無人機傾斜攝影測量在礦山及鄰區地災中的應用

馬 許

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局一總隊，貴州 清鎮 551400）

無人機航空測量技術是現代化測繪技術的重要組成部分，在礦山及鄰區地質災害調查等領域具有廣闊的應用前景。與其他無人機測量技術相比，傾斜攝影測量技術具有以下幾個方面的優點：①逐步實現了多角度拍攝的技術難點，低空飛行是現代化無人機測繪技術的優勢，而多角度拍攝能夠獲得更加全面的地物紋理，提高了攝影精度；②高的旁向和航向重疊度，使得航空拍攝在很大程度上反映了測量區域的整體面貌，提高了航拍質量；③自動化程度高，攝影影像、POS數據獲取等均為自動化完成，人為干預少，自動化程度高；④綜合成本低，該技術獲得的數據不僅包含傳統的二維地形信息，還可實現礦區及鄰區三維模型建模數據信息，對推動智能化礦山有積極作用[1]。

1 無人機航測與礦山地質災害調查

（1）無人機測繪。無人機測量是集動態定位技術、圖像融合處理技術和無人機技術為一體的現代化測量技術，具有高效、機動靈活、成本低的優勢，是利用無人機平臺搭載減震系統、相機鏡頭等一系列配套設施實現數據獲取，進而獲得三維實景模型等的過程，逐步實現了全方位、立體化模擬地物的目的，無人機測量技術發展迅速[2]。

（2）礦山地質災害調查。礦山及鄰區地質災害問題是限制礦山企業正常運轉的基礎，也是限制礦山企業經濟效益的關鍵環節。礦山及鄰區地質災害與傳統的地質災害基本一致，包括滑坡、崩塌、泥石流等，只是礦山及鄰區地質災害中塌陷問題更加嚴重[3]。因此，加強礦山及鄰區地質災害調查有助于提高礦山企業對資源的開發與利用效率，傳統的調查方式一般采用代表性剖面研究為主，具有很強的片面性。而無人機測量技術能夠獲取較大范圍內的影像資料，進而確定更具針對性的剖面調查，使得礦山及鄰區地質災害發生率顯著降低。

2 實際案例

本文研究區域位置處于貴州省清鎮市暗流鄉陽山村附近，以礦山為中心，周圍鄰區均納入地質災害調查范圍。暗流鄉地處清鎮市最北端，距清鎮市中心40公里，距省會城市貴陽60公里。東南接衛城鎮，西北連王莊布依族苗族鄉、新店鎮，西以鴨池河為界與黔西縣隔河相望，東北以貓跳河與修文縣相隔[4]。

設備與參數：本次礦山及鄰區地質災害測量采用大疆精靈4Pro無人機執行航飛任務，Phantom 4 Pro v2.0相機配備2000萬像素。參數設置為：航向設置為80、旁向設置為70，由于高差相對較小所需飛行高度定為80m使用的傾斜攝影，共航飛5個架次，用時1小時共獲取影像超400片。

3 外業控制

本次外業控制測量使用平面坐標為國家2000坐標系統，高程采用1985國家高程基準，采用高斯3度帶正形投影。航測外控作業主要利用，中海達RTK連接CORS站進行外業點采集，進行控制測量[5]。共布攝像控點6個，均采用地物特征點作為像控點。例如房角、路角，相對明顯地物，（如在有條件測區內可采用斑馬線，停車線）外業控制成果精度較好。

（表1）為像控坐標控制點，（圖1）為像控點分布略圖。

表1 測繪區域像控坐標控制點

4 空三數據處理

當外業采集完數據后將相片以及控制導入ContextCapture Center Master中進行空中三角網計算。空中三角測量是攝影測量工作中的一個重要過程，空中三角測量是利用航攝像片與所攝目標之間的幾何關系，根據少量像片控制點，計算待求點的平面位置、高程和相片外方位元素的測量方法。在第一次空三計算成功后，刺入事先采集好的像控點，保證每個控制點不同角度刺點不少于4張，這樣測能良好的保證模型精度。然后再次進行空三計算，計算完后檢查沒張照片上刺點是否通過，該步驟也就是糾正獨立坐標到自己需要的坐標上。

圖1 測繪區域像控點分布圖

計算成功后繼續提交新任務分割好瓦片，瓦片運算所占內存不能大于計算機內存的三分之二，否則就會導致死機。調整好后就可以生產我們所需要格式的模型文件，在這項目里我們只需要生成OSGB合適的模型文件。查看模型坐標是否正確，確定坐標正確無誤后，運行EPS三維成圖軟件導入OSGB數據中的data.dsm文件加載模型進行提取高程數據以及所需的地形要素從而得出數字線劃圖。該項目從外業至提交最終成果用時不到2天，技術人員1名，由此可以看出利用無人機建模對礦山及鄰區地質災害測量的效率是有很明顯的提高。

5 結論

無人機航空攝影測量是近幾年的新興技術，在各個測繪領域具有廣闊的應用前景。對于小型項目基本上一人就能完成外業數據采集任務。無人機傾斜攝影測量技術在礦山及鄰區地質災害方面優勢，主要表現在以下幾個方面：①機動性強，無人機傾斜攝影測量技術具有較高的機動性，能夠滿足不同工作比例尺攝影測量數據的采集工作，顯著的降低了制作三維礦山模型的成本，具有較低的成本；②智能化、自動化程度高，無人機測量技術具有較高的智能化和自動化，在數據獲取過程中均為自動化過程中，人為干預少，提高了攝影精度；③生產效率高，該技術實現了自動化貼圖難關，成熟的圖像融合技術使得獲得最終的地面信息畸變量較小，且獲取最終成果的速度較快；④能夠反映出測繪區域的整體狀況，在地形地貌較差的區域也能叫準確的反映出來，避免了測量人員無法到達的缺陷。