無人機航空攝影測量技術在礦山測量中的應用

洪志佳

大連市城鄉規劃測繪地理信息事務服務中心 遼寧 大連 116011

1 無人機航空攝影測量技術現階段的發展

隨著攝影測量技術的不斷發展，無人機航測技術優勢獨樹一幟，低空飛行反應速度快、隨時拍攝凸顯性價比、不懼地形和氣候復雜、高精度快速建模能力強等，使其在眾多領域中嶄露頭角。大疆、小米、哈博森、司馬、UDrone、科衛泰、昊翔、派諾特等一眾數字航拍儀在其自身的發展上獲得了長足進步，自身質量提升的同時也在尺寸方面不斷精細優化。高精度高分辨率航拍數據滿足了需求者要求清晰度高、真實性強的愿望。無人機在礦山測量工作中表現出來無可比擬的優勢主要體現在對不同地質環境和地形地貌變化頻率高的適應性，在進行突發狀況的處理中可以及時進行自動化分析工作，減少了在原本人為控制工作中的弊端，達到了遠程操作的效果。

2 無人機航空攝影測量技術的使用優勢

無人機航空攝影測量技術具有著傳統測量技術不可比擬的優勢。第一，無人機航空攝影測量技術降低了外業作業人員勞動強度，對復雜地形更具靈活性。同時減少了一系列的測量設備的使用，減少了設備運輸、操作方面的投入，人力物力成本得到了控制。第二，無人機航空攝影測量技術的測量工作效率較之傳統的設備測量技術進行了完善，在利用其進行拍攝和數據分析采集中精確度提升，更為真實的進行了礦山情況的還原。第三，無人機航空攝影測量技術減少了系列測量設備的使用，減少了設備運輸、人工作業方面的投入，人力物力成本得到了有效控制。

3 礦山測量實施無人機航測技術及應用

在某礦山工程中, 為滿足測量需求, 需采用現代化無人機航空攝影測量技術對其進行全礦區數據信息采集, 并以1:2000的比例尺進行地質圖繪制。該礦山工程位于某省西部地段, 海拔約2300米, 地形為山地, 但地勢基本平坦, 無大型障礙物, 基本適用無人機航空攝影測量技術對其進行全景拍攝。

3.1 無人機航空攝影測量

全面綜合考究礦區的具體情況、攝影面積、周邊環境及氣候條件等客觀因素, 在本項目中則采用華測P700E型的無人機, 其中, 續航時間基本達到2.5h, 巡航速度約90Km/h, 最大的有效荷載為5kg, 搭載3500萬像素相機, 鏡頭焦距為35mm, 航線為礦區設計規劃航線。

在實際的拍攝過程中, 以5cm的地面分辨率, 航片傾角不大于5°,偏角不大于15°為基本要求。在航拍結束后獲得的影像效果良好, 清晰、飽滿、均勻, 可提供真實、有效、全面的數據參考。

3.2 全數字空中三角測量

在實際的空中三角測量過程中, 航拍數據的真實性、客觀性、有效性等是影像成本的必備條件。為此, 拍攝設備必須是當前市場中具備自動化、專業化、高精度、高速度的影像拍攝及處理系統,如Pix4D軟件。其可以在無人工干預的前提下實現千萬張影像的快速處理, 制作成專業、精確的二維地圖和三維模型。同時亦能完成原始影像的自動校準, 提高攝影影響的精確度與精準度。

3.3 像控點測量

像控點布點、量測精度，決定大比例尺礦山測量制圖精度。像控點測量采用連續運行參考站系統CORS結合RTK進行相控點數據采集，利用參考站數據進行解算，利用高精度、性能好的GPS設備，鎖定衛星的能力比性能差的要強，接收有效衛星信號的定位精度更高，使得后續坐標參數轉換工作更加精確。其次，通過CORS站基準站同步數據解算，獲得更高精度的像控點成果，滿足影像后續數據解算工作。

3.4 無人機航空攝影

華測P700E型無人機測制1:1000比例尺地形圖，根據實際地形圖和礦山測量情況進行比例尺和精度調整，在滿足成圖精度的前提下使地形條件、地質條件的顯示更為精細。在大比例尺的測量精細作業中，充分考慮地形條件、測繪方法、航空影像性能間的關系，發揮相機最高性能使得所攝數字圖像更加穩定、清晰，便于后期分析處理。

3.5 空三加密

無人機搭載非測量型攝像機，需要通過三次加密保證原始圖像質量得到提升和校正，自由網平差、約束平差和區域網聯合平差。在自由網平差工作中，選取粗差和精匹配進行精度分析，同名像點誤差小于半像素值。聯合平差，導入外業像控點數據、外方位元素整體平差，高精度的外業控制點使模型平差后的平面和高程誤差均能滿足精度要求。

3.6 DlG、DOM生成制作

根據空三加密成果建立礦區立體模型，利用像素工廠PixelFactory內業繪制數字線劃圖,目視解譯判讀礦山地物地貌類別屬性，對內業無法判讀繪制的部分進行外業調繪和補測，保證數據精度，結合外業調繪成果詳編，最后利用南方Cass軟件分層加編Cass碼，分幅整飾，數據成果檢查入庫。利用數字微分糾正法結合高精度Dem制作數字正射影像圖，重點進行色彩調整和鑲嵌拼接線處理，拼接線調整盡量沿著道路和地面實體邊緣或暗色地帶，通過選取合適的拼接線消除投影差引起的影像錯位及色彩不均,從而獲得高質量的正射影像。

4、結論

無人機航測技術優勢明顯，在礦山測量工作中的廣泛應用使得礦山地物地貌測量更加快速、高效，高精度、高分辨率無人機航拍圖像的傳遞有助于在礦山測量工作中獲取更為精準的數字成果，但由于礦山對后期地形分析、礦物開采、地質災害分析等工作提供了有力的輔助決策依據，促進了行業的發展。