無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山大比例尺地形圖測(cè)量中的應(yīng)用

鄒悅忠

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局物化探大隊(duì)，江西 南昌 330002）

大比例尺地形圖測(cè)繪是礦山資源勘查以及礦山建設(shè)的基礎(chǔ)，貫穿礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用整個(gè)過(guò)程。因此，如何快速獲取高精度的大比例尺地形圖是影響礦山建設(shè)以及生產(chǎn)進(jìn)程的重要因素之一。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)彌補(bǔ)了垂直攝影技術(shù)的部分缺陷，有效的實(shí)現(xiàn)了多角度、多方位拍攝測(cè)繪區(qū)域影像的目的，顯著的提高了無(wú)人機(jī)航測(cè)精度[1]。基于此，本文以某金屬礦山大比例尺地形測(cè)繪為例，分析其在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用效果。

1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)最早應(yīng)用于建筑物立面紋理信息的獲取領(lǐng)域，隨著該技術(shù)的推廣使用以及動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)定位技術(shù)的發(fā)展，使得該技術(shù)在大比例尺測(cè)繪領(lǐng)域取得較為明顯的成果[2]。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)所獲航空影像資料具有多視角信息，因此是建設(shè)三維礦山的基礎(chǔ)，在礦山測(cè)繪中更具優(yōu)勢(shì)。無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在礦山測(cè)繪中的應(yīng)用流程主要包括控制測(cè)量、傾斜影像信息獲取以及處理、空中三角加密測(cè)量、外業(yè)補(bǔ)繪及大比例尺地形圖生成等流程（圖1）。

2 傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

2.1 無(wú)人機(jī)型號(hào)及飛行參數(shù)

文章以某金屬礦山1/2000地形圖測(cè)繪工作為例，分析該技術(shù)在大比例尺地形圖測(cè)繪中的主要步驟。本次采用的無(wú)人機(jī)型號(hào)為HO1600，攝像機(jī)為南方測(cè)繪傾斜數(shù)字航空攝影相機(jī)，搭載五棱鏡頭，配置其他管理及定位系統(tǒng)。根據(jù)測(cè)繪區(qū)域地理位置以及氣候條件，設(shè)置飛行時(shí)段為7月上午10點(diǎn)至下午4點(diǎn)，飛行高度為350m，旁向重疊度和航向重疊度均設(shè)置為65%。此外，由于測(cè)繪區(qū)域地形地貌變化較大，根據(jù)地形地貌變化特征將飛行區(qū)域劃分為兩個(gè)飛行子區(qū)。在測(cè)繪區(qū)域野外踏勘以及飛行計(jì)劃編制的基礎(chǔ)上，開(kāi)展測(cè)繪區(qū)域的外業(yè)影像采集工作。在飛行過(guò)程中，采用1個(gè)垂直攝影相機(jī)和4個(gè)傾斜攝影相機(jī)，獲取不同方位的影像資料。飛行過(guò)程中嚴(yán)格按照像控點(diǎn)和加密點(diǎn)執(zhí)行，防止飛行“留白”。

圖1 無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)流程示意圖

2.2 像片控制測(cè)量

像片控制測(cè)量是無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)中必不可少的環(huán)節(jié)，能夠有效的提高航測(cè)精度。因此，像控點(diǎn)的布設(shè)要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范以及地形地貌變化特征執(zhí)行，需注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①像控點(diǎn)的布設(shè)密度要根據(jù)地形地貌變化進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于地形地貌復(fù)雜多變的區(qū)域，應(yīng)盡可能的提高像控點(diǎn)的密度，在地形平坦區(qū)域或者地形地貌變化幅度較小的區(qū)域可以適當(dāng)?shù)慕档拖窨攸c(diǎn)的密度；②若測(cè)繪區(qū)域需要進(jìn)行劃分子區(qū)，則像控點(diǎn)一般布設(shè)在圖輪廓線外，且應(yīng)該位于旁向大于100m的部位。

③像控點(diǎn)的布設(shè)位置應(yīng)在空中易識(shí)別的位置，一般可布設(shè)在不存在爭(zhēng)議的容易識(shí)別的區(qū)域，如田角、房角等部位；或者可以布設(shè)在地形較高的山頭處，一般位于山頭地形較為平坦的區(qū)域；④盡可能的避開(kāi)植被發(fā)育區(qū)域或者高大建筑物拐角等部位，在上述部位容易因遮擋而使得像控點(diǎn)無(wú)作用，降低航拍精度；⑤像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)盡量避開(kāi)測(cè)繪區(qū)域大面積水域區(qū)域；⑥像控點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)充分考慮再利用原則，盡可能的布設(shè)在交通條件好以及易于保存的區(qū)域。

2.3 空中三角加密測(cè)量

空中三角加密測(cè)量是提高航測(cè)精度的重要數(shù)據(jù)處理流程，這是由于在無(wú)人機(jī)航空攝影過(guò)程中雖然采用了多方位、多視角拍攝，但是難免受到植被、高大建筑物遮擋等問(wèn)題造成攝影“空白區(qū)”出現(xiàn)，使得無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量在局部區(qū)域的測(cè)量精度達(dá)不到實(shí)際要求，進(jìn)而影響整體測(cè)繪精度。此時(shí)，需要對(duì)航空影像數(shù)據(jù)進(jìn)行三角加密測(cè)量以及校正流程，采用無(wú)人機(jī)航拍過(guò)程中系統(tǒng)自動(dòng)保存的POS數(shù)據(jù)進(jìn)行方位元素的預(yù)測(cè)，進(jìn)而將植被、高大建筑物等影響因素剔除，可以有效的改善及提高測(cè)量精度。在完成空中三角加密測(cè)量后，再經(jīng)過(guò)其他校正處理、約束網(wǎng)平差等步驟，可根據(jù)實(shí)際需求生產(chǎn)DEM、DOM、DSM等產(chǎn)品。

2.4 外業(yè)調(diào)繪及補(bǔ)測(cè)

在完成數(shù)據(jù)處理后，可生產(chǎn)相應(yīng)的DEM、DOM、DSM等產(chǎn)品，但是由于無(wú)人機(jī)傾斜攝影過(guò)程中因遮擋等因素影響造“留白”的出現(xiàn)，為了提高無(wú)人機(jī)航測(cè)整體質(zhì)量以及精度，需要開(kāi)展外業(yè)調(diào)繪或者補(bǔ)測(cè)工作。因此，在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中將“留白”區(qū)域以及存在爭(zhēng)議的區(qū)域標(biāo)注出來(lái)，及時(shí)開(kāi)展外業(yè)補(bǔ)繪或者調(diào)繪工作，一般采用傳統(tǒng)的全站儀進(jìn)行。此外，對(duì)于影像中不確定的地區(qū)或者復(fù)雜區(qū)域也應(yīng)該分類標(biāo)注，在外業(yè)調(diào)繪或補(bǔ)測(cè)中核查。

2.5 地形圖生成

在完成上述數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)上可以生成礦山大比例尺地形圖，將處理后的最終影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入相應(yīng)的制圖軟件，開(kāi)展內(nèi)定向、相機(jī)畸變等處理，根據(jù)礦山地形開(kāi)展高程信息采編工作，信息采編應(yīng)按照比例尺要求控制疏密，核對(duì)無(wú)誤后輸出相應(yīng)的大比例尺地形圖，并進(jìn)行地形圖核查，若存在問(wèn)題，及時(shí)查找問(wèn)題原因并及時(shí)更正，直至無(wú)誤后為止。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)在大比例尺地形圖測(cè)繪中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅顯著的減少了測(cè)繪人員外業(yè)工作量，降低了測(cè)繪成本，提高了成圖效率，而且避免了測(cè)繪人員外業(yè)遇險(xiǎn)事故發(fā)生率，顯著的提高了測(cè)繪精度。通過(guò)實(shí)踐表明，本次采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲得的1/2000大比例尺地形圖的精度完全滿足實(shí)際建設(shè)需求，成果質(zhì)量均滿足國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)能夠滿足礦山測(cè)繪的基本要求，應(yīng)該大力推廣使用。