礦山大比例尺地形圖測量無人機航測技術應用

王建輝

如今的科技水平飛速發(fā)展，測繪技術也在不斷進步，無人機航測技術被廣泛運用在測繪領域，并且在對大比例尺的地形測繪工作中發(fā)揮了較為明顯的優(yōu)勢?；谶@樣的技術優(yōu)勢，行業(yè)相關的技術人員應當充分認識到無人機航測的應用價值，并且針對礦山大比例尺地形圖測量工作的具體情況制定出更為高效的技術應用體系，從而能夠更好的運用無人機航測技術將它的最大功效發(fā)揮出來。

1 礦山無人機航測技術體系構建

1.1 無人機飛控系統(tǒng)

飛控系統(tǒng)在無人機特行技術體系中是尤為重要的部分，它主要由地面部分和機載部分組成的，在這其中包括了飛控，傳感器、機載數(shù)傳、GPS天線以及高速管線等，這也是組成機載飛控系統(tǒng)的主要成分。通過對這些設備的充分利用與GPS以及北斗等進行組合導航，可以有效的開展等距離定點拍攝。

1.2 地面站控制系

地面站控制系統(tǒng)涵蓋了地面站軟件以及便攜式計算機和數(shù)傳電這三大主要的技術。地面站控制系統(tǒng)可以通過這些相關的控制軟件對飛行器的飛行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控并能夠準確的掌握定位信息。除此以外，針對這些所獲取到的坐標位置以及飛行數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)無人機的盲飛工作，這樣一來就可以事先設定好飛行軌跡從而實現(xiàn)無人機的自動駕駛，從一定程度上提高了無人機航測的工作效率。

1.3 航線及像控點布設

在進行區(qū)域法網(wǎng)布設的時候，需要注意平地的第1條航線和最后一條航線他們之間的布點基數(shù)差距不能超過8，微丘陵地區(qū)之間的基數(shù)不能超過12，重丘陵地區(qū)的基數(shù)跨度不能超過16，中間段的航線布點基數(shù)之間不能超過15，航線之間按照隔航線布點。其中對于網(wǎng)的視角以及不規(guī)則的網(wǎng)端點進行相應的布點，四角五點應當采取雙點。當網(wǎng)內(nèi)像控點較難選擇時可以改用高程點。在進行高程點布點的時候，應當充分檢驗分段擬合以及GPS水準測量方法擬合的過程。在對地物的選擇上應當選擇影像清晰的明顯地物，通常情況下可以選擇在嬌小良好的細小地物焦點以及有明顯地物折角頂點。在進行次點的時候應當盡量避免電線桿，陰影弧形以及高層變化較大的區(qū)域，可以選擇在房角或者是圍墻拐角設點。再進行布點的方法上，應當采用區(qū)域網(wǎng)9點法進行布點。并且在不規(guī)則的區(qū)域以及相鄰平高點間隔20條基線以上的情況下應當在其中間設置一個平高點。

1.4 空中三角測量

空中三角測量是建立在相片的基礎上進行測量的，他是通過數(shù)字加密的方法進行的，并且采用了較為嚴密的數(shù)學模型，利用最小二乘法并且以地面控制點為平差條件，使用光束法來確定測圖的可靠定向點。

2 無人機航測技術在礦山大比例尺地形測量優(yōu)勢體現(xiàn)

對于無人機航測技術而言，將其應用到航空測量工作中能夠全面地提高測量的精確性，以下對該技術的應用優(yōu)勢進行詳細解析。

2.1 反應快速

通常情況下再對測繪區(qū)域進行測繪工作的時候往往會遇到各種各樣較為復雜的環(huán)境，有些地形起伏不定，為了確保測繪工作的安全性，通常情況下會讓飛機保持高空飛行，這樣一來對飛機的起降條件就有了更為嚴格的要求。并且在具體的測量工作進行的時候往往會受到氣候條件的影響，從而影響測量的精度。這樣一來測繪的數(shù)據(jù)就缺乏了一定的真實性，不能夠全面有效的反應測繪區(qū)域的真實情況。在進行高空地質(zhì)測繪的過程中，逗號無人機航測的技術可以有效的解決所遇到的問題，一方面無人機航測可以進行低空飛行作業(yè)再遇到障礙物的時候可以較為靈活的進行躲避，從而能夠更加精準的獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)。除此以外，在對無人機進行起降的時候也沒有過多的要求，只需要有一片相對開闊的品種路面即可完成起飛。因此可以看出無人機勘測技術可以有效的節(jié)約測繪成本提高測繪效率。

2.2 時效性強

在傳統(tǒng)的大比例尺地形測繪工作中，往往是通過衛(wèi)星進行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)地形測繪，這樣一來在接收地形數(shù)據(jù)的過程中有著較長的等待過程，往往會導致數(shù)據(jù)的存檔產(chǎn)生時差。面對這樣的時效問題，無人機航測技術就能夠有效的進行改善?；跓o人機起落的門檻較低，可以保證大比例尺地形測繪的數(shù)據(jù)能夠快速地進行捕捉，在第一時間將航拍的影像資料傳輸?shù)降孛嬲荆@樣一來地面接收站就可以及時的下達測繪任務，以及控制指令。除此以外，無人機航測在工作十分高效，通常情況下平均每天可以完成幾十平方公里的測繪工作。因此無人機航測具有較強的時效性。

2.3 綜合測繪成本低

相比較于傳統(tǒng)的地形測繪工作方法來說，無人機航測技術在進行實地應用中會投入一定的成本用來購買數(shù)傳電臺，以及相關飛行器鏡頭等設備，雖然在前期應用中成本高出了傳統(tǒng)的測繪技術，但是在運用無人機航測的過程中能夠更加高效快速的獲取地表的測繪數(shù)據(jù)并且能夠快速反應，能夠適應各種各樣的地理環(huán)境。這樣一來相比較傳統(tǒng)的測繪方式來說，無人機航測技術能夠有效的減少人工成本的投入，并且能夠使得測繪效率更高。因此，無人機航測技術的運用可以有效的降低測繪項目的成本，提高測繪工作的效率。

2.4 適用范圍廣

在傳統(tǒng)的地形測繪技術工作過程中，往往會受到各種各樣的限制。在面臨較為復雜的勘測地形時候，人工測繪的工作效率就會大打折扣，航空攝影工作開展的進程也會受到相應的限制。相比較無人機航測技術的應用，能夠完成較高難度的地形測繪工作，并且在遇到特殊的氣候環(huán)境，以及地理環(huán)境的情況下能夠快速高效的傳輸高清的影像，給地質(zhì)測繪工作帶來了極大的便利。同時無人機測繪技術不受到地形影響，能夠在航空中實現(xiàn)大規(guī)模的測繪工作，能夠應用到各種特殊的地形當中。

3 無人機航測技術在礦山大比例尺地形圖測繪中的應用

在礦山大比例尺地形圖測繪工作開展階段，對于無人機航測技術的應用，需要從礦山地面控制以及礦山測區(qū)影像數(shù)據(jù)采集、礦山大比例只進行圖繪制還有成型等方面開展以下相關的技術應用過程的論述。

3.1 礦山地面控制

系統(tǒng)搭設、航線規(guī)劃與航測控制點布設在對礦山地面控制系統(tǒng)的搭設以及航線規(guī)劃控制點布設的工作中，要在現(xiàn)場的地面基站設立相關的視頻顯示器以及遙控器和數(shù)字傳輸電臺等系統(tǒng)設備。在無人機進行航空拍攝的過程中能對傳輸接收到的影像進行及時的觀測，將這些收集到的勘測信息進行加工處理，從而對無人機的航測工作進行規(guī)劃并下達相關的控制指令。一般來說對無人機的飛行高度以及飛行速度和姿態(tài)進行相關的調(diào)整。除此以外，地面控制站還要對無人機航拍所收集到的相應數(shù)據(jù)進行對比及時發(fā)現(xiàn)傳輸影像中所存在的問題，下達相關的調(diào)整指令，保證無人機航拍的攝影基準面相對高度能夠保持一致。防止因為飛行高度的波動而影響到測繪成果的清晰度。除此以外，在進行地質(zhì)測繪的過程中，通過無人機航拍所獲取到的相關高清影像來進行現(xiàn)場布控點的調(diào)整與安排。在仲秋林和測繪區(qū)域布點數(shù)量在16～12左右。在進行大比例尺地形圖測繪項目工作時候，對所勘測的地質(zhì)進行有效分析綜合考察確定布點的方法，在一定程度上為后續(xù)的無人機航測提供了相關的安全保障，也可以為后期的測繪活動提高一定的效率。

3.2 航線設計

在礦山大力尺地形圖測量的過程中，進行航線設計時需要做好航攝區(qū)域的劃分。通過分析一些地形航拍實例可了解到，一些區(qū)域會存在范圍大的情況，若不做好區(qū)域的科學劃分就會引起資源浪費的情況出現(xiàn)。同時也會由于劃分不夠用科學引起信息數(shù)據(jù)獲取不精確情況。因此在航線設計時需要按照收集到的地形圖進行詳細劃分與編號，并且在區(qū)域劃分時需要按照不同劃分區(qū)域的原則開展工作。相交于比較平臺的區(qū)域，在劃分的過程中需要保證區(qū)域分界線與地形圖的輪廓形成一致，且區(qū)域劃分時還要對無人機的航空高度等問題進行分析，做好區(qū)域劃分的合理控制。此外，還需要做好無人機航行速度、高度與航攝時間、路線間隔及航線規(guī)劃的總體設計，只有這樣才能滿足區(qū)域測量的標準。此外在航線設計環(huán)節(jié)，考慮到礦山項目具備測量范圍大、精度要求高等特點，在航線設計階段需要做好無人機航測路線的走勢分析，保證無人機航測線路具備精確性，從而減少反復測量引起數(shù)據(jù)混亂等情況出現(xiàn)。

3.3 數(shù)據(jù)準備

因為無人機本身因素的影響，一些在未得到及時處理的相片畸形差別比較大，不能直接應用到三角測量與后期建模與數(shù)據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，故而需要做好屬于預處理使其能夠給相機校驗提供幫助。一般來說在數(shù)據(jù)準備的過程中，數(shù)據(jù)與處理主要是通過加載映像對相關數(shù)據(jù)進行全面處理以后，將多余的映像刪除而后把POS數(shù)據(jù)和空點坐標直接導入到工程中進行保存，此時查看映像的整體情況對飛行的質(zhì)量進行判斷，同時參考數(shù)據(jù)參數(shù)是否滿足相關的要求，若參數(shù)值不精確則需要調(diào)整相關操作，保證數(shù)據(jù)處理效果滿足實際需求。

3.4 礦山測區(qū)影像數(shù)據(jù)的全面采集

在對礦山測區(qū)進行影像數(shù)據(jù)的相關采集工作中，相關的測繪工作人員必須要提前做好相關的準備工作，檢查無人機系統(tǒng)是否能夠正常運行，接收信號的功能以及定位功能是否良好。在確保相關的準備工作已經(jīng)做好的情況下在操作系統(tǒng)的軟件中輸入無人機航線規(guī)劃以及勘測路線，并結合實際的無人機航測要求制定相關的飛行高度飛行出速度以及飛行姿態(tài)，確保在無人機航測工作中能夠準確無誤的順利進行。與此同時在無人機進航測繪工作的時候，利用POS技術，對無人機的飛行姿態(tài)進行實時監(jiān)控，當無人機進行測繪工作的時候發(fā)生影像旋轉影像重疊的技術問題時，能夠及時的對無人機的飛行姿態(tài)做出相應的調(diào)整，從而提高無人機航測的工作效率。

在進行無人機航測工作之前，相關的無人機航測工作人員應當提前在系統(tǒng)中設置好無人機航測的控制點，并結合具體的野外實際情況進行控制點的調(diào)整工作，Trouble無人機再進行航測作業(yè)的時候能夠準確的捕捉地面具體信息，使得相關的數(shù)據(jù)能夠和其相對的模型進行完美的匹配，從而確保了無人機航測數(shù)據(jù)的準確性，給后期的大比例尺地形圖測繪提供了有力的數(shù)據(jù)基礎。在進行空中三角測量的過程中，要對絕對定位精度以及相對精定位精度著重進行測量。在一比1000的大比例尺地形圖測繪工作中必須將相關的平面誤差控制在0.25mm以下，相關的高程誤差不得超過0.25mm。再對圖片進行控制測量的環(huán)節(jié)中，應當充分利用無人機航測的優(yōu)勢以及GPS系統(tǒng)的優(yōu)點將二者有效的結合，對相關的三維觀測數(shù)據(jù)以及航測影像信息進行分類處理，從而得到更為精確的控制點之間的位置關系以及相關的三維坐標值。在航測數(shù)據(jù)分析處理的工作過程中，相關的數(shù)據(jù)中，希工作人員應當將這些無人機航拍所獲取的影像資料進行分類處理，保證每一組的照片不少于6張，將這些所收集到的影像資料帶入到相關的模型當中從而獲取更加準確刺點數(shù)據(jù)。接下來工作人員應當使用航測軟件隊對收集到的相關數(shù)據(jù)進行一系列的加密處理，最后生成相關的數(shù)據(jù)。在對這些數(shù)據(jù)進行加工分析的時候應當充分考慮與相關模型的匹配程度，確保所采取的數(shù)據(jù)處理方法適合相關的數(shù)據(jù)模型。最后生成相關的攝影圖像，從而使得各項數(shù)據(jù)能夠更加的直觀。在很大的程度上提高了大比例尺地形測繪的工作效率。在該項工作開展階段需要綜合實際情況，對涉及到的地面控制測量參數(shù)進行優(yōu)化，確保參數(shù)的精度滿足實際需求，如果針對于相關的參數(shù)存在異議的地方要進行二次測量，以保證數(shù)據(jù)的精確性能夠滿足實際需要。

3.5 礦山大比例尺地形圖繪制

對于礦山大比例尺地形圖的繪制工作需要做好數(shù)據(jù)但是的核對，要采取專業(yè)的軟件進行數(shù)據(jù)處理。在對大比例尺地形圖繪制的工作過程中，相關的地形圖繪制工作人員需要正確使用aregis軟件，在其中輸入相關的內(nèi)頁數(shù)據(jù)以及相對應的DOM數(shù)據(jù)，并以此為基礎構建出相關的三維模型。在所得到的三維模型基礎上進行矢量化數(shù)據(jù)分析以及地貌信息的完善加工，從而選擇適合的模型進行裝飾處理。最后將所獲得的印象圖數(shù)據(jù)以及真實的三維模型數(shù)據(jù)帶入相關的工具中生成相對應的CAD圖紙。值得注意的是在大比例尺地形圖繪制的環(huán)節(jié)中，需要做好數(shù)據(jù)精確性分析，要掌握地形圖繪制的要求對于一些數(shù)據(jù)要進行二次復核，保證每一次的數(shù)據(jù)參數(shù)均具備一次性，如此才能提升制圖質(zhì)量。

3.6 礦山大比例尺地形圖影像數(shù)據(jù)處理及地形圖生成

在進行外業(yè)無人機航空拍攝的過程中必須確保每天所進行的航拍影像數(shù)據(jù)能夠滿足大比例尺礦山地形圖數(shù)據(jù)測繪的要求，如果這些所采集到的航拍影像數(shù)據(jù)不能滿足大比例尺礦山地形圖測繪的要求是就必須對該航線進行第二次拍攝工作，直到所拍攝的影像數(shù)據(jù)能夠滿足后期大比例尺地形圖測繪的工作要求。在滿足航拍影像數(shù)據(jù)符合大比例尺地形圖測繪的要求之后，對空中三角進行加密測量工作，對相關的區(qū)塊兒進行航拍影像拼接工作確保不同區(qū)域的影像數(shù)據(jù)能夠降低誤差。在對這些已經(jīng)處理加工過后的影像數(shù)據(jù)進行整理并輸入是相關的制圖軟件之中，進行第二次數(shù)據(jù)的加工分類。除此以外還需要對相關的礦山地形進行實際檢核。確保測繪的模型與實際礦山地形相符合。在核對無誤之后，將大比例尺礦山地形圖導出，并對此進行相關的檢查對存在問題的地方進行及時的更正，確保數(shù)據(jù)無誤后，形成最終的礦山大比例尺地形圖。在地形圖生產(chǎn)階段要明確數(shù)據(jù)的精確性要求，且按照專門的工作人員對細節(jié)內(nèi)容進行核對。

4 實際應用案例

在一些大比例尺地形圖測繪的工作過程中，由于項目有著明確的時間要，必須要在30天之內(nèi)完成2500平米的地形測繪工作并且要對其進行1：1000的地形圖繪制。由于時間較為短暫并且傳統(tǒng)的長測技術所涉及到的航飛審批工作較為繁瑣，最后該測繪項目采用了無人機航測技術。按照2個～10個點位，每平方千米的密度進行相控點的布置。在測繪現(xiàn)場使用無人機彈射起飛的方式進行無人機航測的起落工作。將無人機航測的時間控制在兩個小時之內(nèi)，在此過程中，地面控制臺對無人機飛行高度以及飛行速度和飛行姿態(tài)進行實時的監(jiān)測。最后將無人機航測所獲得的相關影響數(shù)據(jù)進行分類加工處理，并確保其數(shù)據(jù)相關準確性，從而建立起相關的比例尺地形繪制圖。

5 結語

總的來說，在礦山大比例尺地形圖更新的階段，想要全面的提高大比例尺地形圖的精度，就必須要意識到無人機航測技術的重要性，要根據(jù)實際情況通過無人機航測技術構建出更為可行的測量方案，如此才能夠將礦山大比例使地形圖測量水平提高。在本文分析中對無人機航測技術的結構以及應用優(yōu)勢進行了探討，而后對無人機航測技術的應用過程以及應用注意事項進行了分析實踐可知，通過無人機航測技術的應用，能夠給礦山大比例使地形圖測量工作開展奠定良好基礎，并且該技術具備操作方便、靈活快捷、數(shù)據(jù)精確等特點，因此該技術值得推廣使用。