淺談無人機(jī)在礦山測繪中的應(yīng)用

沈正樺

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一三隊(duì)，湖南 常德415000）

1 引言

在礦山開采過程中，各項(xiàng)工作都會用到地形圖。傳統(tǒng)的地形圖測繪方式大多采用全站儀極坐標(biāo)法碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集、基站RTK或網(wǎng)絡(luò)RTK碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，需要測繪人員進(jìn)行實(shí)地測量，工作量大，耗時長。露天礦山的地形復(fù)雜，地表采掘，不易行走，測量難度大，礦區(qū)有的地方人無法到達(dá)。無人機(jī)攝影測量飛行高度低，成像分辨率高，起降方便，機(jī)動靈活，根據(jù)測量任務(wù)可搭載不同設(shè)備，可一次性完成對露天礦山的地形、采掘區(qū)、礦區(qū)建筑物、構(gòu)筑物等測量，不僅提高了工作效率，同時也避免了安全隱患。

2 無人機(jī)攝影測量概述

隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)字航空攝影測量技術(shù)在測繪地理信息行業(yè)中得到廣泛運(yùn)用。無人機(jī)攝影測量技術(shù)得到蓬勃發(fā)展[1]?，F(xiàn)在的無人機(jī)航測系統(tǒng)具有較高的影像分辨率，起降方便，根據(jù)測量任務(wù)可搭載不同設(shè)備，操控簡單，作業(yè)效率高，有助于提高礦產(chǎn)資源調(diào)查、地表水及淺層地下水資源探查、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警、自然災(zāi)害和生態(tài)環(huán)境評估、城市調(diào)查、工程選址土地資源監(jiān)測、礦產(chǎn)資源評估、國土規(guī)劃、植被破壞污染范圍、水體污染、荒漠化、土地復(fù)墾及礦山環(huán)境綜合治理與防治等的工作效率。無人機(jī)攝影測量影像成果能提高水土流失情況、地面塌陷情況、裂縫長度、滑坡位置等判斷的準(zhǔn)確性。無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)繪制成地形圖后，設(shè)計(jì)人員可清楚直觀地查看到實(shí)時狀況，還可以進(jìn)行坡度和土石方量的計(jì)算。無人機(jī)攝影測量，具有低成本、方便快捷、靈活機(jī)動、高效率、高分辨率等特點(diǎn)，將成為地形圖測繪的新方式[2]。

3 無人機(jī)在礦山測繪中的實(shí)際運(yùn)用

3.1 技術(shù)設(shè)計(jì)

技術(shù)設(shè)計(jì)階段需要了解測區(qū)的地理位置情況，收集礦區(qū)基礎(chǔ)資料，如基礎(chǔ)地形圖、衛(wèi)星影像資料、控制成果等。對無人機(jī)相機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢校，確保設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)符合規(guī)范規(guī)定的要求，擬定飛行航線，設(shè)計(jì)航向重疊度，設(shè)計(jì)旁向重疊度，設(shè)計(jì)地面分辨率，滿足測圖精度，提高飛行效率；進(jìn)行現(xiàn)場踏勘選擇合適的起飛和降落的場地。

3.2 像控點(diǎn)布設(shè)

像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定的要求，像控點(diǎn)的目標(biāo)影像應(yīng)清晰，易于判刺和立體測量，同時應(yīng)是高程起伏較小相對固定且易于準(zhǔn)確定位和量測的地方。在測區(qū)范圍內(nèi)均勻布設(shè)地面像控點(diǎn)，利用衛(wèi)星定位連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)RTK模式，儀器信號取得固定解后，使用三腳對中桿對像控點(diǎn)多次測量，取平均值作為最終的成果[3]。

3.3 飛行作業(yè)

到達(dá)礦山起飛地點(diǎn)后，無人機(jī)起飛前檢查GPS信號情況，指南針是否已經(jīng)校準(zhǔn)，確認(rèn)螺旋槳是否旋緊，電池、遙控器電量是否充足；機(jī)身電機(jī)座和起落架有無開裂跡象，電機(jī)內(nèi)部有無明顯雜物，螺旋槳表面有無明顯損壞，云臺是否居中，云臺系統(tǒng)是否正常工作。無人機(jī)起飛后讓無人機(jī)在半空中懸停一會，再進(jìn)行上升、下降、前后左右平移、左右自轉(zhuǎn)等動作，觀察無人機(jī)的飛行姿態(tài)是否穩(wěn)定；確保遙控天線的切面與無人機(jī)保持平行，且天線和無人機(jī)之間沒有任何遮擋。航線飛行完成后，現(xiàn)場對照片數(shù)據(jù)進(jìn)行全面檢查，檢查完成后如存在漏拍則需重新補(bǔ)拍飛行，若無問題，則此次航拍完成。

3.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理包括以下步驟：

1）打開ContextCapture新建工程，設(shè)置工程路徑。

2）導(dǎo)入照片，導(dǎo)入本機(jī)照片，設(shè)置采樣率，檢查航片完整性，每個照片組都會有一個相機(jī)的參數(shù)，可以在右鍵菜單中導(dǎo)入或?qū)С鱿鄼C(jī)的檢校參數(shù)。

3）空中三角測量：（1）設(shè)置名稱，最好根據(jù)飛行架次或項(xiàng)目時間信息進(jìn)行設(shè)置；（2）參與空中三角解算的照片，默認(rèn)使用全部的照片；（3）照片的定位信息或地理參考信息的設(shè)置；（4）空中三角參數(shù)的設(shè)置；（5）空三等信息的檢查；（6）空三刺點(diǎn)（在航片上刺地面像控點(diǎn)）。

4）模型重建，在空三結(jié)果中開啟一個重建，建模開始之前，必須進(jìn)行建模參數(shù)設(shè)置，設(shè)置坐標(biāo)系確定生成的產(chǎn)品類型，確定生成的產(chǎn)品格式，選擇產(chǎn)品格式，確定產(chǎn)品的坐標(biāo)系及平移量，提交產(chǎn)品。

5）開啟引擎，檢查工程中配置的發(fā)布任務(wù)路徑，需要和工程中發(fā)布的任務(wù)路徑一樣。打開引擎，最后獲得OSGB數(shù)據(jù)和正射影像圖，導(dǎo)入《EPS三維測圖系統(tǒng)》成圖。

4 精度檢核

依據(jù)無人機(jī)航拍數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后可生成DEM、DOM、DLG、DSM的4D產(chǎn)品。為了保證成果精度，對無人機(jī)航拍測繪的地形圖成果精度進(jìn)行外業(yè)檢測，采用網(wǎng)絡(luò)RTK和全站儀配小棱鏡獲取外業(yè)檢查點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在整個礦區(qū)范圍內(nèi)采集平面坐標(biāo)及高程數(shù)據(jù)，利用中誤差計(jì)算公式計(jì)算出各個檢查點(diǎn)的中誤差，依據(jù)計(jì)算結(jié)果精度滿足規(guī)范規(guī)定的要求，可以作為測繪成果資料的使用。

5 無人機(jī)測繪前景分析

無人機(jī)測繪技術(shù)屬于高科技新興技術(shù)，在測繪航拍、城鎮(zhèn)規(guī)劃、市政工程、農(nóng)林科技、勘探采礦、建筑工程、公路鐵路、電力巡查、環(huán)保監(jiān)測、工程勘察、應(yīng)急救災(zāi)等領(lǐng)域?qū)粡V泛應(yīng)用。

6 結(jié)語

無人機(jī)攝影測量是地理信息數(shù)據(jù)采集的一種飛躍，是提升測繪地理信息服務(wù)保障能力，是促進(jìn)測繪地理信息升級的需要，是推進(jìn)智慧城市建設(shè)和應(yīng)急保障能力建設(shè)的重要保障。無人機(jī)航拍測繪地形圖的生產(chǎn)應(yīng)用，作業(yè)效率比傳統(tǒng)測量模式有大幅度提高，加快了測繪產(chǎn)品內(nèi)、外業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)的一體化流程，滿足礦山開采測繪任務(wù)的需求，為露天礦山地形圖測繪提供了新的技術(shù)手段和方向。