關(guān)于礦山地形測量中無人機攝影測量系統(tǒng)運用的分析

摘要：隨著國家對礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作的重視程度不斷提升，我國礦山測量市場將逐步擴大。因此，在提高礦山測量質(zhì)量的同時，加強新時期礦山測量工作、提高測量工作效率顯得尤為重要。無人機攝影技術(shù)的應(yīng)用為礦山測量提供了新的可能性，能夠提供綜合的影像數(shù)據(jù)資料，促進(jìn)礦山測量的高效發(fā)展?；诖?，將對礦山地形測量中無人機攝影測量系統(tǒng)的運用進(jìn)行分析，希望為相關(guān)研究者提供參考。

關(guān)鍵詞：礦山地形測量;無人機攝影測量;原理;系統(tǒng)應(yīng)用

1無人機攝影測量系統(tǒng)的基本原理

無人機攝影測量系統(tǒng)是一種利用無人機進(jìn)行航空攝影的技術(shù)，通過在無人機上安裝相機和GPS等設(shè)備來實現(xiàn)對地面目標(biāo)的高精度三維測量，如空間三角測量、GPS定位和相機內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定等。通過空間三角測量原理，利用多個視角的影像來計算目標(biāo)物體的三維坐標(biāo)，通過匹配識別特征點確定像控點，并根據(jù)像控點的位置和相機參數(shù)進(jìn)行空間三角測量。GPS定位用于獲取無人機和目標(biāo)物體的坐標(biāo)和高程信息，以及地面控制點的坐標(biāo)信息，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和精度修正提高數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確度;相機內(nèi)外參數(shù)的精確標(biāo)定可以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以通過拍攝標(biāo)定板并使用特定算法進(jìn)行標(biāo)定，或者利用全景相機進(jìn)行在線標(biāo)定。總之，通過科學(xué)合理地應(yīng)用無人機攝影測量系統(tǒng)，能夠高效獲取地面目標(biāo)的三維信息，在礦山地形測量等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

2礦山地形測量中無人機攝影測量系統(tǒng)運用2.1項目規(guī)劃和準(zhǔn)備

礦山地形測量是一項非常重要的工作，對于礦山生產(chǎn)和建設(shè)具有重要意義。在進(jìn)行礦山地形測量之前，需要進(jìn)行周密的項目規(guī)劃，做好準(zhǔn)備工作。首先，要明確測量的具體目標(biāo)，包括需要獲取的地形數(shù)據(jù)類型、精度要求等，選擇合適的無人機平臺和傳感器，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在選擇無人機平臺和傳感器時，要根據(jù)測量目標(biāo)進(jìn)行綜合考慮。如果需要獲取高精度的地形數(shù)據(jù)，可以選擇搭載高分辨率相機的無人機。這種無人機能夠拍攝高清晰度的照片，通過后期處理可以獲取高精度的地形數(shù)據(jù)。如果需要獲取三維地形模型，則可以選擇搭載LiDAR（Light Detection And Ranging）傳感器的無人機，LiDAR傳感器能夠通過激光掃描獲取物體的三維坐標(biāo)信息，從而生成三維地形模型。其次，需要規(guī)劃無人機的飛行路徑。根據(jù)礦山的地形特點，設(shè)計合理的飛行路線，確保無人機能夠充分覆蓋測量區(qū)域，同時考慮高程、重疊度等因素，以確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。為了確保無人機飛行的安全性和穩(wěn)定性，需要對礦山的空域進(jìn)行勘察，了解禁飛區(qū)域和限飛高度等情況［1］。

2.2場地準(zhǔn)備和安全考慮

在實施無人機攝影測量之前，對礦山地形進(jìn)行充分的場地準(zhǔn)備是至關(guān)重要的。首先，通過實地考察，可以全面了解礦山的地形地貌、障礙物分布等情況，有助于規(guī)劃無人機的飛行路線，選擇合適的起飛和降落地點，確定合適的拍攝角度。此外，實地考察還有助于發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，如塌方、滑坡等，從而在后續(xù)的飛行作業(yè)中加以預(yù)防。其次，設(shè)立地面控制點。這些控制點將用于無人機的定位和校正，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在選擇地面控制點時，應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性和可識別性，以便在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理中進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和校正。再者，在選擇起飛和降落的地點時，必須充分考慮安全因素。由于礦山地形復(fù)雜，存在諸多安全隱患，如塌方、滑坡等，因此在選擇起飛和降落的地點時，必須充分考慮安全因素，避免在危險區(qū)域進(jìn)行飛行作業(yè)。同時應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的飛行規(guī)定，確保無人機在飛行過程中的安全，避免與障礙物或其他飛行器發(fā)生碰撞。此外，為了確保測量過程的安全性，還需采取一系列安全措施。例如，在無人機上安裝避障系統(tǒng)，以便在飛行過程中實時檢測障礙物，避免發(fā)生碰撞［2］。

2.3無人機飛行

在礦山地形測量中，無人機的飛行是整個攝影測量系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，必須對無人機的飛行進(jìn)行精心的計劃和控制。首先，執(zhí)行飛行計劃是無人機飛行的第一步。在飛行前，需要根據(jù)礦山地形的實際情況，制定出科學(xué)合理的飛行路徑，這個路徑需要綜合考慮無人機的性能、地形特點、天氣狀況等因素，以確保無人機能夠安全、穩(wěn)定地完成飛行任務(wù)。同時，將飛行路徑輸入無人機飛控系統(tǒng)，確保無人機能夠按照預(yù)定的路徑進(jìn)行飛行。其次，實施航跡控制是無人機飛行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在飛行過程中，需要根據(jù)地面控制點和GPS數(shù)據(jù)，對無人機的航跡和高度進(jìn)行實時監(jiān)測和調(diào)整，通過這種方式可以確保無人機在飛行過程中始終保持穩(wěn)定，獲取高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)。此外，對于一些特殊地形，如山谷、陡峭的山峰等，需要采取特殊的航跡控制措施，以避免無人機受到氣流等因素的影響，保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.4數(shù)據(jù)的采集

在礦山地形測量中，數(shù)據(jù)的采集是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，通過運用無人機攝影測量系統(tǒng)，可以高效地獲取高分辨率的影像和地面點云數(shù)據(jù)，對于后續(xù)的地形建模、資源評估和環(huán)境監(jiān)測等任務(wù)具有重要意義。在數(shù)據(jù)采集過程中，首先需要確保影像和點云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。在無人機航拍時，合理規(guī)劃航線和航帶，確保相鄰航帶或相鄰航線之間有足夠的重疊度，保證在后續(xù)數(shù)據(jù)處理時，能夠準(zhǔn)確地拼接和融合各個航帶的影像和點云數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)處理的精度。為了實現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)采集，通常會采用高分辨率的相機或LiDAR設(shè)備進(jìn)行測量，以捕捉到地面的細(xì)節(jié)和地形變化，為后續(xù)的地形建模和資源評估提供翔實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時還要對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，例如去噪、濾波等操作，以進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)質(zhì)量。

2.5數(shù)據(jù)處理和制圖

在礦山地形測量中，數(shù)據(jù)處理和制圖是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，而無人機攝影測量系統(tǒng)在這一環(huán)節(jié)中發(fā)揮著重要作用。通過專業(yè)的影像處理軟件，可以對采集到的影像進(jìn)行一系列的處理，包括幾何校正、配準(zhǔn)等，從而獲取高質(zhì)量的正射影像，這一過程至關(guān)重要，因為只有獲取到高質(zhì)量的影像，才能保證后續(xù)的三維建模和制圖的準(zhǔn)確性。具體來說，首先需要對無人機拍攝的影像進(jìn)行預(yù)處理，包括去噪、增強對比度等，以提高影像的清晰度和可辨識度。然后，通過幾何校正消除影像中的畸變和扭曲，確保影像的幾何精度。接下來，通過配準(zhǔn)技術(shù)，將不同角度和不同位置拍攝的影像對齊，形成一個完整的地理信息數(shù)據(jù)集。除了影像處理，點云處理也是無人機攝影測量系統(tǒng)的重要組成部分。點云數(shù)據(jù)是通過激光掃描等技術(shù)獲取的空間數(shù)據(jù)，它能夠提供礦山地形表面的詳細(xì)信息。通過對點云數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾和配準(zhǔn)，可以去除其中的噪聲和冗余數(shù)據(jù)，保留有用的地形信息。在此基礎(chǔ)上，通過三維重建技術(shù)，可以生成礦山地形的三維模型。這個模型能夠真實地再現(xiàn)礦山地形的形態(tài)和特征，為后續(xù)的礦山設(shè)計和開采提供重要的參考依據(jù)。最后，基于處理后的數(shù)據(jù)，可以生成各種制圖產(chǎn)品，如礦山地形圖、數(shù)字高程模型（DEM）等，通過這些產(chǎn)品，可以了解礦山的地形地貌、地表覆蓋物、地質(zhì)構(gòu)造等信息，為礦山的規(guī)劃、設(shè)計、開采和環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)支持。

2.6精度驗證和質(zhì)量控制

首先，對于精度驗證而言，實地驗證是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在礦山地區(qū)，選擇若干具有代表性的實地點，通過傳統(tǒng)的測量手段獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，然后與無人機攝影測量系統(tǒng)的測量結(jié)果進(jìn)行對比。這種對比不僅有助于檢驗無人機攝影測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，還能為后續(xù)的采礦作業(yè)提供可靠的地形數(shù)據(jù)支持。其次，為了確保無人機攝影測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理質(zhì)量，必須進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，包括定期對無人機設(shè)備進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)，確保其各項性能指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)也需要進(jìn)行質(zhì)量控制，如數(shù)據(jù)篩選、圖像拼接等，確保最終得到的測量成果符合實際需求。值得注意的是，質(zhì)量控制不僅僅是對設(shè)備硬件和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的要求，還包括對操作人員的培訓(xùn)和管理。操作人員的技能水平直接影響到無人機攝影測量系統(tǒng)的運行效果，因此必須加強培訓(xùn)和技能考核，確保操作人員具備扎實的專業(yè)知識和熟練的操作技能［3］。

3無人機攝影測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

無人機攝影測量系統(tǒng)在地形測量領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的價值和作用，極大地推動了測量事業(yè)的發(fā)展。首先，隨著科技的不斷進(jìn)步，無人機攝影測量系統(tǒng)的技術(shù)還將會不斷升級與改進(jìn)，如無人機攝影測量系統(tǒng)中的相機、傳感器等的性能越來越高，進(jìn)而實現(xiàn)更高分辨率和更精確的測量結(jié)果;飛行控制系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)也隨之實現(xiàn)智能化和穩(wěn)定化，大幅度提高系統(tǒng)的飛行精度和安全性。其次，在未來的無人機攝影測量系統(tǒng)中，還將會朝著自動化和智能化方向發(fā)展，引入人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù)等以實現(xiàn)更快速、準(zhǔn)確的地形測量任務(wù)，提高無人機攝影測量系統(tǒng)的自主性和智能化水平。此外，在未來的系統(tǒng)中，還可能會采用多傳感器融合的方式，結(jié)合云計算和大數(shù)據(jù)技術(shù)等獲取更全面、詳細(xì)的地形數(shù)據(jù)，進(jìn)而為更復(fù)雜的地形分析和模型構(gòu)建提供可能。最后，無人機攝影測量系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域還會逐步涉及農(nóng)業(yè)、災(zāi)害防控、電力巡檢等多個領(lǐng)域，使無人機攝影測量系統(tǒng)的應(yīng)用場景更加豐富，極大地促進(jìn)無人機攝影測量系統(tǒng)在地形測量領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用與提升。

4結(jié)論

無人機攝影測量技術(shù)的有效運用可以準(zhǔn)確定位地面目標(biāo)并實現(xiàn)三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。在實際工程中的應(yīng)用，不僅可以提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，還具有一定的實用價值和推廣價值。通過對無人機攝影測量在礦山地形測量中的具體應(yīng)用展開分析，旨在為相關(guān)工作人員提供參考，期望無人機攝影測量技術(shù)能夠在測量事業(yè)中得到更大發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］王娣.無人機傾斜攝影測量在礦山測量中的應(yīng)用探討［J］.世界有色金屬，2023（3）：3436.

［2］郭君紅.測繪地理信息技術(shù)在地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用發(fā)展探討［J］.現(xiàn)代鹽化工，2022，49（3）：8688.

［3］陳亞仙.無人機攝影測量系統(tǒng)在礦山地形測量中的應(yīng)用優(yōu)勢及實踐研究［J］.中華建設(shè)，2023（8）：127129.

作者簡介：吳慧敏，女，安徽蚌埠人，測繪工程師，本科，研究方向：測繪工程和航空攝影遙感。