無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山大比例尺地形圖測量中的應(yīng)用

鄒悅忠

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物化探大隊，江西 南昌 330002）

大比例尺地形圖測繪是礦山資源勘查以及礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，貫穿礦產(chǎn)資源開發(fā)利用整個過程。因此，如何快速獲取高精度的大比例尺地形圖是影響礦山建設(shè)以及生產(chǎn)進(jìn)程的重要因素之一。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)彌補(bǔ)了垂直攝影技術(shù)的部分缺陷，有效的實現(xiàn)了多角度、多方位拍攝測繪區(qū)域影像的目的，顯著的提高了無人機(jī)航測精度[1]。基于此，本文以某金屬礦山大比例尺地形測繪為例，分析其在礦山測繪中的應(yīng)用效果。

1 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)最早應(yīng)用于建筑物立面紋理信息的獲取領(lǐng)域，隨著該技術(shù)的推廣使用以及動態(tài)實時定位技術(shù)的發(fā)展，使得該技術(shù)在大比例尺測繪領(lǐng)域取得較為明顯的成果[2]。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)所獲航空影像資料具有多視角信息，因此是建設(shè)三維礦山的基礎(chǔ)，在礦山測繪中更具優(yōu)勢。無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測繪中的應(yīng)用流程主要包括控制測量、傾斜影像信息獲取以及處理、空中三角加密測量、外業(yè)補(bǔ)繪及大比例尺地形圖生成等流程（圖1）。

2 傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

2.1 無人機(jī)型號及飛行參數(shù)

文章以某金屬礦山1/2000地形圖測繪工作為例，分析該技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中的主要步驟。本次采用的無人機(jī)型號為HO1600，攝像機(jī)為南方測繪傾斜數(shù)字航空攝影相機(jī)，搭載五棱鏡頭，配置其他管理及定位系統(tǒng)。根據(jù)測繪區(qū)域地理位置以及氣候條件，設(shè)置飛行時段為7月上午10點至下午4點，飛行高度為350m，旁向重疊度和航向重疊度均設(shè)置為65%。此外，由于測繪區(qū)域地形地貌變化較大，根據(jù)地形地貌變化特征將飛行區(qū)域劃分為兩個飛行子區(qū)。在測繪區(qū)域野外踏勘以及飛行計劃編制的基礎(chǔ)上，開展測繪區(qū)域的外業(yè)影像采集工作。在飛行過程中，采用1個垂直攝影相機(jī)和4個傾斜攝影相機(jī)，獲取不同方位的影像資料。飛行過程中嚴(yán)格按照像控點和加密點執(zhí)行，防止飛行“留白”。

圖1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)流程示意圖

2.2 像片控制測量

像片控制測量是無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)中必不可少的環(huán)節(jié)，能夠有效的提高航測精度。因此，像控點的布設(shè)要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及地形地貌變化特征執(zhí)行，需注意以下幾點內(nèi)容：①像控點的布設(shè)密度要根據(jù)地形地貌變化進(jìn)行調(diào)整，對于地形地貌復(fù)雜多變的區(qū)域，應(yīng)盡可能的提高像控點的密度，在地形平坦區(qū)域或者地形地貌變化幅度較小的區(qū)域可以適當(dāng)?shù)慕档拖窨攸c的密度；②若測繪區(qū)域需要進(jìn)行劃分子區(qū)，則像控點一般布設(shè)在圖輪廓線外，且應(yīng)該位于旁向大于100m的部位。

③像控點的布設(shè)位置應(yīng)在空中易識別的位置，一般可布設(shè)在不存在爭議的容易識別的區(qū)域，如田角、房角等部位；或者可以布設(shè)在地形較高的山頭處，一般位于山頭地形較為平坦的區(qū)域；④盡可能的避開植被發(fā)育區(qū)域或者高大建筑物拐角等部位，在上述部位容易因遮擋而使得像控點無作用，降低航拍精度；⑤像控點的布設(shè)應(yīng)盡量避開測繪區(qū)域大面積水域區(qū)域；⑥像控點的布設(shè)應(yīng)充分考慮再利用原則，盡可能的布設(shè)在交通條件好以及易于保存的區(qū)域。

2.3 空中三角加密測量

空中三角加密測量是提高航測精度的重要數(shù)據(jù)處理流程，這是由于在無人機(jī)航空攝影過程中雖然采用了多方位、多視角拍攝，但是難免受到植被、高大建筑物遮擋等問題造成攝影“空白區(qū)”出現(xiàn)，使得無人機(jī)傾斜攝影測量在局部區(qū)域的測量精度達(dá)不到實際要求，進(jìn)而影響整體測繪精度。此時，需要對航空影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三角加密測量以及校正流程，采用無人機(jī)航拍過程中系統(tǒng)自動保存的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行方位元素的預(yù)測，進(jìn)而將植被、高大建筑物等影響因素剔除，可以有效的改善及提高測量精度。在完成空中三角加密測量后，再經(jīng)過其他校正處理、約束網(wǎng)平差等步驟，可根據(jù)實際需求生產(chǎn)DEM、DOM、DSM等產(chǎn)品。

2.4 外業(yè)調(diào)繪及補(bǔ)測

在完成數(shù)據(jù)處理后，可生產(chǎn)相應(yīng)的DEM、DOM、DSM等產(chǎn)品，但是由于無人機(jī)傾斜攝影過程中因遮擋等因素影響造“留白”的出現(xiàn)，為了提高無人機(jī)航測整體質(zhì)量以及精度，需要開展外業(yè)調(diào)繪或者補(bǔ)測工作。因此，在數(shù)據(jù)處理過程中將“留白”區(qū)域以及存在爭議的區(qū)域標(biāo)注出來，及時開展外業(yè)補(bǔ)繪或者調(diào)繪工作，一般采用傳統(tǒng)的全站儀進(jìn)行。此外，對于影像中不確定的地區(qū)或者復(fù)雜區(qū)域也應(yīng)該分類標(biāo)注，在外業(yè)調(diào)繪或補(bǔ)測中核查。

2.5 地形圖生成

在完成上述數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上可以生成礦山大比例尺地形圖，將處理后的最終影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入相應(yīng)的制圖軟件，開展內(nèi)定向、相機(jī)畸變等處理，根據(jù)礦山地形開展高程信息采編工作，信息采編應(yīng)按照比例尺要求控制疏密，核對無誤后輸出相應(yīng)的大比例尺地形圖，并進(jìn)行地形圖核查，若存在問題，及時查找問題原因并及時更正，直至無誤后為止。

3 結(jié)語

綜上所述，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測繪中具有明顯的優(yōu)勢，不僅顯著的減少了測繪人員外業(yè)工作量，降低了測繪成本，提高了成圖效率，而且避免了測繪人員外業(yè)遇險事故發(fā)生率，顯著的提高了測繪精度。通過實踐表明，本次采用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲得的1/2000大比例尺地形圖的精度完全滿足實際建設(shè)需求，成果質(zhì)量均滿足國家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠滿足礦山測繪的基本要求，應(yīng)該大力推廣使用。