無人機航空攝影測量技術(shù)在礦山測量中的應用

楊思旋

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一0一地質(zhì)大隊，貴州 凱里 556000)

0 引 言

在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展和轉(zhuǎn)型的過程中，礦山測量利用無人機航空攝影的測量技術(shù)對于從業(yè)人員了解礦山整體環(huán)境有著重要的影響。在我國目前的礦山測量中，利用無人機航空傾斜技術(shù)進行礦山的測量工作，有效降低了測量的成本，提升了測量工作的效率，提高測量數(shù)據(jù)的準確性和真實性，是目前我國社會中一項重要測量技術(shù)。

1 無人機的航空測量技術(shù)發(fā)展情況

在攝影的測量技術(shù)發(fā)展過程中，無人機的航測技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，無人機可以實現(xiàn)在低空飛行，并且有著極快的反應速度，還可以隨時進行拍攝，相對于傳統(tǒng)測量設(shè)備，無人機航測有著極強的性價比。無人機在進行航測的時候?qū)ΦV山的地形和氣候沒有具體要求，其適應性較好，同時其擁有高精度的快速建模能力等，這就使得無人機航測技術(shù)在較多領(lǐng)域受到了極大的青睞。在我國的無人機品牌中，大疆、飛馬以及科衛(wèi)泰等一些品牌的航拍儀器都得到了發(fā)展和進步，在性能不斷提高的同時，尺寸等方面的指標也在不斷地精細和優(yōu)化。高精度和高分辨率的航攝數(shù)據(jù)能滿足需求者對清晰度以及真實性的要求。尤其是在礦山的測量中，無人機航拍有著明顯的優(yōu)勢，這主要是在不同的地質(zhì)環(huán)境以及地貌等高差變化較大的情況下，表現(xiàn)出了極佳的適應能力，并且還能進行三維模型的數(shù)據(jù)分析工作，彌補了人工實地測量傳統(tǒng)工作模式的弊端，有效地實現(xiàn)了非接觸性的操作效果。

2 無人機航測在礦山測量中的應用優(yōu)勢

無人機作為一個科學技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，其在航空攝影中的測量技術(shù)有著非常廣闊的應用前景。

(1)無人機的航測技術(shù)，降低了人的勞動強度。傳統(tǒng)的礦山測量工作，需要將大型的測量設(shè)備轉(zhuǎn)移到測量目標的現(xiàn)場，但礦山一般地形較為復雜，交通不便利，地物測量需要人實地逐點實測，這就增加了從業(yè)人員的身體負擔，增大了工作人員的工作強度，而無人機航測，采用非接觸式遙感方式進行數(shù)據(jù)采集，降低了專業(yè)技術(shù)人員的作業(yè)強度。

(2)無人機的航測技術(shù)提高了礦產(chǎn)的測量效率。其具有高效快速、作業(yè)周期短的特征，在礦山的測量中，利用無人機的航測技術(shù)可以大大的減少相關(guān)工程消耗，避免人力資源的浪費，項目工期減少30 %以上，提高了測量的整體作業(yè)效率。

(3)利用無人機的航測技術(shù)降低了礦山測量成本。利用無人機航測就可以減少傳統(tǒng)礦山測量中大型設(shè)備和相應人力資源的使用，外業(yè)生產(chǎn)成本費降低50 %左右，有效地降低了測量中產(chǎn)生的人力和物力成本。

(4)無人機航測技術(shù)有較強的靈活性。無人機是一種小型的測量設(shè)備，便于在礦山測量中進行攜帶，在測量中受客觀因素的影響較小，設(shè)備自身就有很強的靈活機動性。

(5)無人機航測數(shù)據(jù)精準性較高。無人機在進行航測中是以計算機的技術(shù)為基礎(chǔ)，增加了遙感和掃描以及定位等技術(shù)，在實際的礦山測量中有著較高的分辨率和精準的定位系統(tǒng)，除提供專業(yè)地形圖外還能提供使用戶易懂、信息豐富、直觀易懂的正射影像及三維模型等產(chǎn)品，實現(xiàn)了礦山地質(zhì)以及地形和地貌等的真實投影。

(6)無人機的航測技術(shù)有著較高的安全性。利用無人機的航測不需要人為的進行實地測量，減少大量外業(yè)工作量，測繪成果主要由內(nèi)業(yè)完成，極大地降低了作業(yè)員外業(yè)安全的風險系數(shù)。

3 無人機航測技術(shù)在礦山測量中的具體應用

3.1 無人機航空的攝影測量技術(shù)

通過綜合考察礦區(qū)中的具體情況以及攝影面積和周邊的環(huán)境、氣候等條件，利用飛馬D2000型的無人機來進行攝影測量，這個機型的無人機續(xù)航時間為1 h，工作人員根據(jù)礦區(qū)進行航線的規(guī)劃設(shè)計。在實際的航攝中，獲取地面3 cm的分辨率，航拍的傾斜角不超過5°，整體的偏角不超過15°，為無人機航拍飛行的基本要求。在航拍之后便可以獲得一個清晰且真實的礦山航攝數(shù)據(jù)。

3.2 像控點的測量

在無人機的航測中，像控點的布點以及量測的精度等決定著大比例尺在礦山測量制圖中的精度。像控點的測量主要是采用了連續(xù)的運行參考系統(tǒng)CORS，并結(jié)合了RTK進行像控點的數(shù)據(jù)采集，之后利用參考站的具體數(shù)據(jù)進行計算，同時利用高精度以及性能較好的定位設(shè)備，有效的鎖定衛(wèi)星，提高測量的精準度，促使后續(xù)的坐標參數(shù)之間轉(zhuǎn)換可以更加的精準。然后，通過利用CORS基準站將數(shù)據(jù)進行同步計算，進而可以獲得一個更加精準的像控點，滿足之后的數(shù)學計算需求。

3.3 空中的三角測量

空中的三角測量主要是依據(jù)野外進行實際測量的極少數(shù)地面控制點，通過在室內(nèi)確定所有影像的外方元素，在進行加密之后，需要進行相關(guān)的測圖工作，進而求得內(nèi)業(yè)的控制點以及高程的坐標測量方法。加密點作為內(nèi)業(yè)的控制點，這是攝影測量中的重要環(huán)節(jié)。通過無人機來開展空中的三角測量可以減少大量的野外控制和測量工作，進而提高企業(yè)的工作效益。目前，在全數(shù)字化的攝影測量中，由計算機以及數(shù)學影像的立體觀測并加上適當?shù)娜斯じ深A即可完成空中的三角測量，并通過影像糾正技術(shù)及影像鑲嵌技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字正射影像生產(chǎn)；通過三維模型重建技術(shù)實現(xiàn)實景三維模型的生產(chǎn)。這種方式有效的減少了測量的工作時間。

3.4 數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)的采集和內(nèi)業(yè)的成圖

基于實景三維模型，進行地貌和地物要素的采集，按照編碼分層的方式進行采集。地貌和地物的要素采集，采取由“內(nèi)業(yè)定位，外業(yè)定性”的方法，內(nèi)業(yè)對在立體上能夠判定，有把握的地物、地貌要素用圖式相應符號直接表示，地物的采集要考慮地物之間的相互關(guān)系(如：道路與橋等地物之間的關(guān)系)，尤其是針對公路，鐵路以及附近相關(guān)的附屬設(shè)施等的采集。針對礦山地形，特別要對洼地、盆地等負地形的高程數(shù)據(jù)的采集，同時要注意礦洞、探槽等地質(zhì)工程點三維坐標的準確標定。對遮蓋、隱蔽和影像不清地物(電線走向)和地貌的進行標注處理，由外業(yè)補調(diào)、補測完成。在外業(yè)調(diào)繪數(shù)據(jù)采集進行之后，就可以開展內(nèi)業(yè)圖形編輯工作，主要工作內(nèi)容是對圖面的美化等工作，具體包括線形編輯、符號的填充、屬性標記、圖廓整飾等內(nèi)容。

3.5 航測新產(chǎn)品實景三維模型在礦山中的應用

實景三維模型是實地全貌的真實反映，可360°角度觀察整個礦區(qū)全貌與細部特征以及周邊環(huán)境，在實景三維模型中導入擬選的礦區(qū)界址線，以及影響范圍線，可到直觀的查看影響區(qū)域的電塔、農(nóng)田、居民點、水庫、交通等狀況，為礦山選址的可行性研判提供真實的依據(jù)；同時能快捷的查詢出地物的長度、寬度、高度，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，可以快捷實現(xiàn)剖面線三維坐標的提取，直接標定剖面線的兩端，設(shè)置好采點間距，即可一鍵提取。同時通過對違法礦區(qū)實景三維建模，展示非法開采的現(xiàn)狀情況，可以量測開挖的范圍，開挖的土石方量，高清的影像解譯礦石巖性，為執(zhí)法部門依法辦案提供真實的證據(jù)。

4 結(jié) 語

無人機的航測技術(shù)有效提高了礦山測量的效率和質(zhì)量，極大地凸顯了無人機技術(shù)在礦山測量中的優(yōu)勢，是礦山測量發(fā)展中的一項重要的測量技術(shù)應用。通過對無人機與眾多技術(shù)的綜合應用，礦山測量的成果類型得到了極大的豐富。由此可見，礦山測量工作需要加大對無人機航測技術(shù)的應用，進而不斷推動礦山測量水平的發(fā)展和進步。