試論礦山測繪中無人機航測的應用

韓 健，任俊儒

（華北地質勘查局五一四地質大隊，河北 承德 067000）

在20世紀20年代的時候，無人機航測技術就已經(jīng)出現(xiàn)了。無人機航測技術是一種先進科學的技術，但是當時存在著許多的限制條件，無人機航測技術就沒有被充分的應用到實際生活中。隨著科學技術的快速進步，無人機航測技術在許許多多的方面都有了大幅度的改善，變得更加有優(yōu)勢。無人機航測技術本身也有諸多的應用優(yōu)勢，比如說作業(yè)周期較短，操作起來十分的方便，還可以節(jié)約大量的成本等等。因此，無人機技術被廣泛的應用到我們的實際生活中[1]。其中，應用最廣泛的幾個方面就是我國應急測繪保障、礦山測繪、我國一些國土資源的檢測以及一些工程的建設范圍等等。

1 無人機航攝系統(tǒng)

1.1 無人機航攝系統(tǒng)的定義

無人機航攝系統(tǒng)，顧名思義，就是通過無人機在一定的高度進行飛行，從而獲得一定的數(shù)據(jù)信息。具體來說，就是利用它本身具有的高分辨相機系統(tǒng)對遙感影像進行大幅度的獲取，在通過運用控制系統(tǒng)，不僅可以拍攝一些影像，并且還可以對影像進行分析，從而獲取到一定的數(shù)據(jù)信息[2,3]。無人機在運行的過程中，除了可以獲取一定的遙感影像，無人機還具有監(jiān)控功能、對數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)墓δ艿鹊?。因此，無人機航攝系統(tǒng)是一種高智能化的系統(tǒng)，它的作業(yè)能力也非常強。

1.2 無人機航攝系統(tǒng)的組成

無人機航攝系統(tǒng)主要是由六個方面組成的。這六個方面分別是無人機飛行平臺、傳感器、飛控系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)和遙控器、地面運輸與保障系統(tǒng)以及配套軟件。無人機飛行平臺，就是一種DB二型的無人機。無人機主要是由三部分構成，第一部分是機體部分，第二部分是無人機的操控體系，第三部分是無人機的動力系統(tǒng)。在傳感器中，主要是需要配備性能較好的數(shù)碼相機，便于無人機獲取遙感影像。在無人機的飛控系統(tǒng)中，主要是采用了自動駕駛儀。地面監(jiān)控系統(tǒng)和遙控器，主要是包括對無人機進行控制的飛控軟件以及接收信號的電臺和天線等等。通過電臺和天線，可以對無人機進行一定的通訊。遙控器的存在，使相關的技術人員能夠對無人機的飛行進行遠程的操控。地面運輸和保障系統(tǒng)的存在，主要是對無人機的設備進行運輸，對無人機的運行進行安全保障。配套軟件，主要是包括一些無人機對影像的處理軟件。

2 無人機航測技術的優(yōu)勢

（1）應急性能好。在對礦山進行測繪的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些突發(fā)的情況，這主要是因為礦山測繪工作十分的繁雜，礦山測繪工程一般也十分的浩大，這就導致在礦山測繪時，經(jīng)常會出現(xiàn)一些突發(fā)的事件。因此，如何進行應急工作就成了首要面臨的問題[4]。在之前工程測繪的過程中，通常都會采用傳統(tǒng)的人機航測，但是傳統(tǒng)人機航測在應用的過程中，由于受到諸多方面的限制，從而會造成一定的經(jīng)濟損失。但是無人機航測技術的應急性能比較好，在遇到意外情況時，只要有一個比較平整的降落地面，無人機就可進行應對，可以大幅度的減少經(jīng)濟方面的損失。

（2）作業(yè)周期短，節(jié)約成本。無人機航測技術在應用的過程當中，作業(yè)周期比較短。這主要是和無人機的飛行高度有關，在實際的礦山測繪中，對無人機的飛行高度控制比較嚴格，一般都在一千米以下。因此，在礦山測繪中應用無人機不需要申請空域，這就會大幅度的縮短作業(yè)周期，從而提高工作效率，這也就大幅度降低了礦山工程的資金投入。另一方面，無人機在實際的航測中，并不需要額外的人力投入，只需要用遙控來進行操作，并且無人機的體型非常小。所以無人機在應用的過程中，就會大幅度的降低人工資金投入，從而節(jié)約了成本。

（3）收集數(shù)據(jù)信息十分精準，操作簡單。無人機在實際的行測過程中，能夠到達許多地區(qū)進行精準的探測，有些地區(qū)是人機航測沒有辦法到達的區(qū)域。無人機的傳感器當中，配備了性能較好的數(shù)碼相機，所以從圖像方面來講，無人機收集的數(shù)據(jù)信息都是十分精準的。這對于后續(xù)礦山開采方案的確定有很重要的作用。無人機的操作方面也是十分簡單，相對于傳統(tǒng)的人機航測來講，無人機的技術比較先進科學，無人機的機型也有了很大程度的進步。因此，無人機的操作比較簡單。除此之外，無人機的機型設計十分的小巧，這也就使得無人機在攜帶方面十分的方便，有助于對它進行操作。

3 項目任務

為了使得礦山企業(yè)快速發(fā)展，就必須要對礦山工程加大管理力度，這樣才能促進礦山企業(yè)不斷的進步，加快安全生產(chǎn)的步伐，滿足現(xiàn)代礦山企業(yè)的要求。具體的操作就是要對礦山進行準確的測繪，這樣才能保證工程的安全可靠性。具體的項目任務有以下幾個方面。第一，需要對數(shù)字線劃圖進行采集，需要注意的是，需要采集的數(shù)字線劃圖有兩種，第一種的比例是1∶2000，第二種的比例是1∶5000。第二，需要采集數(shù)字正射影像圖[5]。第三，要對進行工作的礦區(qū)繪制一份地形地質圖。第四，對無人機航攝系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的精度進行驗證。在具體的操作過程中，就是采用無人機進行攝影工作，但是在無人機進行工作之前，要確立一些地面控制點，對無人機上搭載的數(shù)碼相機進行精度的調整，這樣就能達到數(shù)據(jù)采集的要求。并且，還要把對相機的標定結果用于實際的產(chǎn)品生產(chǎn)測繪過程當中，這樣就可以對無人機的精度水平進行準確的評估。

4 無人機航測項目實施情況

4.1 航線的設計

在無人機進行航測之前，所需要進行的第一步工作就是對航線進行設計。在設計航線的過程中，需要對礦山測繪的地區(qū)進行充分的研究。研究的方面包括測區(qū)的地形地勢、測區(qū)的總面積、測區(qū)的人文環(huán)境等等。根據(jù)測區(qū)的實際情況，來設計出科學合理的航線。除此之外，在設計航線的過程中，必須要做到認真仔細，對航線的各個方面都需要進行確定。最后所設計出的航圖中，必須包含航線的數(shù)量、無人機飛行的方向、無人機的飛行高度以及無人機的分辨率等等，包含的方面要全，并且各方面的數(shù)據(jù)要保證十分的精準。這樣，才能確保無人機行測過程中的數(shù)據(jù)真實可靠。

4.2 地面控制

在無人機對礦山進行測繪的過程中，必須要做好地面的控制工作。根據(jù)我國政府的相關法律條文規(guī)定，在航測地區(qū)采用無人機技術時，應該根據(jù)地面區(qū)域的具體情況，來進行科學合理的布設工作。具體的操作過程，就是要對礦山進行充分的研究和掌握，然后根據(jù)礦山的實際情況來尋求野外刺點，從而使得無人機在進行航測的過程中，航測范圍大幅度提高。進行地面控制工作的根本目的，就是使得地面沒有死角，無人機的航測范圍可以達到百分之百。

4.3 加密結果精度及采集精度評定分析

（1）空中三角測量?？罩腥菧y量技術的應用主要是為了提高測量效果。在無人機航測的過程中，會出現(xiàn)一些數(shù)碼影像較小的情況，或者是地面控制點達不到要求的情況。針對這兩種情況，就可以采用空中三角測量技術。在此技術應用的過程中，可以對影像的外方位元素進行準確的預算，也可以了解到一些加密點的地面坐標，這樣就可以收集到大量的數(shù)據(jù)信息。然后再利用相關的技術軟件對這些數(shù)據(jù)信息進行處理，就可以大幅度的提高測量效果。因此，空中三角測量技術的應用可以對條件較差的航測過程獲得的效果進行改善。

（2）成果精度分析。成果精度分析主要是對無人機航測和人機航測的數(shù)據(jù)進行一系列的比較，從而確定出在小地區(qū)大比例的地形測繪中無人機航測具有更大的航測優(yōu)勢。成果精度分析在實際的分析過程中，分析的方面是多種多樣的。包括無人機航測和人機航測的飛行高度、兩者航測得到的影像信息等。在對無人機飛行的高度進行研究時，需要用到多方面的數(shù)據(jù)，不僅有直接測量的數(shù)據(jù)，還有計算出的定向點和連接點的中誤差，采用一系列計算方法計算出來的平差結果，還有定向點和連接點的最大誤差等等，通過這些數(shù)據(jù)才能確定出無人機的飛行高度。通過成果精度分析，可以明確的看出，在對小地區(qū)大比例的礦山進行測繪時，采用無人機航測，可以得到更加科學準確的數(shù)據(jù)。

5 結語

無人機航測技術自出現(xiàn)以來，就不斷的進行完善，加上此技術本身就具有一系列的優(yōu)勢，使得無人機航測技術得到了廣泛的應用。在礦山測繪中應用無人機航測技術，不僅可以縮短工程周期，還可以節(jié)約大量的成本投入，同時又獲得了科學可靠的數(shù)據(jù)信息，此技術的安全性也比較高。但是在具體的測繪過程中，要在航測之前，充分研究礦山的地形條件，確定好航線的具體信息，然后才能進行航測。在行測的過程中，也要做好地面控制工作。以此來保障無人機航測技術的測量結果更加公正可靠。在今后的發(fā)展中，要不斷的對無人機航測技術進行完善，讓它發(fā)揮出更大的效用。

[1]張智華.無人機航測技術在礦山測繪中的應用淺析[J].世界有色金屬,2017(21)：35-36.

[2]周丹敏,曾家樂.在基層測繪工作中無人機航測技術的應用探析[J].建材與裝飾,2017(51)：216-217.

[3]劉小霞.試論礦山測繪中無人機航測的應用[J].世界有色金屬,2017(10)：115+117.

[4]孫素坡.無人機航測在公路帶狀地形測繪中的應用[J].內蒙古煤炭經(jīng)濟,2017(09)：31+53.

[5]劉元李.淺析無人機遙感測繪技術在工程測繪中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用 ,2017(01)：292.