多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

礦山測(cè)量是找礦勘查以及資源開(kāi)發(fā)與利用的基礎(chǔ)，也是礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)排查以及礦山建設(shè)的主要數(shù)據(jù)支撐

。因此，如何提高礦山測(cè)量質(zhì)量和效率是有效解決上述問(wèn)題的主要途徑之一。傳統(tǒng)的地質(zhì)測(cè)量方法具有外業(yè)工作量、效率低和累計(jì)誤差的缺陷，導(dǎo)致礦山測(cè)量工作推進(jìn)緩慢。隨著實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的發(fā)展以及圖像融合處理技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理技術(shù)等的進(jìn)步，促進(jìn)了我國(guó)無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展

。無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)具有效率高、成本低、外業(yè)工作量少和精度高的優(yōu)勢(shì)，逐漸廣泛的應(yīng)用于礦山測(cè)量中，且在諸多礦山測(cè)量中取得了良好的應(yīng)用效果。針對(duì)研究區(qū)地形地貌復(fù)雜多變，且相對(duì)高差大等基本現(xiàn)狀，選擇傳統(tǒng)的測(cè)量方法耗時(shí)長(zhǎng)、效率低、外業(yè)工作量且外業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，故本次選擇多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行該礦區(qū)的測(cè)量工作，本文著重講述該方法在礦山測(cè)量中的應(yīng)用流程，為推廣該技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1 多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)

1.1 多旋翼無(wú)人機(jī)概況

由于礦山地形地貌變化較大，故本次為提高測(cè)量質(zhì)量，選擇多旋翼無(wú)人機(jī)，以便于增加航空拍攝過(guò)程中的穩(wěn)定性。本次礦山測(cè)量選擇的無(wú)人機(jī)型號(hào)為HO1300型無(wú)人機(jī)，該型號(hào)無(wú)人機(jī)是由廣州南方測(cè)繪科技股份有限公司生產(chǎn)的。HO1300型無(wú)人機(jī)主要由遙控器、飛行器、地面站、云臺(tái)相機(jī)等組成（圖1）。同時(shí)，在無(wú)人機(jī)機(jī)身上搭載了高精度防抖云臺(tái)、傾斜航攝儀和圖像傳感器（像素為2430萬(wàn)），最大平飛速為10m/s，續(xù)航時(shí)間可達(dá)50min。此外，本次為獲取更加貼合實(shí)際的影像數(shù)據(jù)，選擇傾斜攝影測(cè)量方式，即搭載的航攝儀為南方測(cè)繪數(shù)字傾斜航攝儀，該儀器能夠獲得不同方位的航拍影像數(shù)據(jù)，有效地避免了垂直攝影測(cè)量技術(shù)僅能夠獲取垂直方向數(shù)據(jù)的弊端，提高了測(cè)量精度。

在近日舉行的“2018年上海寶馬工程機(jī)械展”上，中科云谷科技有限公司隆重發(fā)布了兩款為工程機(jī)械客戶量身打造的互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品：中科云谷·智管——“中聯(lián)e管家”，智能化設(shè)備管理平臺(tái)；中科云谷·智租——租賃業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。這兩款產(chǎn)品是中科云谷有限科技公司在中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域打響的第一槍，助力工程機(jī)械行業(yè)各類智能化設(shè)備，為客戶提供專業(yè)的設(shè)備管理、租賃業(yè)務(wù)管理方案。

投資成本較少，工作室設(shè)立在校內(nèi)，可以提供更加直接的產(chǎn)品介紹，讓學(xué)生對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了解，取得他們的信任；同為大學(xué)生，更加了解，更加清楚他們的喜好；設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)寢室的結(jié)構(gòu)也非常了解，在設(shè)計(jì)方面也更加快速、清晰。

1.2 多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)原理

無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)是在無(wú)人機(jī)技術(shù)、圖像融合處理技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)上發(fā)展起來(lái)的，在該技術(shù)應(yīng)用早期階段，以垂直攝影測(cè)量技術(shù)為主，主要表現(xiàn)在無(wú)人機(jī)航拍僅能夠獲取垂直方向上的影像數(shù)據(jù)，而無(wú)法獲取地物側(cè)面的紋理信息，這就導(dǎo)致所獲取的影像數(shù)據(jù)存在大量的“留白”問(wèn)題，導(dǎo)致精度明顯降低。隨著上述基本技術(shù)的發(fā)展，尤其是圖像融合和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，將無(wú)人機(jī)中搭載的垂直攝影儀改變?yōu)槎鄠€(gè)多角度的傾斜攝像儀，實(shí)現(xiàn)了從不同角度拍攝測(cè)繪區(qū)域地面的基本目的，有效地獲取了地物側(cè)面的紋理信息，使得所獲取的影像數(shù)據(jù)更加逼真，同時(shí)也提高了測(cè)量精度。同時(shí)，傾斜攝影技術(shù)在三維建模、立體礦山和智慧化礦山建設(shè)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。

測(cè)繪區(qū)域?yàn)橐晃◣r型銅鉛鋅多金屬礦床，礦區(qū)地形地貌變化較大，相對(duì)高差可達(dá)820m。根據(jù)本次工作范圍，可將測(cè)繪區(qū)域劃分為兩個(gè)飛行子區(qū)。其中，Ⅰ區(qū)位于測(cè)繪區(qū)域北側(cè)，測(cè)量范圍較大，為該礦床外圍找礦的重點(diǎn)區(qū)域；Ⅱ區(qū)位于測(cè)繪區(qū)域南側(cè)，面積相對(duì)較小，為本次開(kāi)展詳查的區(qū)域（圖3）。此外，Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)的航線按照東西向布設(shè)，航攝范圍超出邊界2條跡線，旁向像幅超出測(cè)繪區(qū)域邊界50%以上。

2 航線布設(shè)及參數(shù)確定

2.1 航線布設(shè)

多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山測(cè)量中的主要應(yīng)用流程包括航飛計(jì)劃的編制、影像數(shù)據(jù)預(yù)處理（畸變修正、旋轉(zhuǎn)、增光、勻光、建金字塔）、空中三角加密測(cè)量和地形圖編輯等，具體的操作流程見(jiàn)圖2所示。

2.2 參數(shù)確定

空中三角加密測(cè)量（簡(jiǎn)稱“空三加密”）是一種利用少量的外業(yè)控制點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)業(yè)控制點(diǎn)加密的一種方法，該方法可獲得加密點(diǎn)的高程和平面位置等信息

?？罩腥羌用軠y(cè)量就是根據(jù)外業(yè)采集的少量像控點(diǎn)，結(jié)合航攝區(qū)域劃分的區(qū)域網(wǎng)等，借助空中三角加密軟件進(jìn)行自動(dòng)匹配連接點(diǎn)、控制點(diǎn)量測(cè)等進(jìn)行加密處理，在加密過(guò)程中優(yōu)先使用全自動(dòng)匹配連接點(diǎn)功能，對(duì)于自動(dòng)匹配連接點(diǎn)較為薄弱的區(qū)域可以進(jìn)行人工選擇連接點(diǎn)的方式進(jìn)行加密處理。因此，空中三角加密測(cè)量是影響最終精度的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)注意該部分的數(shù)據(jù)處理質(zhì)量。

3 多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)獲取及質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)獲取就是無(wú)人機(jī)的航拍過(guò)程，其質(zhì)量對(duì)礦山大比例尺地形圖的精度影響較明顯。因此，為了獲取數(shù)據(jù)質(zhì)量能夠滿足礦山測(cè)量的基本精度要求，在數(shù)據(jù)獲取過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①每天完成航拍任務(wù)后及時(shí)檢查影像數(shù)據(jù)質(zhì)量，即對(duì)原始3FR格式的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，核查影像的覆蓋和重疊質(zhì)量，對(duì)于不滿足要求，則應(yīng)重新拍攝；②在核查過(guò)程中若影像數(shù)據(jù)中存在相對(duì)漏洞和絕對(duì)漏洞等情況時(shí)，需要進(jìn)行補(bǔ)測(cè)工作，且補(bǔ)測(cè)航線的長(zhǎng)度應(yīng)該超過(guò)漏洞兩邊各兩條基線

；③在天氣晴朗無(wú)風(fēng)或者微風(fēng)的條件下，無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)更加平穩(wěn)，所獲的POS數(shù)據(jù)質(zhì)量更加可靠；④無(wú)人機(jī)在轉(zhuǎn)彎時(shí)期坡度應(yīng)不大于20°，若坡度過(guò)大，則容易造成影像數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯下降。

3.2 像控點(diǎn)測(cè)量

2.繁育好蝦苗提早放苗是養(yǎng)殖效益的保證。澳洲淡水龍蝦苗種價(jià)格一直居高不下，規(guī)模養(yǎng)殖戶通過(guò)苗種繁育解決苗種，降低成本，提高養(yǎng)殖效益是一條可行途徑。同時(shí)，出售多余苗種可獲得額外收益，帶動(dòng)周邊養(yǎng)殖戶養(yǎng)殖。

3.3 空中三角加密測(cè)量

無(wú)人機(jī)測(cè)繪過(guò)程中參數(shù)的確定至關(guān)重要，對(duì)航拍影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量影響較大。結(jié)合測(cè)繪區(qū)域的地形地貌特征以及氣候等條件，最終確定為Ⅰ區(qū)的基準(zhǔn)面高程為1100m，相鄰航線之間的距離為388m；Ⅱ區(qū)的基準(zhǔn)面高程為900m，相鄰航線之間的距離為540m。本次飛行的航向重疊度控制在60%～70%，旁向重疊度控制在45%～55%。由于測(cè)繪區(qū)域地形地貌變化較大，無(wú)法采用同一抵償坐標(biāo)系（若采用，則無(wú)法滿足長(zhǎng)度變形不超過(guò)2.5cm/km的精度要求），故本次選擇2000國(guó)家坐標(biāo)系進(jìn)行礦山測(cè)量，可避免多個(gè)抵償坐標(biāo)系產(chǎn)生多個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)系的弊端。

像控點(diǎn)布設(shè)方案見(jiàn)圖3所示，主要由高程控制點(diǎn)、平高控制點(diǎn)和加密平高點(diǎn)組成，以基本上均勻分布在測(cè)繪區(qū)域范圍為佳。像控點(diǎn)測(cè)量精度直接影響著礦山測(cè)量的精度，故為了提高像控點(diǎn)的測(cè)量精度，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①平高控制點(diǎn)的主要作用是控制外業(yè)平面位置的中誤差，故其精度要求應(yīng)小于最近控制點(diǎn)平面中誤差的1/5，結(jié)合礦區(qū)地形地貌特征以及行業(yè)規(guī)范要求等指標(biāo)，本次測(cè)量選擇平高控制點(diǎn)的誤差應(yīng)不大于0.20m；②高程控制點(diǎn)的主要作用是控制外業(yè)高程的中誤差，其精度要求應(yīng)小于最近高程控制點(diǎn)的1/10，結(jié)合礦區(qū)地形地貌特征以及行業(yè)規(guī)范要求等指標(biāo)，本次測(cè)量選擇高程控制點(diǎn)的誤差應(yīng)不大于0.20m；③像控點(diǎn)的布設(shè)方式宜采用區(qū)域網(wǎng)布點(diǎn)法，本次按照近東西向布設(shè)（圖3）；④像控點(diǎn)的選擇不應(yīng)該存在爭(zhēng)議，應(yīng)為明確的地物，如弧形地物、田角等容易引起爭(zhēng)議的地物不宜作為像控點(diǎn)；⑤高程控制點(diǎn)不宜選擇在高程變化大的區(qū)域，應(yīng)選擇高程變化較小的區(qū)域，如山頭或者線狀地物等部位。

3.4 地形圖編輯

大比例尺地形圖編輯是礦山測(cè)量的重要內(nèi)容，也是礦產(chǎn)勘查所需的基礎(chǔ)性圖件，在完成空中三角加密測(cè)量后可進(jìn)一步編制制作大比例尺地形圖。將加密處理后的影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入至GIS軟件平臺(tái)中，通過(guò)自動(dòng)采集功能采集等高線等信息。大比例尺地形圖的采集工作一般是按照立體模型采集的，在采集過(guò)程中應(yīng)檢查各類型地物、微地貌以及注記點(diǎn)等有無(wú)遺漏。若在采集過(guò)程中因遮擋等問(wèn)題而導(dǎo)致地物無(wú)法采集時(shí)，應(yīng)單獨(dú)標(biāo)注，并及時(shí)將該區(qū)域的采集遺漏問(wèn)題反饋至外業(yè)測(cè)量人員，進(jìn)而通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)以及調(diào)繪。在采集線狀地物時(shí)，采集方向應(yīng)該與影像數(shù)據(jù)的采集方向一致，可提交線狀地物接邊的準(zhǔn)確性。在完成上述操作的基礎(chǔ)上，在制圖軟件平臺(tái)中采用自動(dòng)處理系統(tǒng)生成測(cè)繪區(qū)域的數(shù)字線劃圖（圖4），通過(guò)手動(dòng)的方式采集各類注記點(diǎn)，如地名、水系、建筑物以及高程等。

綜上所述，在當(dāng)前新教育背景下，如果想要做好班主任的教育及管理工作，僅僅依靠上述內(nèi)容還不夠。班主任還應(yīng)當(dāng)認(rèn)清教育形式，充分了解班級(jí)學(xué)生的思想及心理，提高人格素質(zhì)修養(yǎng)，為學(xué)生充分做好表率作用。班主任應(yīng)當(dāng)明確，身為一名教育工作者，不僅需要傳授學(xué)生們理論知識(shí)內(nèi)容，還應(yīng)當(dāng)教會(huì)學(xué)生們?nèi)绾螛?shù)立起正確的人生價(jià)值觀。唯有如此，班主任才能真正提高自己的管理水平及教育能力，從而更好地為班級(jí)學(xué)生開(kāi)展教育管理工作，從而促使學(xué)生們真正做到全面健康的發(fā)展。

3.5 精度對(duì)比研究

為對(duì)比研究多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪方法的測(cè)量精度，本次隨機(jī)的在各類像控點(diǎn)中選擇10個(gè)控制點(diǎn)使用全站儀測(cè)量進(jìn)行對(duì)比，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知：使用兩種測(cè)繪方法所獲的測(cè)量結(jié)果基本一致，二者相比X的誤差為-0.27m～0.36m，中誤差為±0.20m；Y的誤差為-0.24m～0.21m，中誤差為±0.16m；高程的誤差為-0.22m～0.24m，中誤差為±0.18m；平面誤差為0.19m～0.39m，中誤差為±0.27m。根據(jù)本次對(duì)比結(jié)果可知，精度完全滿足1/2000大比例尺地形圖測(cè)量的精度要求，說(shuō)明多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠滿足礦山大比例尺地形圖測(cè)量的需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)在礦山測(cè)量中具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)實(shí)踐表明，該方法不僅具有成圖快、精度高、外業(yè)工作量小的優(yōu)勢(shì)，而且降低了測(cè)繪成本，提高了測(cè)繪效率，為礦山的建設(shè)提供了可靠的支撐數(shù)據(jù)。同時(shí)，該方法與全站儀測(cè)量方法相比，二者的測(cè)量結(jié)果基本一致，精度完全滿足1/2000大比例尺地形圖測(cè)量的精度要求，說(shuō)明多旋翼無(wú)人機(jī)測(cè)繪技術(shù)能夠滿足礦山大比例尺地形圖測(cè)量的需求。

[1] 鄧毅.旋翼無(wú)人機(jī)傾斜航空測(cè)量在礦山測(cè)量中的應(yīng)用[J].資源信息與工程,2021,36(02):53-55.

[2] 張斗龍,張海軍.基于復(fù)合翼無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用[J].江西測(cè)繪,2020(01):30-32+44.

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