無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)在礦山測(cè)量中的應(yīng)用

洪志佳

大連市城鄉(xiāng)規(guī)劃測(cè)繪地理信息事務(wù)服務(wù)中心 遼寧 大連 116011

1 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展

隨著攝影測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)獨(dú)樹(shù)一幟，低空飛行反應(yīng)速度快、隨時(shí)拍攝凸顯性?xún)r(jià)比、不懼地形和氣候復(fù)雜、高精度快速建模能力強(qiáng)等，使其在眾多領(lǐng)域中嶄露頭角。大疆、小米、哈博森、司馬、UDrone、科衛(wèi)泰、昊翔、派諾特等一眾數(shù)字航拍儀在其自身的發(fā)展上獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步，自身質(zhì)量提升的同時(shí)也在尺寸方面不斷精細(xì)優(yōu)化。高精度高分辨率航拍數(shù)據(jù)滿足了需求者要求清晰度高、真實(shí)性強(qiáng)的愿望。無(wú)人機(jī)在礦山測(cè)量工作中表現(xiàn)出來(lái)無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在對(duì)不同地質(zhì)環(huán)境和地形地貌變化頻率高的適應(yīng)性，在進(jìn)行突發(fā)狀況的處理中可以及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)化分析工作，減少了在原本人為控制工作中的弊端，達(dá)到了遠(yuǎn)程操作的效果。

2 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)具有著傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。第一，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)降低了外業(yè)作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)復(fù)雜地形更具靈活性。同時(shí)減少了一系列的測(cè)量設(shè)備的使用，減少了設(shè)備運(yùn)輸、操作方面的投入，人力物力成本得到了控制。第二，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)的測(cè)量工作效率較之傳統(tǒng)的設(shè)備測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了完善，在利用其進(jìn)行拍攝和數(shù)據(jù)分析采集中精確度提升，更為真實(shí)的進(jìn)行了礦山情況的還原。第三，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)減少了系列測(cè)量設(shè)備的使用，減少了設(shè)備運(yùn)輸、人工作業(yè)方面的投入，人力物力成本得到了有效控制。

3 礦山測(cè)量實(shí)施無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

在某礦山工程中, 為滿足測(cè)量需求, 需采用現(xiàn)代化無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行全礦區(qū)數(shù)據(jù)信息采集, 并以1:2000的比例尺進(jìn)行地質(zhì)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(shì)基本平坦, 無(wú)大型障礙物, 基本適用無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)其進(jìn)行全景拍攝。

3.1 無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量

全面綜合考究礦區(qū)的具體情況、攝影面積、周邊環(huán)境及氣候條件等客觀因素, 在本項(xiàng)目中則采用華測(cè)P700E型的無(wú)人機(jī), 其中, 續(xù)航時(shí)間基本達(dá)到2.5h, 巡航速度約90Km/h, 最大的有效荷載為5kg, 搭載3500萬(wàn)像素相機(jī), 鏡頭焦距為35mm, 航線為礦區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)劃航線。

在實(shí)際的拍攝過(guò)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(jié)束后獲得的影像效果良好, 清晰、飽滿、均勻, 可提供真實(shí)、有效、全面的數(shù)據(jù)參考。

3.2 全數(shù)字空中三角測(cè)量

在實(shí)際的空中三角測(cè)量過(guò)程中, 航拍數(shù)據(jù)的真實(shí)性、客觀性、有效性等是影像成本的必備條件。為此, 拍攝設(shè)備必須是當(dāng)前市場(chǎng)中具備自動(dòng)化、專(zhuān)業(yè)化、高精度、高速度的影像拍攝及處理系統(tǒng),如Pix4D軟件。其可以在無(wú)人工干預(yù)的前提下實(shí)現(xiàn)千萬(wàn)張影像的快速處理, 制作成專(zhuān)業(yè)、精確的二維地圖和三維模型。同時(shí)亦能完成原始影像的自動(dòng)校準(zhǔn), 提高攝影影響的精確度與精準(zhǔn)度。

3.3 像控點(diǎn)測(cè)量

像控點(diǎn)布點(diǎn)、量測(cè)精度，決定大比例尺礦山測(cè)量制圖精度。像控點(diǎn)測(cè)量采用連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)CORS結(jié)合RTK進(jìn)行相控點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，利用參考站數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，利用高精度、性能好的GPS設(shè)備，鎖定衛(wèi)星的能力比性能差的要強(qiáng)，接收有效衛(wèi)星信號(hào)的定位精度更高，使得后續(xù)坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換工作更加精確。其次，通過(guò)CORS站基準(zhǔn)站同步數(shù)據(jù)解算，獲得更高精度的像控點(diǎn)成果，滿足影像后續(xù)數(shù)據(jù)解算工作。

3.4 無(wú)人機(jī)航空攝影

華測(cè)P700E型無(wú)人機(jī)測(cè)制1:1000比例尺地形圖，根據(jù)實(shí)際地形圖和礦山測(cè)量情況進(jìn)行比例尺和精度調(diào)整，在滿足成圖精度的前提下使地形條件、地質(zhì)條件的顯示更為精細(xì)。在大比例尺的測(cè)量精細(xì)作業(yè)中，充分考慮地形條件、測(cè)繪方法、航空影像性能間的關(guān)系，發(fā)揮相機(jī)最高性能使得所攝數(shù)字圖像更加穩(wěn)定、清晰，便于后期分析處理。

3.5 空三加密

無(wú)人機(jī)搭載非測(cè)量型攝像機(jī)，需要通過(guò)三次加密保證原始圖像質(zhì)量得到提升和校正，自由網(wǎng)平差、約束平差和區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差。在自由網(wǎng)平差工作中，選取粗差和精匹配進(jìn)行精度分析，同名像點(diǎn)誤差小于半像素值。聯(lián)合平差，導(dǎo)入外業(yè)像控點(diǎn)數(shù)據(jù)、外方位元素整體平差，高精度的外業(yè)控制點(diǎn)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(jù)空三加密成果建立礦區(qū)立體模型，利用像素工廠PixelFactory內(nèi)業(yè)繪制數(shù)字線劃圖,目視解譯判讀礦山地物地貌類(lèi)別屬性，對(duì)內(nèi)業(yè)無(wú)法判讀繪制的部分進(jìn)行外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)測(cè)，保證數(shù)據(jù)精度，結(jié)合外業(yè)調(diào)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(shù)據(jù)成果檢查入庫(kù)。利用數(shù)字微分糾正法結(jié)合高精度Dem制作數(shù)字正射影像圖，重點(diǎn)進(jìn)行色彩調(diào)整和鑲嵌拼接線處理，拼接線調(diào)整盡量沿著道路和地面實(shí)體邊緣或暗色地帶，通過(guò)選取合適的拼接線消除投影差引起的影像錯(cuò)位及色彩不均,從而獲得高質(zhì)量的正射影像。

4、結(jié)論

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，在礦山測(cè)量工作中的廣泛應(yīng)用使得礦山地物地貌測(cè)量更加快速、高效，高精度、高分辨率無(wú)人機(jī)航拍圖像的傳遞有助于在礦山測(cè)量工作中獲取更為精準(zhǔn)的數(shù)字成果，但由于礦山對(duì)后期地形分析、礦物開(kāi)采、地質(zhì)災(zāi)害分析等工作提供了有力的輔助決策依據(jù)，促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。