無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用研究

張文斌，徐佳煒，黃 霞

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì)，江西 南昌 330001）

自北斗系統(tǒng)投入使用以來(lái)，我國(guó)的動(dòng)態(tài)定位技術(shù)得到了快速發(fā)展，促進(jìn)了現(xiàn)代化航空測(cè)量技術(shù)的發(fā)展。無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)是GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、圖像融合技術(shù)的集成體，具有精度高、測(cè)繪效率高的優(yōu)勢(shì)，尤其是礦山測(cè)繪中，因獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而具有廣闊的應(yīng)用前景[1]。本文根據(jù)某礦山測(cè)繪工作，在總結(jié)無(wú)人機(jī)航空測(cè)量技術(shù)優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)要的講述了該技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用流程。

1 簡(jiǎn)述無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 航拍影像分辨率高的優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)態(tài)定位技術(shù)突破以來(lái)，無(wú)人機(jī)航拍影像的數(shù)據(jù)分辨率得到了快速的提高，有效的改善了無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的測(cè)量精度，其精度可達(dá)厘米級(jí)，在大比例尺地形圖測(cè)繪、工程測(cè)量等領(lǐng)域得到了快速的應(yīng)用。

1.2 影像數(shù)據(jù)獲取效率高

傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)以全站儀、經(jīng)緯儀等為主，主要以測(cè)繪人員外業(yè)采集測(cè)量點(diǎn)為主，不僅耗時(shí)耗力巨大，其精度也較低，即獲取測(cè)繪信息的效率極為低下。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是以航拍影像資料為基礎(chǔ)進(jìn)行的，即從航拍影像中獲得測(cè)繪區(qū)域的地形地貌等信息，不需要測(cè)繪人員開(kāi)展繁雜的外業(yè)采點(diǎn)工作，提高了單位時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)采集的效率，有效的降低了測(cè)繪成本。

1.3 寬泛的使用條件

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)是以航拍遙感影像為基礎(chǔ)的，對(duì)測(cè)繪區(qū)域的使用條件更為寬泛。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在密林高山地區(qū)不占優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是高山密林地區(qū)視野遮擋嚴(yán)重，阻礙了水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀測(cè)點(diǎn)工作，降低了測(cè)繪精度和工作效率；二是高山地區(qū)地形地貌復(fù)雜，測(cè)繪人員無(wú)法到達(dá)預(yù)定的測(cè)量位置，出現(xiàn)測(cè)繪空白區(qū)域，導(dǎo)致測(cè)繪精度降低。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠在低空獲得較高分辨率的航拍影像，通過(guò)數(shù)據(jù)處理可獲得精度較高的數(shù)據(jù)信息。因此，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠適用于更加寬泛的測(cè)繪環(huán)境，如地形測(cè)量、工程測(cè)量等。

1.4 高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的測(cè)量成本低于傳統(tǒng)技術(shù)，主要表現(xiàn)在外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作效率明顯提高，降低了外業(yè)耗時(shí)耗力大的弱勢(shì)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)僅需要少量的外業(yè)補(bǔ)測(cè)、調(diào)繪就可完成測(cè)繪區(qū)域的測(cè)量任務(wù)，且最終的測(cè)量精度完全滿足相應(yīng)比例尺的基本要求，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)以航拍影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在較短的時(shí)間內(nèi)可獲得較大面積的影像數(shù)據(jù)，縮短了測(cè)繪周期。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

該技術(shù)的應(yīng)用流程主要包括測(cè)繪區(qū)域的資料收集、踏勘、編寫(xiě)飛行計(jì)劃、無(wú)人機(jī)航空測(cè)量和影像質(zhì)量檢查、影像拼接、像控點(diǎn)布設(shè)、數(shù)據(jù)處理等幾個(gè)方面，其應(yīng)用流程見(jiàn)圖1。

2.1 航線設(shè)計(jì)和地面控制測(cè)量

在執(zhí)行飛行任務(wù)之前，需要對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行踏勘，了解測(cè)繪面積、地形等，并根據(jù)踏勘結(jié)果將測(cè)繪區(qū)域劃分成若干子區(qū)，設(shè)計(jì)航線圖。將設(shè)計(jì)飛行高度、航向、航線、旁向和航向重疊度等內(nèi)容標(biāo)注在航線圖中[2]。地面控制測(cè)量是無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是控制無(wú)人機(jī)飛行狀況，決定航拍影像質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，為了確保無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中對(duì)測(cè)繪區(qū)域全面覆蓋，需要對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行控制點(diǎn)的布設(shè)工作。

地面控制點(diǎn)布設(shè)一般按照區(qū)域網(wǎng)四角布設(shè)平面控制點(diǎn)，在布設(shè)過(guò)程中需結(jié)合航線間距、旁向和航向重疊度進(jìn)行。在不同飛行區(qū)塊的結(jié)合部位需要布設(shè)地面控制點(diǎn)，可以有效的提高影像拼接質(zhì)量。

圖1 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)工作流程示意圖

2.2 空三加密測(cè)量

無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程中勢(shì)必存在拍攝空白區(qū)域，如遮擋嚴(yán)重的區(qū)域可形成死角等，使得測(cè)繪區(qū)域局部的測(cè)量精度達(dá)不到航測(cè)的基本要求。基于此種情況，可以通過(guò)空三加密處理消除上述問(wèn)題?？杖用苁且院脚挠跋裢獾姆轿辉剡M(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算，結(jié)合計(jì)算機(jī)處理技術(shù)將測(cè)繪區(qū)域的干擾因素剔除，進(jìn)而獲得貼近真實(shí)情況的數(shù)據(jù)信息。因此，空三加密測(cè)量不僅能夠有效的消除上述測(cè)量空白區(qū)的弊端，還能夠提高測(cè)量精度，使得地形地貌條件差的測(cè)繪區(qū)域獲得更高的精度。

2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在完成外業(yè)航拍影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，需要對(duì)航拍影像進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。將空三加密處理后的數(shù)據(jù)信息開(kāi)展平面坐標(biāo)的計(jì)算工作，并將不同影像在數(shù)據(jù)處理平臺(tái)中拼接，開(kāi)展同名像點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)以及處理流程，可以有效的消除因航空拍攝相機(jī)產(chǎn)生的影像畸變，提高測(cè)繪精度[3]。將初步處理的數(shù)據(jù)導(dǎo)入至數(shù)據(jù)處理軟件MapMatrix4.2中，進(jìn)行內(nèi)定向、去測(cè)平均高程等流程，開(kāi)展礦山數(shù)據(jù)信息的采編流程。在完成上述操作之后，自動(dòng)生成地質(zhì)圖等成果圖件，對(duì)成果圖件逐漸檢查，檢查質(zhì)量是否滿足生成需求、精度是否達(dá)到相應(yīng)比例尺要求，若存在不合理，及時(shí)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪工作直至將礦山地形圖中的錯(cuò)誤改正后，生成最終的成果圖件。

3 結(jié)語(yǔ)

總體上，現(xiàn)代化無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有寬泛的使用條件和廣闊的應(yīng)用前景，該技術(shù)在礦山測(cè)繪中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，有效的降低的測(cè)繪成本，提高了測(cè)繪效率和測(cè)繪精度。本文以某礦山的地形圖測(cè)繪過(guò)程為例，通過(guò)測(cè)量精度對(duì)比認(rèn)為無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)能夠滿足大比例尺礦山測(cè)繪精度需求，且該技術(shù)具有低的成本、高的精度，更能夠適用于測(cè)繪條件復(fù)雜的區(qū)域。