飞行时间,螺旋桨耗电量比展翼耗电量要大得多,无人机盘旋到设计高度直飞后,耗电量就小得多。

记者了解到,无人机航空物探技术的研发与应用,日益受到世界各航空地球物理厂商或单位的广泛关注。国外主要着眼于无人机航空物探技术上的优势,进入21世纪后,多个发达国家开展了无人机航空物探装备技术的研发工作,部分已进行10余年,取得了显著的成果。

而我国的无人机航空物探研究虽起步较晚,但进步很快。从2008年开始,先后有中船重工715所、中科院遥感所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心等单位开展了基于固定翼或直升机的无人机航磁测量技术的研究工作,部分自主技术的无人机航磁系统各项指标已达到国际水平。

鉴于国际国内无人机航空物探情势,作为老牌地勘单位,中陕核工业集团公司从中窥见出市场前景,积极主动作为,瞄准地质科技前沿,先后投入巨大人力、物力、财力进行物化探专业化队伍建设,2017年5月与211大队完成无人机航磁、航电设备和人员划转,当年6月,经中陕核集团党政联席会议同意,“大比例尺无人机航空物探科研项目”立项,由中陕核物化探研究院承担,开始从事基于无人机飞行平台的航空物探研发应用科研创新平台建设。

2019年初,为进一步推动科研创新和掌握市场核心竞争力,独立运营管理、创新体制机制,中陕核物化探研究院成立专门的领导小组,组建成立了中陕核航空物探研发中心,一个专门的航空物探无人机研发团队终于成型。依托该科研项目,中陕核航空物探研发中心培养了多名研发工程师,实现了无人机航测、无人机航磁、无人机航空瞬变电磁多个方面的创新应用,攻克了无人机改装、干扰消除、数据反演等多项关键技术,在同行中处领先水平,跻身国内航空物探无人机研发第一方阵,在国内无人机物探研发领域抢占了一席之地。据了解,中陕核航空物探研发中心目前已开发出五大系统。

固定翼无人机航拍测绘系统

在复杂地形偏远地区进行低空无人机航空物探工作,高精度的地形数据必不可少。该无人机可快速进行地形地貌航拍勘测,从而获取1∶2000以上精度的地形图与航空影像图,可为航空物探低空飞行、地形校正提供准确的地形信息。

团队研发了两种不同的固定翼航测无人机,除了普通手抛式固定翼航测无人机外,还突破性地实现自主研发了能够满足复杂山区环境下的垂直起降固定翼航测无人机。

据了解,该系统能够快速经济地获取高精度地形数据,并保证无人机航空物探低空飞行安全,能够实现高精度航空测量正射影像图绘制,高精度数字化线性规划图绘制。

项目案例:甘肃永登锰矿勘查1∶2000地形测量,陕西韩城金塔公园规划航空测量影像图、DEM图

甘肃永登锰矿勘查1∶2000地形测量

陕西韩城金塔公园规划航空测量影像图、DEM图

低空大比例尺无人机航磁系统

该系统采用高精度钾光泵航空磁力仪,可用大比例尺沿地形起伏超低空飞行进行航磁测量,与地面磁法测量所获得的异常精度十分相近。具有精度高、成本较低、便于大面积工作等优点,可大幅降低风险,缩短找矿周期,可用于矿区快速勘查评价。

目前已研发推进到最新的第三代低空无人机航磁系统。目前该系统采用超长续航六旋翼电动无人机或油电混合动力多旋翼无人机,单次续航时间可达2小时,单次作业1∶10000高精度航磁测量可完成4平方公里作业,大大提高了磁法勘探的作业效率,还可低空沿地形起伏飞行测量,解决了山区复杂地形磁测难题。

该系统不但能够替代人工地表磁法勘探工作,提高20倍以上的工作效率,还能快速经济地测出大面积磁场分布解决地质填图问题,而且对于寻找磁铁矿、研究地质构造、圈定地下岩体,根据矿区地质特征圈定缩小找矿靶区,发挥独特的作用。

项目案例:嵩县大石门沟外围项目

野外无人机挂载航磁吊舱飞行

超低空沿地形起伏飞行测量航线规划

低空无人机磁性源瞬变电磁系统

该套系统是研发的重点,利用无人机平台搭载整套瞬变电磁系统,沿低空大比例飞行测量。该套系统是中陕核无人机航空物探研发中心同中国科学院地质与地球物理研究所、骄鹏科技(北京)有限公司、吉林大学工程技术研究所合作,开展基于工业级无人机飞行平台的航空电磁系统研发。该系统采用无人机同时搭载发射线圈、接收线圈和数据采集仪器进行空中发射空中一次场和接收地下介质响应(二次场)。

该系统能替代人工地表瞬变电磁工作,提高30倍以上的工作效率,并且可应用于地质填图、近地表考古、环境地质调查,寻找低阻体异常,确定矿化带,缩小找矿靶区,此外,还能够解决地质灾害调查、未爆弹药(UXO)探测等方面的问题。

应用案例:乌审旗天然气管线无人机探测巡线项目

无人机高精度地形测绘

无人机航空瞬变电磁探测

低空无人机放射性伽马能谱测量系统

无人机航空伽玛能谱测量系统在矿产资源勘查、环境放射性污染评价、核事故应急等方面应用广泛。该系统与中陕核分析测试中心合作研发。整套设备主要由无人直升机、机载伽玛能谱仪、视频采集系统、数据传输系统、地面站和集成软件组成。机载伽玛能谱仪采用2.1L大体积NaI(Tl)探测器,探测效率高、能量分辨率好,团队重点研究铀矿勘查中应用低空飞行伽马能谱探测技术,尤其针对人员进入困难的密林沼泽、深切割山区等环境,不仅消除了测量上的盲点,更将大大提高探测的工作效率,另一方面,可广泛用于辐射环境调查与评价,核应急航空放射性监测,放射性地质调查与地质填图等。

该系统不但可以替代人工地表放射性测量工作,提高工作效率,而且能够在铀、钍、钾战略资源勘查,核事故应急、环境放射性物探评价等领域,发挥其独特的优势。

应用案例:陕西省核应急抢险救援演练

无人直升机搭载探测设备飞行

空中实时探测地表放射源位置与辐射场强度

高精度无人机三维倾斜摄影

无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项高新技术,倾斜摄影技术三维数据可真实反映地物的外观、位置、高度等属性;借助无人机,可快速采集影像数据,实现全自动化三维建模;倾斜摄影数据是带有空间位置信息的可量测影像数据,能同时输出DSM、DOM、TDOM、DLG 等多种成果。传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,中陕核航空物探研发中心研发的倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。

该系统可以实现全自动化三维建模,让人一目了然地观察到地面物体的外观、位置、高度等。这套系统自带有空间位置信息的可量测的影像数据,能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。同时,该系统可应用于国土安全、城市管理、数字城市、城市管理、实景导航、旅游规划等多个领域。

应用案例:宁强县不动产测绘项目

网站编辑:宫莉

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