礦山測(cè)繪中遙感航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

程瑩

摘 要：目前，各礦山企業(yè)致力于提高礦山地形圖的測(cè)繪精度，因?yàn)榈V山測(cè)繪是找礦勘查、探礦工程布設(shè)的基礎(chǔ)，在礦山建設(shè)中具有重要地位。本文分析了礦山測(cè)繪中遙感航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，以期為礦山測(cè)繪發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：遙感航測(cè)技術(shù);礦山測(cè)繪;航空攝影與測(cè)圖技術(shù);遙感與定位技術(shù);無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：P231;TD17文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）08-0046-03

Application of Remote Sensing Aerial Survey Technology in Mine Surveying and Mapping

CHENG Ying

（Institute of Surveying Mapping and Geoinformation of Henan，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： At present， all mining enterprises are committed to improving the accuracy of surveying and mapping work of mine topographic maps， because mine surveying and mapping is the foundation of prospecting and layout of prospecting projects and plays an important role in mine construction. This paper analyzed the application of remote sensing aerial surveying technology in mine surveying and mapping， with a view to providing assistance for the development of mine surveying and mapping.

Keywords： remote sensing aerial survey technology;mine surveying and mapping work;aerial photography and mapping technology;remote sensing and positioning technology;UAV aerial survey technology

近年來(lái)，現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于測(cè)繪領(lǐng)域，成為主要的技術(shù)手段之一，建筑工程、環(huán)境保護(hù)、資源開(kāi)發(fā)等部門(mén)的工作均借助了測(cè)繪工程。目前，測(cè)繪工程發(fā)展迅猛，應(yīng)用廣泛，涉及行業(yè)、內(nèi)容多樣，新興的3S技術(shù)更是應(yīng)用到航空航天、地質(zhì)勘測(cè)、計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)等行業(yè)。測(cè)繪工程的全方位發(fā)展促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，新技術(shù)的多元化、實(shí)時(shí)化、自動(dòng)化等特點(diǎn)也符合當(dāng)代社會(huì)的需求，如GNSS技術(shù)、CORS技術(shù)、遙感航測(cè)技術(shù)等。3S技術(shù)是指GIS（地理信息系統(tǒng)）、GPS（全球定位系統(tǒng)）、RS（遙感），采用GPS和RS可以實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，而將獲取的數(shù)據(jù)使用GIS進(jìn)行空間分析與處理，可以得到人們需求的地理信息服務(wù)產(chǎn)品，三者共同合作，加速了測(cè)繪工程的發(fā)展。

1 遙感航測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)述

遙感航測(cè)技術(shù)是指衛(wèi)星通過(guò)電磁波傳遞、探測(cè)目標(biāo)信息，并將得到的數(shù)據(jù)反饋給地面監(jiān)測(cè)站，實(shí)時(shí)獲取動(dòng)態(tài)遙感影像信息，具有監(jiān)測(cè)范圍廣、數(shù)據(jù)海量、獲取時(shí)間短等特點(diǎn)。該技術(shù)在航空、航天、航海和農(nóng)業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域起到重要應(yīng)用。目前常用的方式有無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量、人造衛(wèi)星遙感測(cè)量，通過(guò)衛(wèi)星、無(wú)人機(jī)等設(shè)備對(duì)研究區(qū)影像進(jìn)行采集，然后利用圖像處理技術(shù)對(duì)影像進(jìn)行處理，最后得到測(cè)量數(shù)據(jù)[1]。遙感航測(cè)技術(shù)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)具有很高的測(cè)繪精度，極大地減少了外界的干擾，與其他測(cè)繪技術(shù)相比，優(yōu)勢(shì)更加明顯，在測(cè)繪領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

2 遙感航測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

遙感航測(cè)技術(shù)與多門(mén)學(xué)科交叉，運(yùn)用多種技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其中最重要的是航空測(cè)量、航拍攝影。根據(jù)不同用途，可將影像分為不同比例尺、不同分辨率的形式，滿足用戶對(duì)精度的不同需求。下面對(duì)遙感航測(cè)技術(shù)進(jìn)行

分析。

2.1 一體化數(shù)據(jù)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

遙感航測(cè)技術(shù)是集多門(mén)學(xué)科技術(shù)于一體的復(fù)合型技術(shù)，技術(shù)與技術(shù)之間的相互協(xié)同配合，使該技術(shù)的精度質(zhì)量和工作效率都大幅度提高，并且朝一體化和智能化發(fā)展。智能化系統(tǒng)逐漸滲透到遙感航測(cè)技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取、存儲(chǔ)、分析和處理等操作流程的自動(dòng)化，減少了操作流程，很大程度上降低人工操作產(chǎn)生的誤差和漏洞。由于礦山多處于偏遠(yuǎn)地區(qū)，且區(qū)域地形復(fù)雜，增大了傳統(tǒng)測(cè)繪的難度，因此工作時(shí)間較長(zhǎng)，效率較低。遙感航測(cè)技術(shù)相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言具有更大的數(shù)據(jù)量，顯得尤為重要。

利用一體化數(shù)據(jù)測(cè)繪技術(shù)處理測(cè)繪數(shù)據(jù)，不僅提高了數(shù)據(jù)的整體處理效率，還消除或減弱了干擾因素的影響。相較于其他的測(cè)繪技術(shù)，遙感航測(cè)技術(shù)在現(xiàn)代化礦山測(cè)繪的應(yīng)用更具有優(yōu)勢(shì)。

2.2 無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

自從動(dòng)態(tài)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)水平也得到了提高，主要表現(xiàn)在分辨率的提高。無(wú)人機(jī)可以不受地形、天氣等影響，因此可以進(jìn)行低空拍攝，廣泛地應(yīng)用于工程測(cè)量和大比例尺地形圖測(cè)繪中。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)依賴(lài)經(jīng)緯儀和全站儀，通過(guò)外業(yè)人員的采點(diǎn)測(cè)量得到測(cè)繪數(shù)據(jù)，此方法精度不高且耗時(shí)耗力，效率低下。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)操控?zé)o人機(jī)，對(duì)所需區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，避免了測(cè)繪人員繁復(fù)的外業(yè)采點(diǎn)工作，提高了工作效率，使測(cè)繪成本大大降低。

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)主要依賴(lài)航拍遙感影像，對(duì)測(cè)繪區(qū)域的要求較為寬泛，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪而言，無(wú)人機(jī)航測(cè)不會(huì)受到高林密地的視野遮擋，也不會(huì)因?yàn)闇y(cè)繪區(qū)域地形復(fù)雜產(chǎn)生空白區(qū)域，這些都是傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)所不能避免的。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)可以通過(guò)低空飛行進(jìn)行高分辨率航拍影像的獲取，對(duì)航拍影像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到高精度的數(shù)據(jù)信息，因此，在工程測(cè)量和地形測(cè)量等環(huán)境寬泛的測(cè)繪中，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)應(yīng)用廣泛。相較于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有較低的測(cè)量成本，因?yàn)橥鈽I(yè)數(shù)據(jù)的采集效率明顯高于傳統(tǒng)測(cè)繪，不存在人員外測(cè)的耗時(shí)耗力情況[2]。采用無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，后期只需要進(jìn)行少量的外業(yè)補(bǔ)測(cè)、外業(yè)調(diào)繪就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的完善，以高精度數(shù)據(jù)完成測(cè)量任務(wù)。無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)所獲取的航拍影像是該技術(shù)的關(guān)鍵，它獲取影像的速度極快，將測(cè)繪周期大大縮短。

在進(jìn)行無(wú)人機(jī)拍攝前，需要提前勘查測(cè)繪區(qū)域，了解其地形和測(cè)繪面積，并對(duì)測(cè)繪區(qū)域進(jìn)行劃分，合理進(jìn)行航線圖設(shè)計(jì)，注明航線、航向、飛行高度、旁向和航向重疊度等。在執(zhí)行飛行任務(wù)之前，人們需要布設(shè)地面控制點(diǎn)，目的是保證無(wú)人機(jī)飛行時(shí)全面覆蓋測(cè)繪區(qū)域。

一般需要結(jié)合航線間距、旁向和航向重疊度，綜合考慮飛行區(qū)塊，按照區(qū)域網(wǎng)四角布設(shè)平面控制點(diǎn)。

無(wú)人機(jī)航測(cè)過(guò)程中所產(chǎn)生的空白區(qū)域不同于傳統(tǒng)測(cè)繪，傳統(tǒng)測(cè)繪產(chǎn)生的空白區(qū)域是由于測(cè)量人員無(wú)法到達(dá)而無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的區(qū)域，這里的空白區(qū)域是指地物嚴(yán)重遮擋而形成的死角，這會(huì)造成局部測(cè)繪區(qū)域精度不達(dá)標(biāo)，這里可以使空三加密處理來(lái)解決問(wèn)題[3]?？杖用苁且院脚挠跋裢獾姆轿辉剡M(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)算，并利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)剔除測(cè)繪區(qū)域的干擾因素，得到較為真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，同時(shí)，還能使測(cè)量精度有所提高，大大提高了地形地貌條件差的測(cè)繪區(qū)域的測(cè)量精度。

無(wú)人機(jī)獲取的外業(yè)數(shù)據(jù)要進(jìn)行內(nèi)業(yè)加工處理，首先要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空三加密處理，然后進(jìn)行平面坐標(biāo)計(jì)算，進(jìn)行影像拼接，再進(jìn)行同名像點(diǎn)的轉(zhuǎn)點(diǎn)處理，目的是消除航拍中產(chǎn)生的影像畸變[4]。數(shù)據(jù)處理依賴(lài)于軟件MapMatrix4.2，需要進(jìn)行平均高程測(cè)定、內(nèi)定向等，然后進(jìn)行礦山數(shù)據(jù)信息采編。數(shù)據(jù)處理完成后，軟件會(huì)自動(dòng)生成成果圖件，以地質(zhì)圖的形式展示。最后，將生成的成果圖件進(jìn)行精度和質(zhì)量檢查，進(jìn)一步確定質(zhì)量是否符合生產(chǎn)要求，若成果存在問(wèn)題，須及時(shí)進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪修正，進(jìn)行數(shù)據(jù)修改，生成新的符合要求的成果圖件。

總體來(lái)看，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)的使用條件較為寬泛，應(yīng)用前景較為廣闊，在礦山測(cè)繪中具有顯著優(yōu)勢(shì)。它不僅能提高礦山測(cè)繪精度和效率，還能大幅度降低測(cè)繪成本，由此可見(jiàn)，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)適用于礦山測(cè)繪。

2.3 遙感航空拍攝技術(shù)的應(yīng)用

按照攝影機(jī)平臺(tái)與被攝目標(biāo)的距離，攝影測(cè)量可分為地面攝影測(cè)量、航天攝影測(cè)量、航空攝影測(cè)量、近景攝影測(cè)量和微顯攝影測(cè)量等。針對(duì)遙感技術(shù)采集到的影像信息，攝影測(cè)量技術(shù)采用不同的投影方式將其繪制成圖，并建立數(shù)字高程模型，通過(guò)照片來(lái)研究被攝物體的形狀、大小、位置和相關(guān)關(guān)系，少受自然和地理?xiàng)l件限制，可以真實(shí)客觀地反映物體信息，豐富逼真，人們可以從中獲取大量幾何信息和物理信息。

在礦山測(cè)繪過(guò)程中，一般采用航空攝影測(cè)量，傳統(tǒng)的攝影技術(shù)精度較低，且僅能在平面進(jìn)行攝影成像，而航空攝影具有高精度、快速成像等特點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步，礦山建設(shè)要求逐步提高，傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)的弊端逐漸顯露，其精度已經(jīng)無(wú)法滿足礦山測(cè)繪的精度要求[5]。相比傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)，遙感航空拍攝技術(shù)可以得到更高精度的測(cè)量數(shù)據(jù)，這對(duì)礦山測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展具有積極意義。

2.4 遙感技術(shù)與航測(cè)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

無(wú)人機(jī)航空攝影可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)快速成圖，還能降低測(cè)量成本?，F(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用給道路橋梁建設(shè)、礦山建設(shè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)等提供了技術(shù)支持。遙感航測(cè)技術(shù)將遙感技術(shù)與航測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，大大加快了工作效率，提高了工作質(zhì)量。遙感技術(shù)是通過(guò)波普識(shí)別來(lái)獲取地表物體信息，能對(duì)地表物體進(jìn)行準(zhǔn)確定位。遙感技術(shù)與航測(cè)技術(shù)的結(jié)合在很大程度上減輕甚至消除了干擾因素的影響[6]。GPS技術(shù)也是常用的測(cè)繪技術(shù)之一，在遙感航測(cè)中的應(yīng)用也十分廣泛，可以進(jìn)行輔助測(cè)量，提高測(cè)量精度。

3 礦山測(cè)繪中遙感航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 做好測(cè)量準(zhǔn)備工作

測(cè)繪前，做好準(zhǔn)備工作，能夠使測(cè)繪工作更加高效，保障測(cè)繪精度。通常，礦山地形圖測(cè)繪前需要做好以下幾點(diǎn)：明確測(cè)繪區(qū)域，提前做好測(cè)繪區(qū)域的調(diào)查工作，充分了解測(cè)繪區(qū)域的氣候特征、水文條件和地形地貌特征;根據(jù)測(cè)繪區(qū)域的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)繪技術(shù)，由于測(cè)繪區(qū)域的特征存在差異，因此要根據(jù)測(cè)量區(qū)域的實(shí)際地理特征選擇不同的測(cè)繪工具[7]。

3.2 合理布設(shè)控制點(diǎn)

控制點(diǎn)的合理布設(shè)，能有效保障測(cè)繪精度。通常，關(guān)于控制點(diǎn)的布設(shè)，人們要做好以下幾點(diǎn)：在不超出測(cè)繪區(qū)域范圍的前提下，確定E級(jí)控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，注意E級(jí)控制點(diǎn)的數(shù)量，不能過(guò)少，否則影響整體測(cè)量精度，E級(jí)控制點(diǎn)數(shù)量也不能過(guò)多，否則會(huì)造成測(cè)繪成本負(fù)擔(dān);要對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行多次計(jì)算，通過(guò)平均計(jì)算尋找最精確的數(shù)值[8]。

3.3 數(shù)據(jù)處理階段與地形圖繪制階段

測(cè)繪工作的最終成果以地形圖的形式展示，為確保地形圖的質(zhì)量，一定要確保處理后數(shù)據(jù)的精度。對(duì)此，人們?cè)趯?shí)際操作中要注意以下幾點(diǎn)：數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和篩選，及時(shí)處理錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，并對(duì)存在格式問(wèn)題的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化;地形圖的繪制是十分重要的環(huán)節(jié)，繪制時(shí)，利用三維地形圖的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行逐一分析、對(duì)比，以確保地形圖信息的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，遙感航測(cè)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于礦山地形圖測(cè)繪中，它具有其他技術(shù)沒(méi)有的突出優(yōu)勢(shì)，礦山地形地貌條件復(fù)雜，遙感航測(cè)技術(shù)能滿足礦山測(cè)繪的精度要求。因此，本文分析了礦山測(cè)繪中遙感航測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。遙感航測(cè)技術(shù)具有良好的發(fā)展前景，未來(lái)，人們要加大研發(fā)和推廣力度，使其更好地應(yīng)用于礦山測(cè)繪中。

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