礦山治理中無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

茍彥梅

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741020）

最近幾年，無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用到測(cè)繪領(lǐng)域。衛(wèi)星遙感以及常規(guī)航拍技術(shù)具有周期長(zhǎng)和費(fèi)用高的特點(diǎn)，并且不能快速的將信息數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。無(wú)人機(jī)航拍系統(tǒng)是對(duì)以往的航空攝影測(cè)量手段做了大量的補(bǔ)充，具有很多方面的優(yōu)點(diǎn)，比如高效快速、費(fèi)用低、靈活以及適用的比較廣泛等，在較小領(lǐng)域以及難以飛行的區(qū)域都可以快速的獲取各種信息。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)概述

航拍系統(tǒng)在傾斜攝影中是獲取原始影像不可缺少的設(shè)備，無(wú)法被其他設(shè)備所代替。航拍飛行棋和航攝儀構(gòu)成了航空攝影系統(tǒng)。航攝儀具有的性能參數(shù)對(duì)飛行載體提出了更高的要求，飛行載體在各個(gè)方面都為航拍儀提供了可靠的依據(jù)。

（1）無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)。由于無(wú)人機(jī)具有不同的方向，使無(wú)人機(jī)的性能標(biāo)準(zhǔn)存在很大的差異。為了控制無(wú)人駕駛無(wú)人機(jī)，他們對(duì)飛行標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，主要表現(xiàn)在安全性、實(shí)際升降機(jī)、有效載荷等幾個(gè)方面。比如：第一，無(wú)人機(jī)的最低載重量為4斤；第二，多旋翼巡航速度超過(guò)每秒6m的速度，固定翼無(wú)人機(jī)的巡航速度要高于每秒10m的速度；第三，電池動(dòng)力續(xù)航時(shí)間＞半個(gè)小時(shí)，內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力續(xù)航時(shí)間＞1小時(shí)；抗風(fēng)性要大于4級(jí)風(fēng)速。

（2）傾斜相機(jī)的性能要求。根據(jù)無(wú)人機(jī)航空測(cè)量的相關(guān)規(guī)定，航空攝影照相機(jī)大概需要3500萬(wàn)美元。在傾斜的像素照片中，相機(jī)不可以被管控，但是可以控制顯示的圖片。必要時(shí)可以將圖片進(jìn)行傾斜，能夠碰觸到樣本，曝光時(shí)間、注冊(cè)表、操作時(shí)間等。比如：第一，第一次傾斜攝影獲取的像素越高越好，但是要結(jié)合設(shè)備成本進(jìn)行思索，一個(gè)鏡頭不能小于2000萬(wàn)像素，每次曝光不小于1億像素；第二，工作時(shí)長(zhǎng)最低達(dá)到90min；第三，具有定點(diǎn)曝光的功能，保證影響重疊符合要求。

（3）傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有的特點(diǎn)。①傾斜攝影影像數(shù)據(jù)的三維性。傾斜攝影可以拍攝出全面、多角度等影響數(shù)據(jù)，可以充分的體現(xiàn)出地物地貌具有的屬性，如顏色、位置等，可以全面的體現(xiàn)出地物的具體狀況和屬性。②傾斜攝影影像數(shù)據(jù)具有高效率性。傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以通過(guò)無(wú)人機(jī)等很多飛行載體對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的搜集，因?yàn)闊o(wú)人機(jī)具有容易操作、成本低等特征，能夠加快搜集數(shù)據(jù)的速度，與此同時(shí)為人機(jī)還可以大范圍的獲取紋理數(shù)據(jù)，并且提升三維建模的效率，節(jié)省三維建模的成本。

2 礦山環(huán)境的恢復(fù)治理

近年來(lái)，科學(xué)技術(shù)的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代信息化技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)引起的高度重視，礦山環(huán)境的恢復(fù)治理是各地區(qū)環(huán)境治理的主要方向。

礦山環(huán)境的恢復(fù)治理主要是擴(kuò)大礦山綠化的規(guī)模、將露在巖石邊上的植被進(jìn)行維護(hù)等，由于礦山位置極其特殊，又經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采，使傳統(tǒng)測(cè)繪的工作很難進(jìn)行，并且測(cè)量效率極低，與此同時(shí)以往的測(cè)量結(jié)果不能為礦山治理的恢復(fù)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。所以在對(duì)礦山的全貌進(jìn)行測(cè)量時(shí)需要運(yùn)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)構(gòu)成的三維實(shí)景模型。

3 在礦山治理中無(wú)人機(jī)傾斜攝影的具體應(yīng)用

（1）測(cè)區(qū)情況。本研究將鸚鴿村的露天采石場(chǎng)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，鸚鴿村地處于陜西省寶雞市太白縣，地形條件非常復(fù)雜，屬于秦嶺山脈。在測(cè)量區(qū)只有眉太公路可以到達(dá)，交通非常的不方便，在那個(gè)地區(qū)四季氣候非常明顯，這次測(cè)量區(qū)橫向長(zhǎng)約400m，縱向長(zhǎng)約500m。

（2）目標(biāo)確認(rèn)和空域申請(qǐng)。在使用無(wú)人機(jī)航拍之前，需要結(jié)合具體的目標(biāo)任務(wù)設(shè)計(jì)好飛行計(jì)劃，同時(shí)還需要做好航拍區(qū)域的申請(qǐng)規(guī)劃。飛行計(jì)劃主要包括：第一，測(cè)區(qū)概況：需要對(duì)測(cè)試區(qū)域的位置、測(cè)試區(qū)域的示范田以及地理環(huán)境進(jìn)行全面了解；第二，需要明確航拍比例尺和行高；第三，確定無(wú)人機(jī)升起和降落的具體位置；第四，選擇合適的航拍相機(jī)；第五，明確航拍日期。為了使空域資源得到最大化的使用，確保飛行安全，在無(wú)人機(jī)航拍之前需要相關(guān)規(guī)定申請(qǐng)?jiān)囼?yàn)區(qū)空域飛行的許可。如果沒(méi)有得到飛行許可，就需要重新設(shè)計(jì)飛行的規(guī)劃等，做好充分準(zhǔn)備，向空域管理機(jī)構(gòu)重新申請(qǐng)飛行許可。

（3）設(shè)計(jì)航線技術(shù)。根據(jù)相關(guān)的技術(shù)參數(shù)包含設(shè)定路線、設(shè)定飛行等很多個(gè)方面。結(jié)合大操作區(qū)域的規(guī)定，按照地圖的分辨率以及比例尺，把這個(gè)區(qū)域的地形景觀條件有效的整合到一起。表1為測(cè)圖比例尺對(duì)應(yīng)地面分辨率的情況。

表1 測(cè)圖比例尺對(duì)應(yīng)地面分辨率

準(zhǔn)備好地面工作之后，地面需要在陽(yáng)光晴朗、無(wú)云等條件下，執(zhí)行低空無(wú)人機(jī)拍攝。地面工作人員需要對(duì)傳送過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，及時(shí)的對(duì)存在缺陷、照片丟失等進(jìn)行補(bǔ)拍。當(dāng)數(shù)據(jù)檢查符合相關(guān)要求之后，可以將無(wú)人機(jī)收回，完成飛行任務(wù)。

（4）對(duì)點(diǎn)布設(shè)情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查。根據(jù)低空攝影測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)對(duì)成圖精準(zhǔn)度的要求，在設(shè)計(jì)空點(diǎn)時(shí)需要按照以下要求進(jìn)行：首先，在地形比較復(fù)雜的區(qū)域，無(wú)人機(jī)航拍之前需要在地面上安裝清楚的標(biāo)志，這些標(biāo)志可以當(dāng)作控制點(diǎn)，以便于使穿刺點(diǎn)的精準(zhǔn)度和控制點(diǎn)的穩(wěn)定性得到有效保證。其次，照片控制點(diǎn)需要根據(jù)航線分散布置到整個(gè)測(cè)試區(qū)域。需要在同一位置的平面點(diǎn)和高程點(diǎn)分散布置。一般情況下，像控點(diǎn)需要分散布置在相鄰航線中間相互重疊的部分，如果航線旁邊重疊面積太小，甚至沒(méi)有重疊的部分，就需要分開(kāi)布置像控點(diǎn)。再次，因?yàn)槭芡饨绛h(huán)境的影響，使布設(shè)位置邊緣會(huì)發(fā)生變形，逐漸增大投影的誤差，對(duì)后期拍攝圖像的準(zhǔn)確穿刺以及準(zhǔn)確解釋產(chǎn)生不利的影響。所以，控制點(diǎn)不能布設(shè)在距離圖像邊緣太近的位置。通常情況下，控制點(diǎn)需要布設(shè)在重疊點(diǎn)附近的中線＜3mm的位置。如果大于3cm就需要單獨(dú)布設(shè)。最后，在分散布置控制點(diǎn)時(shí)，盡量符合相關(guān)的規(guī)定，如可以布設(shè)在像主點(diǎn)和方位線呈90°的直線位置旁，像控點(diǎn)同樣也可以分散布置在航向方向相互交叉的位置。

這次的檢查點(diǎn)是在像控點(diǎn)中選擇了六個(gè)位置當(dāng)作檢查點(diǎn)，檢查點(diǎn)主要使用海大V30 RTK，利用GPS RTK測(cè)量方式測(cè)量檢點(diǎn)的大地坐標(biāo)。

4 結(jié)論

因?yàn)闊o(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在我國(guó)得到廣泛的普及和應(yīng)用，完善了以往測(cè)繪的模式，在一定程度上使測(cè)繪行業(yè)的作業(yè)效率得到有效提高。目前有很多礦山三維模型的產(chǎn)品以及服務(wù)都如雨后春筍般的出現(xiàn)，在這種背景下會(huì)使我國(guó)的土地資源得到最大化使用，完善土地空間。本文經(jīng)過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)傾斜航拍測(cè)量技術(shù)進(jìn)行深入的研究和擬定，在一定程度上會(huì)使無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用，更好地服務(wù)于國(guó)家的建設(shè)。