無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

吳 松

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

礦山建設(shè)工作的順利進(jìn)行與大地測(cè)量學(xué)和礦山測(cè)繪技術(shù)息息相關(guān)。準(zhǔn)確的礦山測(cè)量和制圖工作可以提高采礦資源的效率，礦山的測(cè)量和制圖在礦山建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。比如說(shuō)，通常原始的大地測(cè)量和制圖技術(shù)需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，并且無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前的工作需求，這就會(huì)導(dǎo)致大地測(cè)量和制圖效率低下并損害了采礦效率。在這一點(diǎn)上，人工智能、移動(dòng)通信和衛(wèi)星定位等技術(shù)都已得到了很大程度上的發(fā)展，并對(duì)礦山測(cè)繪工作提供了強(qiáng)有力的幫助[1]。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)概況

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)使用的早期，它主要用于載人飛機(jī)，主要目標(biāo)是使用攝影圖像獲取有關(guān)建筑物外墻紋理的信息。得益于無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，再加上現(xiàn)代動(dòng)態(tài)GPS定位技術(shù)和圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)和無(wú)人機(jī)技術(shù)逐漸被結(jié)合起來(lái)，以創(chuàng)建大規(guī)模的圖像和地形圖。也開(kāi)始用于工程測(cè)繪等領(lǐng)域，擴(kuò)大了使用范圍，提高了測(cè)繪的準(zhǔn)確性，縮短了測(cè)繪周期。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在大地測(cè)量和制圖方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，其目標(biāo)是對(duì)多個(gè)方位角和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并獲取到高分辨率的航空影像數(shù)據(jù)。其主要是用幾個(gè)測(cè)量?jī)A斜度的五棱鏡以獲取完整的多角形天線(xiàn)，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)可以有效避免了攝影過(guò)程中的遮擋問(wèn)題，從而減少了航拍照片“空白”問(wèn)題的出現(xiàn)[2]。

3 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用

3.1 傾斜攝影在礦山開(kāi)采規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在采礦作業(yè)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)的早期階段，傾斜攝影的主要用途是提供數(shù)據(jù)以及進(jìn)行大地測(cè)量和制圖。高精度的數(shù)據(jù)采集可以?xún)?yōu)化山區(qū)物體的特征結(jié)構(gòu)，增加與城市規(guī)劃的一致性，并提高后期挖掘工作的可靠性。例如，多邊形斜攝影數(shù)據(jù)表明，可以通過(guò)估計(jì)每個(gè)礦區(qū)的照明時(shí)間和日光以調(diào)整礦的結(jié)構(gòu)以找到最佳的設(shè)計(jì)解決方案，以及確定建模對(duì)周?chē)鷧^(qū)域日光持續(xù)時(shí)間的影響，定量分析和計(jì)算規(guī)劃山脈之間距離的主要指標(biāo)。其他因素包括對(duì)主題區(qū)域的視覺(jué)分析（調(diào)整對(duì)礦井內(nèi)部和外部視圖的感知并尋找視野中的盲點(diǎn)）以及對(duì)城市地平線(xiàn)的分析（三維模型，用于顯示礦井在局部區(qū)域和礦井群中的高度超出高度限制的坐標(biāo)），使采礦作業(yè)的效率最大化。

3.2 控制測(cè)量相片

通過(guò)采取有效合理的措施控制測(cè)量相片，就可以提高測(cè)量工作的精度和繪圖工作的效率。相關(guān)人員在進(jìn)行工作時(shí)，必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范設(shè)置檢查點(diǎn)。在示例文章中，導(dǎo)航具有選定路線(xiàn)的65%和60%的重疊。因而有關(guān)人員在進(jìn)行確定控制點(diǎn)的過(guò)程中，必須考慮以下問(wèn)題：

①根據(jù)實(shí)際需求將地圖上的區(qū)域劃分為多個(gè)區(qū)域。在大綱的輪廓上也有控制點(diǎn)。該路線(xiàn)通常比基線(xiàn)更長(zhǎng)，最近的部分超過(guò)約100米。②必須在路徑上的兩個(gè)預(yù)定點(diǎn)到達(dá)徑向路徑長(zhǎng)度的位移點(diǎn)，該位移點(diǎn)應(yīng)小于基線(xiàn)的一半。③詳細(xì)說(shuō)明與該位置所選區(qū)域相對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)的地形，以確保沒(méi)有主條紋區(qū)或易于識(shí)別該區(qū)域。④在山區(qū)選擇控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇平坦或多山的地形，以顯著提高測(cè)量精度。如果控制點(diǎn)區(qū)域中具有較小的地形變化，則可以顯著提高傾斜攝影測(cè)量的精度。

3.3 數(shù)據(jù)采集與三維建模

在幾何校正，平差處理和圖像數(shù)據(jù)處理的多重調(diào)整軟件的基礎(chǔ)上，可以獲得礦山地區(qū)的三維模型。礦山地區(qū)地形地貌的三維建模為數(shù)據(jù)采集提供了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，使用支持一定角度記錄的數(shù)據(jù)處理軟件來(lái)獲取有關(guān)地形的信息，即數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)采集主要包括三個(gè)方面：第一，人工采集地面信息，即，手動(dòng)采集有關(guān)測(cè)繪區(qū)域圖像控制點(diǎn)的信息，建筑物輪廓信息等；第二，自動(dòng)采集場(chǎng)地的三維信息。這是有關(guān)輪廓和高度點(diǎn)信息的自動(dòng)提取，僅需手動(dòng)進(jìn)行。額外的測(cè)量以補(bǔ)償“空”測(cè)量。此外，在收集數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)發(fā)布的地形圖的比例確定登高距及高程注記點(diǎn)的距離。在進(jìn)行以上三個(gè)方面的數(shù)據(jù)采集工作時(shí)，相關(guān)人員必須嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行，最大程度上的確保所采集到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，以便為后面工作的順利進(jìn)行打下良好的基礎(chǔ)[3]。

3.4 空中三角剖分加密技術(shù)

在制圖過(guò)程中很難避免環(huán)境因素對(duì)測(cè)繪工作的影響，例如植被因素。因?yàn)檫@些外部因素會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)在傾斜攝影技術(shù)的使用過(guò)程無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際的地面控制點(diǎn)測(cè)量要求，或者在制圖區(qū)域中存在無(wú)法測(cè)量的盲點(diǎn)。此時(shí)，三角加密處理的校正特征被突出顯示，并且三角加密處理和校正可以有效地補(bǔ)償不滿(mǎn)足映射精度標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題。三角加密過(guò)程的特點(diǎn)是使用某種軟件來(lái)精確評(píng)估圖像外部的方向元素并消除干擾因素，這不僅可以提高測(cè)量精度，還可以有效地改善不穩(wěn)定地形的測(cè)繪條件。在完成三角加密處理的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)礦圖中輸出數(shù)據(jù)的要求生成DOM，DEM，DSM等模型。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述不難看出，無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)于大規(guī)模的礦山地區(qū)測(cè)繪工作的順利進(jìn)行起著非常明顯的作用。實(shí)際的測(cè)量實(shí)踐表明，傾斜無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)完成地圖繪制任務(wù)，從而提高了測(cè)繪工作的效率。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于在6.5cm的平坦位置大規(guī)模獲取地形圖時(shí)存在錯(cuò)誤，高度誤差為12.6cm，完全符合相應(yīng)的刻度誤差要求。因此，該技術(shù)經(jīng)常在現(xiàn)代測(cè)繪工作中大規(guī)模使用，這不僅提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性，而且降低了記錄和地圖繪制的成本，提高了有關(guān)單位的經(jīng)濟(jì)收益。