大疆精靈4RTK無人機(jī)在礦山測量中的使用經(jīng)驗(yàn)

茍建會(huì)

（新疆亞克斯資源開發(fā)股份有限公司 哈密 839000）

0 引言

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)以電子計(jì)算機(jī)為主要手段，通過對(duì)攝影像片的量測和解析計(jì)算方法的交會(huì)方式來研究和確定被攝物體的形狀、大小、位置、性質(zhì)及其相互關(guān)系，并提供各種攝影測量產(chǎn)品的一門科學(xué)，此項(xiàng)技術(shù)的提出，完全顛覆了傳統(tǒng)測量技術(shù)中存在的僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測點(diǎn)垂直檢測的問題。攝影測量其特點(diǎn)為無需接觸物體本身獲得被攝物體信息，由二維影像重建三維立體模型，同時(shí)提取物體的幾何與物理特性。在礦山建設(shè)初期利用傳統(tǒng)測量方法工作時(shí)，道路設(shè)施不完善，測繪工作很難開展，人員無法到達(dá)一些山溝和樹木茂密地方，所以測量數(shù)據(jù)誤差大，測繪工作效率較低，大比例尺地形圖測量難度非常大。如果使用無人機(jī)攝影技術(shù)，能夠發(fā)揮傾斜攝影的全面性，消除常規(guī)攝影的局限性。

亞克斯礦業(yè)于2019 年7 月購入一臺(tái)大疆精靈4RTK 航測無人機(jī)，使用一年多來，無人機(jī)在礦山地形測量、土石方測量、地表塌陷區(qū)測量、選廠尾礦庫等方面得到了應(yīng)用。通過參與其中的多數(shù)測量活動(dòng)，將測量中的一些經(jīng)驗(yàn)和感受分享如下。

1 大疆精靈4RTK無人機(jī)測量的特點(diǎn)

（1）外業(yè)工作量小，生產(chǎn)效率高。

以往我們采用傳統(tǒng)測量工作時(shí)，由于作業(yè)人員少，很難做較大范圍的測繪工作，自從有了無人機(jī)航測，已解決了這個(gè)問題，一臺(tái)無人機(jī)至少相當(dāng)于10～20個(gè)人的效率，另外在野外作業(yè)的時(shí)間大大減小，改變了傳統(tǒng)測量天天外面跑的局面。不僅能夠從根本上促使工作效率得到有效提升，而且還能夠保證數(shù)據(jù)在采集、整理以及實(shí)際應(yīng)用過程中的效率。

（2）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)三維模型采集直觀，易于判讀。

采集數(shù)據(jù)是通過內(nèi)業(yè)解算，形成地形三維模型，然后在三維模型上采集點(diǎn)，測區(qū)的情況一目了然，點(diǎn)的疏密完全可以通過過濾自行控制。

（3）數(shù)據(jù)精度高，且精度均勻。

通過外業(yè)航飛高度的控制和航飛重疊度的合理選擇，布置相當(dāng)數(shù)量的地面控制點(diǎn)再加上內(nèi)業(yè)軟件平差時(shí)對(duì)整個(gè)測區(qū)的點(diǎn)進(jìn)行了空三平差，所以數(shù)據(jù)點(diǎn)精度較高，精度也比較均勻。

（4）具有作業(yè)機(jī)動(dòng)靈活性，作業(yè)成本低，價(jià)格低廉，適用范圍廣，在面積較小和飛行困難的區(qū)域獲取高分辨率影響數(shù)據(jù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2 外業(yè)飛行的使用要點(diǎn)

（1）按測量測圖要求，控制好飛機(jī)的飛行高度和相片重疊度。

一般礦山圖件常用的比例尺是1:500 至1:2000之間，大疆精靈4RTK 的相機(jī)分別率是2000 萬像素，可在180 米以下高度內(nèi)，地面分別率達(dá)到8CM/pix。按測量要求，我們選擇好飛行高度和航線重疊率。比如無人機(jī)起飛按設(shè)置好航線飛行高度在100米，航測地形時(shí)遙控器中照片旁向重疊度為70%，縱向重疊度為80%，實(shí)時(shí)注意無人機(jī)采集情況。

（2）做好像控點(diǎn)的布置工作。

像控點(diǎn)相當(dāng)于測量的控制點(diǎn)，對(duì)測區(qū)有著非常重要的作用。一般一個(gè)測區(qū)至少有5個(gè)像控點(diǎn)，最好另外設(shè)置3到5個(gè)檢核點(diǎn)，重要的地形還應(yīng)做加密像控點(diǎn)。像控點(diǎn)要求分布均勻，要測量的地域都應(yīng)照顧到。在地面上標(biāo)記像控點(diǎn)的時(shí)候，我們一般用紅色噴漆來標(biāo)記，根據(jù)飛行高度的不同，所標(biāo)記的像控點(diǎn)大小也有所不同。飛行高度為100M 時(shí)地面像控點(diǎn)標(biāo)記長度不應(yīng)小于80CM，寬度不應(yīng)小于10CM；飛行高度為200M 時(shí)地面像控點(diǎn)標(biāo)記長度不應(yīng)小于160CM，寬度不應(yīng)小于20CM。這樣做的目的是內(nèi)業(yè)處理時(shí)，像控點(diǎn)能清晰可見，另外在相控點(diǎn)的形狀選擇上，我們使用十字型或者L型。

（3）注意天氣情況

無人機(jī)對(duì)天氣要求較高，主要為了安全方面著想。一般情況下應(yīng)該在6級(jí)以下的風(fēng)力中飛行，另外大疆精靈4RTK無人機(jī)不具備防水功能，所以雨天時(shí)不能飛行。另外為了保護(hù)好無人機(jī)，盡量在無人機(jī)取出后，將箱子關(guān)閉，避免較多的灰塵落入箱中。

（4）電池充電

無人機(jī)的電池容量5800mah，能夠維持無人機(jī)20多分鐘的飛行時(shí)間。所以無人機(jī)要經(jīng)常充電，剛從無人機(jī)上卸下來的電池溫度較高，放置一會(huì)等散溫后再充電。另外，一定要注意無人機(jī)的充電器有個(gè)充電和存儲(chǔ)按鈕，需要充電時(shí)要換過來，充電時(shí)指示燈是綠色，儲(chǔ)存時(shí)指示燈是藍(lán)色的。無人機(jī)的電池，在自然狀態(tài)下，會(huì)緩慢自動(dòng)放電，所以無人機(jī)即使不用，一個(gè)月也應(yīng)該充電一次，以保持電池的良好狀態(tài)。

（5）內(nèi)存卡

內(nèi)存卡一般存儲(chǔ)內(nèi)容不要超過標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)存容量，否則會(huì)出現(xiàn)漏存照片的情況。

3 無人機(jī)內(nèi)業(yè)處理的2個(gè)步驟

（1）空三解算、加密點(diǎn)云、輸出DSM 模型主要用pix4dmapper軟件。

（2）在影像模型上繪圖主要用eps2016軟件輸出三維測量數(shù)據(jù)。

后期我們對(duì)這些三維點(diǎn)進(jìn)行處理，導(dǎo)入到南方cass等測量軟件中，形成地形圖或者其它工程方面的應(yīng)用。例如地表礦堆測量、計(jì)算填挖方量等。內(nèi)業(yè)處理時(shí)，注意事項(xiàng)是要控制好數(shù)據(jù)量，以便內(nèi)業(yè)軟件處理數(shù)據(jù)順暢。無人機(jī)相片產(chǎn)生的點(diǎn)云數(shù)量巨大，往往在上千萬數(shù)量級(jí)，所以我們要對(duì)點(diǎn)進(jìn)行一些取舍，也就是說并不是點(diǎn)越多越好。

總而言之，隨著我國信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)在礦產(chǎn)開采中的應(yīng)用更加深入，尤其在社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源需求量持續(xù)增加的大背景下，數(shù)字化智能化礦山已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。目前我們已經(jīng)累計(jì)測量了近幾十個(gè)平方公里的地形地質(zhì)圖，為亞克斯公司銅鎳礦山的各種建設(shè)工程及時(shí)提供了所需的圖紙等資料，能夠方便的獲取礦山建設(shè)需要的各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，精度滿足工程建設(shè)及設(shè)計(jì)要求。通過無人機(jī)航測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的礦山測量，為礦山有序開采工作實(shí)施提供有效保障。