礦山地形圖測量與成圖過程中無人機的應用

袁貴洪，王緝華

（1.柳州水利電力勘測設計研究院，廣西 柳州 545007；2.柳州中南勘察有限公司，廣西 柳州 545007）

礦產地形圖測量和成圖作業中，數據的獲取，采取傳統航測法，是利用大飛機平臺搭載航攝儀，開展地面攝影和內業處理工作。不過小區域地形圖測繪，難以應用大飛機，因為周期長、成本高，進而影響著有人機的應用。無人機低空數字攝影測量系統的應用，有效彌補了大飛機的缺陷，擴大了航空攝影測量范圍，獲得了不錯的效果。

1 無人機的應用配置

在具體應用中，要結合項目實際需求，配置設備和人力資源，保證作業順利開展。結合某測繪項目，分析無人機的應用配置。該測區面積為3836272m2，長度為1562m，寬度為2456m，成圖比例尺為1:500，測區地形地貌復雜，海拔范圍為968m～4100m，谷峰相對高差在300m～1500m范圍內不等，為中溫帶區域氣候，測區氣候條件立體多樣，增加了測量作業的難度。采取常規的測繪作業方法，無法按時、按質完成測量和成圖任務，也難以直觀展現測區內部的交通和植被等情況。因為無人機航攝系統的應用，具有快速獲取高分辨率數字影像的優勢，本文探討其生成所需比例尺數字線劃地圖和數字地面高程模型以及數字正射影像圖。在作業的過程中，考慮到無人機質量比較輕，其極易受到低空氣流的影響，出現偏角誤差。除此之外，若重疊度設計比較小，極易出現航攝漏洞；若重疊度較大，則航飛重疊度會造成基高比減小，影響著高程精度，增加內業工作量，加大了處理難度?；谙嚓P的影像資料，無人機在數據采集信息的過程中主要是經過自動和手動相結合，這樣能夠自動排除一些沒有效果的信息內容，使獲取到的數據更加有效，提高了作業效率。經過綜合分析，最終決定采取以下參數：1）相對航高設計為1000m；2）GSD設計為0.14m；3）航向重疊度設計為75%；4）旁向重疊度設計為45%。此次航攝作業，總計飛行24個架次，設計24條航線，總計獲得1965條影像。航攝參數如下：1）架次1。相對航高1000m；航向重疊度75%；航線間距為300m；曝光間隔為100m；GSD0.14m；照片數量982。2）架次2。相對航高1000m；航向重疊度75%；航線間距為300m；曝光間隔為100m；GSD0.14m；照片數量983。此次無人機外業測繪作業，總結投入4人，花費3天，完成測繪作業。

2 礦山地形圖測量與成圖過程中的無人機操作

（1）外業測量。無人機測量流程如下：首先，無人機能夠將航攝影像、POS數據與航攝相機參數進行有效結合，經過預處理后，傳輸到加密系統中；其次，加密系統中的航攝數據經過自由網PATB平差后，采取外業控制方式，提升加密結果的準確性；最后，加密結果的輸出。當每個架次航攝測量作業完成后，利用平臺將POS數據全部導出，并且檢查影像數據的重疊度和影像質量。從檢查結果來說，兩個架次的無人機航空攝影影像數據的航向重疊度處于70-75%范圍內，旁向重疊度處于40-45%范圍內，沒有出現航攝漏洞，影像照片傾斜角＜3°，飛行質量能夠達到礦山地形圖測量與成圖的具體要求。無人機測量流程具體如下：1）制定技術路線。在實際應用中，基于無人機的礦產地形圖測繪技術應用，主要是通過基礎控制測量和像片控制測量、解析空中三角測量以及數據采集等，獲得DLG、DEM以及DOM數據[1]。2）測量像控點。一般來說，測量像控點的位置，采取雙參考站快速靜態測量法和RTK動態測量法，運用GPS擬合法，獲得高程數據。

對于像控點的布置，按照每條航線3條～4條基線標準，設置1對點，保證像控的選刺和整飾等，能夠達到基本設計要求。布點可以控制成圖的范圍，測段接頭位置沒有漏洞。刺點誤差以及刺孔的直徑都＜0.1mm，并且要刺透，沒有雙孔。點位說明要確切，略圖要完整。

（2）數據處理和成圖。測量數據和圖形繪制流程如下：①解析空中三角測量。在具體操作的過程中，使用的是全數字攝影測量工作站，經過像點連接以及像控點量測等流程，自動完成空三加密以及DOM生成。對控制點文件以及相機文件等，進行相應的檢查，保證輸入無誤后，進行像控點量測[2]。②外業調繪。在操作時，采取全野外調繪法，利用航空影像，借助自由網空三成果，生產DEM。③地形圖數據采集和編輯。利用全數字攝影測量工作站，進行數據采集。模型定向選擇的是空三自動恢復模型，實現立體測圖，進而減少二次誤差，提升立體測圖精度。開展采集作業前，需要開展空三精度檢查。并且使用像控點開展檢測作業，當達到精度要求后，再開展后續作業。④生成DEM和DOM。使用專業軟件，進行DEM制作，確保其精度同經過編輯后的地形圖數據相同。利用DEM成果數據，使用專業軟件，進行正射影像制作，并且檢查套合DLG數據。在進行測量數據處理時，工作人員要做好嚴格的把控。

具體來說，要將數字攝影測量技術，同IMU/DGPS系統相互融合，開展空三加密處理。根據各個元素以及數字微分糾正對正射影像進行求取，根據數據處理流程操作，獲得相應的數字正射影像圖。在具體工作中，利用全數字攝影測量系統，進行數據采集，根據相關需求，對采集的數據開展分層處理，最終依據收集的數據，對礦山地質環境治理恢復地形圖進行制作。

（3）無人機測量結果分析。上述測繪項目中，在試驗區域內部，采取基于GXCORS的網絡RTK定位法，進行多個檢查點測量，并且把檢查點全部導入DLG成果，開展全面檢測。因為測繪地區地形陡峭，而且地物比較少，因此只進行高程精度檢查。選擇分布在易于判斷特征點的區域，開展數據采集作業，并且在圖紙上明確標注測點的位置，便于數據對比分析。

本項目總計檢測216個高程點，高程中誤差值是0.155m，最大誤差值是0.271m。此次作業中，總計投入4人，用了3天便完成了外業測繪作業；內業數據處理工作投入4人，用了3天完成任務?？傆嫽ㄙM6天，便完成了全部的測繪工作。

3 結語

綜上所述，礦山地形圖測量和成圖過程中，利用無人機攝影測量，可以快速得到所需要的地形圖。從無人機測量結果分析中可以得出在具體項目應用的過程中，需要根據成圖比例尺和精度要求進行合理設計，嚴格按照技術操作流程完成數據采集和處理，才能制作出所需要精度的地形圖，以滿足相應設計階段和生產的需要。