無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用

張朝豐

（亳州市工程勘察公司，安徽 亳州 236800）

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是現(xiàn)代以來(lái)攝影技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)[1]。它改變了以往航遙感影像只可以從垂直于地面的方向進(jìn)行拍攝的局限性，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用到日常的生產(chǎn)實(shí)踐和礦區(qū)工程測(cè)量。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作為一項(xiàng)新興高科技研究技術(shù)，它的出現(xiàn)彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)的空白并極大滿足了人們的需求。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)方法

（1）無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量工作原理。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量工作的原理就是通過(guò)鏈接無(wú)人機(jī)的航天測(cè)量設(shè)備設(shè)施，中途搭乘航拍相機(jī)，利用飛行來(lái)控制系統(tǒng)即時(shí)反饋的飛行角度、飛行速度等信息，進(jìn)而根據(jù)遙感定位來(lái)確定航天拍攝地點(diǎn)、實(shí)際比例尺、重疊度等指數(shù)，自動(dòng)獲取航天拍攝的信息數(shù)據(jù)，通過(guò)航空五軟件進(jìn)行鏈接與補(bǔ)正，再導(dǎo)進(jìn)到地面攝像控制點(diǎn)，處理DKL成果，從而達(dá)到地形地圖的會(huì)測(cè)要求。無(wú)人機(jī)航天拍攝技術(shù)與遙感（RS）技術(shù)相結(jié)合，利用搭乘GPS 系統(tǒng)精確準(zhǔn)定位，在上方拍攝照片以獲取信息，最后利用GIS 技術(shù)進(jìn)行后期模擬處理，從而實(shí)現(xiàn)了航空拍攝的3S技術(shù)要求[1]。

（2）無(wú)人機(jī)傾斜攝影的測(cè)量作業(yè)流程。使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行拍攝和測(cè)量，需要分為3個(gè)過(guò)程：前期準(zhǔn)備、實(shí)地調(diào)查及作業(yè)準(zhǔn)備。選擇并時(shí)刻檢測(cè)需要的航拍設(shè)備，確定好作業(yè)范圍，規(guī)劃出實(shí)際操作的航線，設(shè)置好地面分辨率、飛行次數(shù)、布置像控制點(diǎn)以及飛行高度、照片重疊率、飛行時(shí)間等。實(shí)地勘察需要做好航線即時(shí)優(yōu)化，設(shè)置地面像控制點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)，飛行作業(yè)，儀器以及導(dǎo)進(jìn)和分析遙感影像數(shù)據(jù)的計(jì)算。采集到需要的照片后，需要使用3D 圖像處理軟件進(jìn)行修改和完善，最后生成地理信息標(biāo)準(zhǔn)化的地形地貌模型及DMK 影像數(shù)據(jù)圖。

（3）傾斜攝影技術(shù)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在某種程度上增強(qiáng)了對(duì)有關(guān)地球天空更多的了解和認(rèn)知，讓我們將周遭的數(shù)據(jù)和自然環(huán)境相結(jié)合，便于人類更加了解我們所處的地球。傾斜攝影沒(méi)有十分必要的核心技術(shù)，它充分利用了小距離的優(yōu)點(diǎn)來(lái)完成信息數(shù)據(jù)的傳播，無(wú)人機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收，將攝像傳感器的關(guān)鍵點(diǎn)均勻散落可知范圍內(nèi)，使用無(wú)人機(jī)傾斜攝像技術(shù)，能有效解決傾斜拍攝和模擬采集中產(chǎn)生的所有難題。

（4）無(wú)人機(jī)傾斜攝影的測(cè)量應(yīng)用方法。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，需要在同一無(wú)人機(jī)上加乘五個(gè)分鏡頭，同時(shí)從天空上方豎直往下、前后左右4個(gè)不同視角進(jìn)行采集拍攝，拍攝照片時(shí)，記錄航程、航速、航高、方向重疊及坐標(biāo)等數(shù)據(jù)，然后整理傾斜影像。根據(jù)調(diào)查要求，無(wú)人機(jī)的飛行高度需要設(shè)置在70m～100 m，可以更好得到地面分辨率好于0.01 m 的數(shù)據(jù)。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影的測(cè)量作業(yè)

航拍使用八旋翼飛行無(wú)人機(jī)，掛乘5 個(gè)分鏡頭的傾斜相機(jī)，無(wú)人機(jī)在空中必須在同一時(shí)間拍攝5 張照片。飛行高度設(shè)置為150 m，一共飛行了3 個(gè)來(lái)回，每個(gè)來(lái)回的航拍時(shí)間為40 min。在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)13 個(gè)像素控制點(diǎn)，采用網(wǎng)絡(luò)KTK 連接衛(wèi)星定位系統(tǒng)進(jìn)行像素測(cè)繪，現(xiàn)場(chǎng)布置像素控制點(diǎn)坐標(biāo)。

2.2 作業(yè)內(nèi)處理

利用無(wú)人機(jī)航拍測(cè)繪傾斜攝影方式進(jìn)行拍攝，可以即時(shí)得到地區(qū)精準(zhǔn)的地圖信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得分辨率較高的影像數(shù)據(jù)、實(shí)景四維信息、地形模擬數(shù)據(jù)。建立最終的四維模型，生成影像圖、地表數(shù)學(xué)模型。利用數(shù)學(xué)模型，可以對(duì)作業(yè)區(qū)的面積、體積進(jìn)行測(cè)繪，從而得出其真實(shí)信息。

2.3 精確度分析

根據(jù)中華人民共和國(guó)規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化《礦區(qū)工程測(cè)量規(guī)范》，繪圖比例尺在1:800 的工礦區(qū)細(xì)小坐標(biāo)的點(diǎn)數(shù)和高度之間的誤差，不應(yīng)超過(guò)表1的相關(guān)規(guī)定。

表1 細(xì)小坐標(biāo)的點(diǎn)數(shù)和高度之間的誤差

傳統(tǒng)四維模型通常使用3dsMax、CAD 等軟件設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)影像、CAD 平面圖或者圖片基礎(chǔ)上預(yù)估物體工程的外在等信息進(jìn)行人為操作。這種制作方法的數(shù)據(jù)精確度較低，照片紋理與實(shí)際相差較大，且拍攝過(guò)程需要大量的人力?，F(xiàn)今，國(guó)際統(tǒng)認(rèn)已廣泛運(yùn)用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，建模一般使用3d、CAD 等軟件，從中抽取布置點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置7 個(gè)控制點(diǎn), 對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)RMK 坐標(biāo)數(shù)據(jù)與在DOK獲取的數(shù)據(jù)比較，見(jiàn)表2。

表2 坐標(biāo)比較

2.4 與常規(guī)測(cè)量進(jìn)行比較

傳統(tǒng)測(cè)量方式，進(jìn)行常規(guī)的調(diào)查需要16～30天時(shí)間。而無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量作業(yè)，時(shí)間僅需2天，并且精確度更高，效果更好。所以，兩種方法相比，無(wú)人機(jī)航空測(cè)量更良好。比如可以如實(shí)反映周邊環(huán)境的真實(shí)情況。讓人民從多個(gè)角度觀察，彌補(bǔ)了常規(guī)影像的不足。另外傾斜影像可以進(jìn)行單張測(cè)量。即通過(guò)配套軟件儀器設(shè)施，使得傾斜攝影技術(shù)在礦業(yè)中廣泛科學(xué)使用。

3 結(jié)論分析

目前，與礦區(qū)工程相關(guān)的內(nèi)容設(shè)置有關(guān)鍵頻率性能的維護(hù)、不可查波長(zhǎng)的探尋、頻率的管量、固定位面的管理、多信號(hào)沖擊、使用長(zhǎng)短不一的拍攝鏡頭。隨著無(wú)人機(jī)攝像技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，有關(guān)無(wú)人機(jī)周遭鏡像的變化也會(huì)隨之發(fā)生改變困難。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)用于礦區(qū)工程中，需要處理繁雜信號(hào)的不同干擾、數(shù)據(jù)之間的誤差，做好建設(shè)數(shù)據(jù)的處理與分析。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦區(qū)工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)估，依靠無(wú)人機(jī)傾斜攝影技中的不同操作平臺(tái)以及流程技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)礦區(qū)建設(shè)的時(shí)間、數(shù)據(jù)采集、分析管理、成像技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)論證表明，人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦區(qū)工程測(cè)量具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)槿藱C(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦區(qū)工程測(cè)量應(yīng)用研究具有借鑒意義。