光明实验室联合广勘院在国内率先完成了大型天然溶洞无人机自主探索式测绘实测验证首飞，为复杂受限空间机器人自主测绘提供了切实可行的新型技术路径。

近日，光明实验室泛在感知与空间智能团队自主空中移动感知组（ARMS小组）于文率老师带队本组工程师，偕同广勘院的两位技术专家，成功完成了国内首次大型天然溶洞无人机自主探索式建图测绘实测验证任务，充分验证了相关技术产品的实用性价值，为自然资源部倡导推动的“低效用地再开发“在天然溶洞确权方面的实践落地提供切实有力的新型技术手段。

一个小科普

天然溶洞通常位于偏远和难以到达的区域，使用无人机可以安全地对这些难以接近的区域进行勘测和调查。而机载雷达可以快速、全面地采集洞穴内部的三维信息，为进一步探索和调研提供重要的基础数据。

此次实测验证活动，技术小组选择了位于中国西南地区的三处典型天然溶洞作为目标。这几处溶洞地处偏远山区，地形复杂，内部空间结构错综复杂，很多区域难以人工进入。技术小组使用自主研发的无人机搭载先进的激光雷达传感器，快速而精准地对整个溶洞内部进行了全面扫描。

一号溶洞与二号溶洞因为尺度较小，无人机仅需几分钟便可实时建立出较为全面的洞穴模型。其中，一号溶洞地势较为开阔，而二号溶洞的洞口窄矮，具体结构是狭窄的管道连接外界，内部为封闭腔体。因此，正常情况下人类难以涉足，洞内情况未知，危险无法预警。无人机以其卓越的灵活性和精确度，迅速而全面地穿梭于溶洞深处，实现了对溶洞内部结构的无死角扫描捕捉。

广勘院的两位专家表示，对同一个溶洞进行定期的激光扫描，可以对洞穴内部的形态变化进行监测和分析。这对于研究洞穴的地质演化、地质灾害隐患评估等都有重要意义。

三号溶洞因尺度较大，经过无人机数小时的连续飞行和数据采集，技术小组最终获得了一份高精度的三维溶洞模型。该模型不仅记录了溶洞内部的整体结构，还包含了细节丰富的岩壁、地貌、顶部的钟乳石分布等信息。溶洞内部未知空间实现高精细化建模，为后续的低效用地开发、地质研究、遗迹保护等工作奠定了坚实的基础。

对此，ARMS小组成员无人机结构工程师吴海明认为：“在探险队深入大型或结构复杂的溶洞进行探索时，我们的无人机产品能够作为先锋，预先飞抵下一探索区域，实时传输区域内详细的三维信息。这些信息将帮助探险家制定更加安全且高效的探险路径，有效实现辅助洞穴探险的目的；同时也有利于开发未测明的低效用地区域，以便后续进行合理开发使用，使其充分发挥土地或空间的生产力和价值。”

“相较于传统的地面手持测绘方式，无人机的机载激光雷达系统在一些大尺度的溶洞勘测任务钟发挥了极大优势。” 小组负责人进一步阐述道，“溶洞顶部及高处那些人工测量难以触及的空间区域，一直是测绘工作的难点。但无人机能够自由飞行,将激光雷达对准这些难以触及的区域进行精准测绘，确保每一寸空间都被精准捕捉。”

除了激光雷达技术的运用，在本次溶洞探测任务中，技术小组还在自主研发的无人机平台上集成了照明设备与高清相机，旨在精准捕捉并近距离记录溶洞边界和顶部的影像信息。针对特定复杂环境，小组的无人机产品还可以集成热成像相机、辐射或有害气体测量仪及超声波测厚仪等多种传感器。这些多元化传感器的集成，使得无人机能够采集特定场景下的全景影像、热成像、气体浓度和厚度等丰富的数据信息，不仅丰富了地质勘探、水文分析、生物、化工等领域的资料库，更为跨学科研究提供了宝贵且不可或缺的实证支持。

"我们希望通过这次创新性探测，为天然溶洞的勘测和研究开启一个新的时代。"广勘院的专家们表示："无人机在溶洞自主探测的应用，将大大提升我们对这些特殊地质遗产的认识和保护能力。"

展望未来，随着技术的不断迭代与创新，无人机在天然溶洞勘测中的应用前景将更加广阔。此次天然溶洞无人机探测任务的圆满完成，不仅展现了产学研深度融合的强大力量，为科技创新与实际应用之间搭建了坚实的桥梁，更是对现有溶洞勘测技术“从0到1”的探索。光明实验室期待，通过持续的技术研发与优化，无人机能够成为溶洞勘测领域不可或缺的“空中之眼”，为科研人员提供更加全面、精确、高效的数据支持。

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素 材 来 源 丨 泛在感知与空间智能团队

图 文 编 辑 丨 李沛昱