無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊(duì)，貴州 都勻 558000）

礦山測繪是礦山建設(shè)和資源開采利用的基礎(chǔ)，也是提高開采效率和效益的保障，在礦山建設(shè)過程中起著重要的推動作用。傳統(tǒng)的礦山測繪手段不僅測繪周期長，不能滿足快速成圖的社會需求，而且傳統(tǒng)的測繪技術(shù)的工作效率極低[1]。隨著無人機(jī)技術(shù)、定位技術(shù)、通訊技術(shù)的快速發(fā)展，傾斜攝影測量技術(shù)逐漸應(yīng)用于礦山大比例尺地形圖的測繪中，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)最早應(yīng)用于建筑物外立面紋理信息的獲取領(lǐng)域，隨著無人機(jī)技術(shù)、航空攝影技術(shù)、圖像自動匹配技術(shù)、GPS動態(tài)定位技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸應(yīng)用于其他測繪領(lǐng)域，如公路工程測繪、大面積區(qū)域測繪、礦山大比例尺地形測繪等領(lǐng)域，借助多視角的影像數(shù)據(jù)處理和地面物體的側(cè)面信息采集目的，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域網(wǎng)絡(luò)聯(lián)合平差處理和多視角影像匹配、正射校正等技術(shù)的融合，在社會實(shí)踐中取得了良好的效果。

2 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用

2.1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的基本要求

本文以某金屬礦山大比例尺地形圖測量為研究對象，講述無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用。本次選用的無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的航攝系統(tǒng)由HM2200、HO1300和HO1600型號的三類無人機(jī)為主，攝影相機(jī)采用南方測繪傾斜數(shù)字航空攝影相機(jī)，匹配相應(yīng)的定位及管理系統(tǒng)[2]。在使用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的過程中，對氣候的條件的要求比較高，必須在天氣晴朗、氣候溫和的季節(jié)飛行，一般選擇進(jìn)駐機(jī)場距離主要機(jī)場15km以外的區(qū)域進(jìn)行起飛與降落。

2.2 傾斜影像獲取及預(yù)處理

在開始執(zhí)行無人機(jī)航攝任務(wù)之前需要進(jìn)行航向的設(shè)定，在了解測繪區(qū)域基本現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，充分考慮無人機(jī)的性能參數(shù)制定相應(yīng)的飛行時(shí)間和飛行時(shí)段，進(jìn)而可以展開外業(yè)的傾斜攝影工作。在航空攝影過程中可以獲得多視角拍攝影像，在相應(yīng)的影像控制點(diǎn)和加密點(diǎn)坐標(biāo)自動拍攝，獲取相應(yīng)的傾斜影像資料。在確保測繪區(qū)域的數(shù)據(jù)采集完成后進(jìn)行測繪數(shù)據(jù)的預(yù)處理，選擇拍攝的傾斜影像，將其反投影至建立的虛擬影像中，目的是為了減少突出地面豎直物體的重影現(xiàn)象。

2.3 像片控制測量

相片的控制測量可以有效的提高礦山測繪的精度，像控點(diǎn)的布設(shè)要嚴(yán)格按照相應(yīng)的規(guī)范要求進(jìn)行，本次選用的航向重疊度為65%，旁向重疊度為60%。像控點(diǎn)的布設(shè)需要注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：①按照測繪區(qū)域?qū)嶋H的地形地貌劃分相應(yīng)的測繪分區(qū)，位于測繪分區(qū)之外的像控點(diǎn)一般布設(shè)于圖輪廓線外，一般位于航向基線不少于1條、旁向大于100m的部位；②位于航線兩段的控制點(diǎn)，必須滿足偏離半徑小于半條基線的長度；③像控點(diǎn)的選點(diǎn)位置要結(jié)合測繪區(qū)域的地形地貌進(jìn)行，必須選擇沒有爭議、易于識別的區(qū)域，如房角等明顯的地物標(biāo)志；④若在山頭選擇像控點(diǎn)，則選擇在平山頭或者地形變化較小的區(qū)域，可以有效的提高測量精度；像片控制點(diǎn)布設(shè)范圍的高程變化較小，可以有效的提高傾斜攝影測量精度；⑤植被發(fā)育的區(qū)域或者有高大數(shù)據(jù)獲建筑物拐角處不易布攝像控點(diǎn)，在內(nèi)業(yè)檢測過程中容易出現(xiàn)測量時(shí)遮擋視線等而引起測量精度的降低；⑥在測繪區(qū)域內(nèi)的大面積水域區(qū)域不易布攝像控點(diǎn)；⑦像控點(diǎn)的布設(shè)要充分考慮測繪區(qū)域的交通條件，以交通條件良好，易于保存的區(qū)域?yàn)樽罴选?/p>

2.4 空中三角加密處理

在測繪過程中不可避免的受到外部環(huán)境的影響，如植被等，導(dǎo)致在實(shí)際的無人機(jī)傾斜攝影過程中出現(xiàn)地面控制點(diǎn)測量達(dá)不到實(shí)際需求或者較小測繪區(qū)域測繪盲區(qū)的出現(xiàn)等，使得測繪成果達(dá)不到最終的測繪要求。此時(shí)，需要進(jìn)行空中三角加密處理和校正工作，可以彌補(bǔ)上述原因?qū)е聹y繪精度達(dá)不到要求的缺陷。空中三角加密處理是建立在對影像外的方位元素進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算，再結(jié)合相應(yīng)的軟件將干擾因素剔除，可以有效的提高測量精度，對地形條件較差區(qū)域的航測結(jié)果有明顯的改善。在完成空中三角加密處理之后，可以根據(jù)礦山測繪實(shí)際需求輸出DOM、DEM、DSM等模型。

2.5 三維建模和數(shù)據(jù)采集

三維數(shù)據(jù)模型的建立是借助多視角傾斜影像進(jìn)行幾何校正、聯(lián)合平差、多視匹配等一系列操作，最終獲得可視化的三維傾斜模型的過程。三維數(shù)據(jù)模型建立完成后，可以借助數(shù)據(jù)處理軟件獲取測繪區(qū)域的地物、地貌等數(shù)據(jù)[3]。數(shù)據(jù)的采集工作主要包含三個(gè)方面的內(nèi)容：①地物要素的采集工作，主要由測繪任務(wù)手動完成，如拍攝影像中的像控點(diǎn)、建筑物等，可以提高測量的精度；②地貌要素三維信息的自動提取，主要包括了測繪區(qū)域等高線、高程注記點(diǎn)等的采集工作，可以借助現(xiàn)代化的處理軟件平臺進(jìn)行，但需要經(jīng)過后期測繪人員的人工整飾與取舍才可以投入使用；③地物等要素遮擋問題的處理，對相片資料中的遮擋區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充測量，可以提高最終的測量精度。

2.6 外業(yè)調(diào)繪及補(bǔ)測

前文已述及，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在航空拍攝過程中不可避免的存在拍攝盲區(qū)，通常在植被發(fā)育、建筑物遮擋的區(qū)域無法獲得相應(yīng)的影像。因此，在后期內(nèi)業(yè)處理過程中要對上述區(qū)域標(biāo)注出來，及時(shí)的開展外業(yè)的補(bǔ)測與調(diào)繪工作。此外，在獲取地物、高程標(biāo)注過程中對于不確定的地區(qū)或者復(fù)雜區(qū)域標(biāo)注出來，進(jìn)行外業(yè)的實(shí)地調(diào)查工作和補(bǔ)測工作，可以提高礦山測繪精度。

3 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在現(xiàn)代化礦山建設(shè)中占據(jù)重要的地位，在社會其他測繪領(lǐng)域中也具有廣闊的應(yīng)用前景，均取得了顯著的成效。通過本次某金屬礦山地形圖的測繪，獲得最終地形圖的平面位置誤差小于2cm，高程注記點(diǎn)的誤差控制在1cm，具有良好的測量成效。因此，該技術(shù)完全可以滿足礦山測繪的基本要求，可以進(jìn)行大規(guī)模的推廣使用。