無(wú)人機(jī)航測(cè)在露天礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

劉土生

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，江西 南昌 330029）

測(cè)繪工作一般都是針對(duì)比較大的區(qū)域，而且還具備一定的復(fù)雜性、數(shù)據(jù)多樣性等，其工作性質(zhì)給人工測(cè)量帶來(lái)較大的困難和工作量，伴隨科技水平的進(jìn)步和提升，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)能夠有效的提升工作效率以及測(cè)量精度。無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)具有快速高效、影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測(cè)、成本低等眾多特點(diǎn)，在礦山測(cè)繪工作中發(fā)揮了巨大的作用。

1 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)概述

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)概述：無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)是科技進(jìn)步和發(fā)展的產(chǎn)物，是一個(gè)高智能化的系統(tǒng)，對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量手段是一個(gè)完善和補(bǔ)充，并且在于測(cè)量精度以及工作效率方面有了較大的提升。

無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)主要由飛機(jī)機(jī)體、飛控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)、發(fā)射回收系統(tǒng)、電源系統(tǒng)等組成，在進(jìn)行礦山測(cè)繪工作中，可以利用設(shè)備上高質(zhì)量分辨率攝像系統(tǒng)進(jìn)行拍攝，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換分析、計(jì)算，將數(shù)據(jù)直接反饋給終端，可以在工作中獲得準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)。

除此之外，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)還廣泛的用于基礎(chǔ)測(cè)繪、土地資源監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、數(shù)字城市建設(shè)以及應(yīng)急救災(zāi)測(cè)繪數(shù)據(jù)等方面，對(duì)于我國(guó)基礎(chǔ)測(cè)量、測(cè)繪方面具有重大作用。

2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)分析

傳統(tǒng)的人機(jī)航測(cè)技術(shù)已經(jīng)滿(mǎn)足不了目前的工作所需，相對(duì)于人機(jī)航測(cè)來(lái)講，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)較多，適用的范圍更加廣泛，無(wú)論是從投入成本上還是工作效率上都有了較大的提升和進(jìn)步，并且可以根據(jù)工作需要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。就露天礦山測(cè)繪而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的運(yùn)用能夠準(zhǔn)確、有效的將測(cè)繪結(jié)果呈現(xiàn)出來(lái)，根據(jù)實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)講，將無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)在礦山測(cè)繪中的優(yōu)勢(shì)總結(jié)如以下幾點(diǎn)。

2.1 應(yīng)急能力較強(qiáng)

在利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)礦山進(jìn)行測(cè)繪過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)楫?dāng)?shù)氐耐饨绛h(huán)境因素影響，導(dǎo)致在測(cè)繪工作中出現(xiàn)意外情況，針對(duì)于意外情況，其智能系統(tǒng)能夠?qū)ぷ髦挟a(chǎn)生的意外情況進(jìn)行應(yīng)急處理，使設(shè)備具備較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。其次，無(wú)人機(jī)機(jī)身相對(duì)較小，對(duì)于起飛或者降落場(chǎng)地要求相對(duì)較低，一般情況下準(zhǔn)備15 分鐘即可，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性分析還是時(shí)間、空間上進(jìn)行分析，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)都具有較高的性能。

2.2 作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短

無(wú)人機(jī)航測(cè)一般都是在較低的空域進(jìn)行飛行，其作業(yè)時(shí)間較短的第一點(diǎn)呈現(xiàn)在空域申請(qǐng)便利，減少了人機(jī)航測(cè)申請(qǐng)的一些環(huán)節(jié)，從申請(qǐng)時(shí)間提高了整體效率。第二點(diǎn)升空準(zhǔn)備時(shí)間短，航測(cè)路線(xiàn)設(shè)計(jì)方便，對(duì)于提升作業(yè)時(shí)間都具有較高的幫助，綜合來(lái)講，其作業(yè)時(shí)間相對(duì)較短。

2.3 測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度建模能力強(qiáng)

在露天礦山測(cè)繪工作中，以為地形原因，以及其他因素，對(duì)于無(wú)人機(jī)航測(cè)高度要求相對(duì)較松，致使無(wú)人機(jī)可以在較低的低空進(jìn)行飛行航測(cè)。由于飛行高度較低，可以采集到高分辨率的影像，以及進(jìn)行高精度的測(cè)量，無(wú)論是影像還是測(cè)量精度都較人機(jī)航測(cè)更為精準(zhǔn)。除此之外，系統(tǒng)攜帶的數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字彩色航攝像機(jī)等設(shè)備能夠準(zhǔn)確清晰的獲取地表信息，獲取高精度的數(shù)據(jù)，通過(guò)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)用相關(guān)軟件可以進(jìn)行有效的建模。

2.4 操作簡(jiǎn)單便捷易上手

無(wú)人機(jī)因?yàn)椴恍枰d飛行員，無(wú)論是在起飛還是降落以及航測(cè)過(guò)程中，都不需要考慮飛行員安全的問(wèn)題。其次，無(wú)人機(jī)體積較小，便于攜帶和運(yùn)輸，升空準(zhǔn)備15 分鐘即可操作完成，可以通過(guò)控制終端對(duì)其行為進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)與規(guī)劃，從而達(dá)到預(yù)設(shè)航測(cè)目的。

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

3.1 確定礦山測(cè)繪數(shù)字結(jié)構(gòu)

礦山盛產(chǎn)各種資源，為我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和進(jìn)步提供強(qiáng)而有力的動(dòng)力支撐。伴隨著科技水平的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步，一些科技設(shè)備逐漸融入到了各行各業(yè)當(dāng)中，礦采行業(yè)也不例外，而且，由于科技設(shè)備的運(yùn)用，在較大程度上提高了礦山企業(yè)的生產(chǎn)力。為了礦山企業(yè)更好的發(fā)展，為我國(guó)的持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步提供基礎(chǔ)力量，對(duì)于礦山的測(cè)繪工作在礦山采礦行業(yè)當(dāng)中始終占據(jù)著比較重要的位置。相較于傳統(tǒng)的測(cè)繪來(lái)講，利用無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪，能夠最大程度的將礦山的基本性數(shù)字結(jié)構(gòu)進(jìn)行展現(xiàn)，能夠幫助礦采企業(yè)有效的降低測(cè)繪投入成本，其次，也能夠在一定程度上順應(yīng)礦山其企業(yè)全面性發(fā)展的整體趨勢(shì)。另外，無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)，可以深入一些較為危險(xiǎn)的地區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)繪，在一定程度上降低了人工測(cè)繪的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，也是對(duì)于政府提倡的安全生產(chǎn)的落實(shí)。通過(guò)無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)用，可以將礦山的基本形態(tài)以數(shù)字化顯示出來(lái)，幫助礦山企業(yè)能夠更好的了解其結(jié)構(gòu)，提高效率，降低風(fēng)險(xiǎn)，有效的促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)步。

3.2 確定礦山測(cè)繪基本航線(xiàn)

科技水平的發(fā)展和進(jìn)步，促進(jìn)無(wú)人機(jī)航測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域逐漸的廣泛，為我們的工作以及企業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步提供了有效的幫助。就目前而言，我國(guó)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，并且仍呈現(xiàn)增速模式，傳統(tǒng)的礦山測(cè)繪工作已經(jīng)不能有效的滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展進(jìn)步所需，基于此，如何提高礦山企業(yè)的工作效率是整個(gè)行業(yè)首先關(guān)注的問(wèn)題之一。在進(jìn)行無(wú)人機(jī)航測(cè)測(cè)繪工作前，需要先對(duì)無(wú)人機(jī)的航線(xiàn)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在規(guī)劃過(guò)程中，需要根據(jù)礦山地理環(huán)境以及其他因素進(jìn)行綜合考量。航線(xiàn)的確定需要把握測(cè)區(qū)的面積以及地形地勢(shì)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的剖面圖確定合適的飛行海拔高度。只有這樣，才能夠從航測(cè)的基本點(diǎn)入手分析，滿(mǎn)足礦山地質(zhì)基本構(gòu)造，挺高礦山測(cè)繪的精確度。

3.3 地面控制

地面控制是整個(gè)航測(cè)測(cè)繪過(guò)程中比較重要的一個(gè)構(gòu)成部分，根據(jù)相關(guān)條文規(guī)定，地面控制作為內(nèi)業(yè)布點(diǎn)工作，無(wú)論是人工測(cè)繪還是運(yùn)用無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪，都需要根據(jù)礦山的實(shí)際情況和地形、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的布設(shè)，除此之外，還需要根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行野外刺點(diǎn)。在布設(shè)工作過(guò)程中，需要保障地面區(qū)域沒(méi)有死角，通過(guò)布設(shè)工作的設(shè)置，保障航測(cè)最高覆蓋率。

3.4 加密結(jié)果進(jìn)度以及采集精度評(píng)定

無(wú)人機(jī)航測(cè)測(cè)繪過(guò)程中，其采用的三角測(cè)量法主要用于數(shù)字圖像測(cè)量小面積的控制點(diǎn)，能夠獲取的數(shù)據(jù)信息相對(duì)較少，目前主要采用的方法是通過(guò)提取在礦山測(cè)量過(guò)程中獲得的圖像數(shù)據(jù)，然后對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)的提取，計(jì)算出加密點(diǎn)的外方位元素和地面坐標(biāo)。在實(shí)際工作過(guò)程中，可以將采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件中，通過(guò)數(shù)據(jù)處理提高測(cè)量精度。

除此之外，工作人員還需要在進(jìn)行測(cè)繪過(guò)程中，需要根據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出定位點(diǎn)，明確計(jì)算過(guò)程中的誤差，分析無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程中的高度，分析航測(cè)機(jī)構(gòu)等等。

4 無(wú)人機(jī)航測(cè)系統(tǒng)實(shí)際案例分析

無(wú)人機(jī)具有快速高效的特點(diǎn)，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)性還是實(shí)效性都可以滿(mǎn)足目前礦山的測(cè)繪工作，相比較傳統(tǒng)的測(cè)繪地形測(cè)繪，無(wú)人機(jī)測(cè)繪成果輸出種類(lèi)多，建模能力強(qiáng)，影像成果便于直觀(guān)觀(guān)測(cè)，避免了RTK 設(shè)備在山區(qū)信號(hào)不好的缺點(diǎn)。本文就某地礦山無(wú)人機(jī)測(cè)繪案列進(jìn)行分析，無(wú)人機(jī)航測(cè)在露天礦山測(cè)繪中的應(yīng)用。

4.1 無(wú)人機(jī)航線(xiàn)規(guī)劃

飛行方式采取定點(diǎn)方式，計(jì)劃飛行高度124 米，計(jì)劃飛行時(shí)間20分鐘，計(jì)劃飛行面積51HA，航線(xiàn)規(guī)劃區(qū)域長(zhǎng)約1公里，寬0.5公里，本次航測(cè)任務(wù)有固定控制點(diǎn)，沒(méi)有進(jìn)行布置地面控制點(diǎn)。

4.2 內(nèi)業(yè)流程

4.2.1 影像拼接

根據(jù)相關(guān)影像進(jìn)行空三加密計(jì)算并且輸出DOM、DSM、點(diǎn)云模型等成果。

4.2.2 生成表面高程模型

生成表面高程模型以后導(dǎo)出點(diǎn)坐標(biāo)、DXF 格式。

4.2.3 矢量化處理

通過(guò)空三加密計(jì)算成果，進(jìn)行矢量化處理，生成等高線(xiàn)，繪制地形圖。

5 結(jié)論

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)給礦山測(cè)繪工作帶來(lái)較大的提升，并且發(fā)揮巨大的作用，隨著我國(guó)科技水平的不斷發(fā)展和進(jìn)步，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)將成為礦業(yè)工作的標(biāo)準(zhǔn)配置，以提高礦山企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。