關于無人機傾斜攝影技術在露天礦山修復監測中的應用

摘要：為了開展礦山地質環境監測，進一步認識礦山地質環境問題及其危害，掌握礦山地質環境動態變化，預測礦山環境發展趨勢，合理開發礦產資源、保護礦山地質環境、開展礦山環境綜合整治、礦山生態環境恢復與重建、實施礦山地質環境監督管理。本文提出了傾斜攝影技術在露天礦山修復監測中的應用的意義，希望能以傾斜攝影技術推進露天礦山修復監測數據的采集，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：傾斜攝影技術;露天礦山修復監測;應用

1.引言

長期以來，中國礦山測量工作大多采取數字化的現場測量模式，因此存在著現場強度高、工作過程繁瑣、成本低、成本低等特點。同時勞動力耗費較高，生產成本高等。為達到其實用效果和精確度提供了保障，利用專業軟件對采集到的數據進行自動處理，從而生成更多的露天礦山修復監測結果數據。因為在獲得露天礦山修復監測數據時存在獲得數據困難等問題，將無人機傾斜攝影技術應用于露天礦山修復監測具有諸多優勢，為加快礦山修復提供了重要的數據支持。本文討論和分析了無人機傾斜攝影測量在露天礦山修復監測研究中的應用。通過對露天礦山修復監測現狀的調查，不僅可以了解礦山開采與修復的實際情況，而且可以科學合理地規劃礦山開采中的諸多問題，這是保護礦山資源的重要途徑。露天礦山修復監測需要很好地測量礦山開采與修復分布情況。無人機傾斜攝影測量技術的應用越來越廣泛。

2.無人機傾斜攝影測量技術分析

今天，中國在許多領域取得了豐碩成果。露天礦山修復監測應用傳統技術諸多不便，立體攝影是一種非常有效的立體攝影技術。礦山修復立體攝影決策是一個亟待解決的問題，傳統的數字制圖方法已不能滿足露天礦山修復監測綜合調查的需要。傳統制圖方法的效率和質量不能滿足現代社會的發展需要。隨著科學技術、礦山測繪的快速發展，我們將繼續多元化。在這一時期，礦山測繪業面臨著巨大的工作和時間壓力。

2.1三維繪圖

無人機傾斜攝影測量技術不僅可以獲得高分辨率的側面圖像，而且可以豐富地物的上表面。這項技術結合了先進的現代技術，如三維重建和實時定位。利用傾斜角和垂直角可以快速準確地獲取地物的空間信息和紋理信息。通過三維模型生成相應的真實場景。一般來說，斜向攝影主要通過五臺攝像機獲取地物的影像數據，其中一臺負責獲取地物的垂直影像數據。其他四臺攝像機同時采集從不同方向俯視地球的物體的圖像數據。傾角控制在40-60度之間，整個攝影系統由無人機加載。對于大型地面目標，可以在很短的時間內實現有效的圖像數據采集。在計算機DLG數據中，用肉眼獲取三維信息主要體現在對物體進行全方位、動態的符號化。同時，數據集具有一致的二維和三維符號，并集成了圖形屬性和圖形庫。在整個機組的采集過程中，參數根據模型設定，無變形、無誤差、無泄漏、無位移。圖紙中的對象應以比例和相應符號表示。將拐點連接到側標志的中心，并切斷輪廓線。在采集期間，圖形對象不能按比例表示。在采集過程中，應通過標記中心來切割參考點。節點定位線不清晰，模型定位不準確。相關崗位必須科學標識。更好地完成額外的測試工作。

2.2航線設計

在實際的礦山綜合調查中，無人機斜拍數據測量技術主要用于待測區域內影像控制點的布設，然后通過GPS-RTK對檢測點和影像控制點進行測量。然后設計了無人機的飛行方案，并利用無人機傾斜相機獲取圖像數據。建立三維模型和文件對象模型，收集數據結果，通過將數據結果與實際控制數據的測量精度進行比較，驗證飛行計劃的實際可操作性。

2.3數據預處理

國外商用航空圖像預處理主要包括顏色均勻性和光照均勻性處理、畸變校正等。航空三角測量利用POS系統提取的外方位元素，采用多角度擬合的方法自動匹配不同層次圖像上同名點。

2.4數據的相關性

利用監測查詢管理系統對露天礦山修復監測數據進行關聯，主要是實現監測數據的集成管理，補充礦山修復監測數據。該系統集礦山修復監測數據采集和數據分析于一體。具有相關預測試比較等功能，具體實現步驟如下：基于無人機航測圖，手工繪制礦山修復范圍圖，最終可以導出礦山修復所需的地塊圖。

3工程概況

北流市龍塘礦區水泥用石灰巖礦礦區位于北流市城區43°方向，直線距離約8km處。礦區一帶屬構造溶蝕峰叢谷地地貌，區內總體地勢為中部高、四周低，山脊走向大致為北西～南東向，山峰標高+162～+396m，相對高差70～290m，自然坡度一般25°～35°，局部為陡坡，形成懸崖峭壁;峰叢周圍谷地平緩開闊，地面標高在+90～+100m間。地表主要巖溶地貌形態石芽、溶洞、溶溝、溶槽以及巖溶漏斗等。

4.圖像控制點布設與精度

在露天礦山修復監測的實踐研究中，必須具備相應的影像控制點和無人機測角技術應用的前提條件。一般來說，有四種方法放置相關圖像控制點。第一種方法是在整個測量區域均勻地放置圖像檢查點。第二種方法是將圖像控制點放置在通過一組點測量的區域的角度處。第三種布置是在被測區域周圍均勻布置圖像控制點，通過點組在被測區域的拐角處布置相應的圖像控制點。第四種布置是將相應的圖像控制點放置在通過一組點進行測量的區域的拐角處。同時，圖像控制點均勻布置在被測區域周圍，少量控制點布置在被測區域內。為避免在測量過程中浪費大量時間，圖像控制點分別設置為靜止圖像控制點和臨時圖像控制點，所有固定點的三維坐標由GPS系統獲得。

露天礦山修復監測點的布設。對礦區及預測評估地形地貌景觀和土地損毀的具體位置設置監測點，生產期內對露天采場、破碎平臺、主運輸道路和辦公生活區等地段各布置2個監測點，則土地損毀監測共布置8個監測點。

含水層監測點的布設：根據預測評估采礦活動對地下含水層的影響和破壞程度較輕，采礦活動對水土污染影響較輕，結合礦區水文地質條件和地下水流場特征，在開采期共設置2個地下水質監測點和1個河流監測點，并對各民井進行水位監測。

土地損毀監測點的布設：生產期內對露天采場、破碎平臺、主運輸道路和辦公生活區等地段各布置2個監測點，則土地損毀監測共布置8個監測點。

復墾效果監測點的布設：對露天采場、破碎平臺、主運輸道路、辦公生活區等區域各布置2個監測點，則土地損毀監測共布置8個監測點。

為了保證三維模型的有效性和高精度，航向重疊控制在60%，橫向重疊控制在70%，單航線上相鄰兩張照片的飛行高差控制在5m以內。最大、最小飛行高差控制在10m以內，彎道控制在3%以內。為了驗證所獲得的數據結果在無人機斜向攝影測量的實際應用中是否能夠滿足測量規范的精度要求。有必要選擇相應的分界線，并使用分界線的邊長來測試相關精度。通過對測量區域相關精度的計算分析，發現限位拉線邊長、寬度誤差為0.024m，長度誤差為0.002m。相鄰極限拉伸點之間的距離誤差控制滿足相關測量規范要求的精度，即該技術在相關工程實際應用中的精度較高。能夠滿足測量要求。

5.無人機傾斜攝影技術應用的優點

無人機傾斜攝影測量和三維激光掃描技術在露天礦山修復監測中的應用。該方法將地面三維激光掃描技術與無人機傾斜攝影測量技術相結合，采用傳統的成圖方法完成數據處理和精度測試，能夠滿足露天礦山修復監測的需要。礦山修復綜合計量的內部運行模式和外部運行模式很多，但各有優缺點。多技術集成的運營模式可以利用各種數據的互補優勢，提高整個運營過程的效率和準確性。無人機傾斜攝影測量作為獲取空間數據的重要技術手段，能夠滿足我國露天礦山修復監測調查結果的精度要求。露天礦山修復監測的二維和三維調查是社會發展的必然趨勢。無人機傾斜攝影測量技術代表了未來三維建模的發展方向，將在露天礦山修復監測中發揮越來越重要的作用。

攝影是測量技術領域的一項重要技術，這是滿足人們信息需求的有效途徑。從攝影的角度來看，傾斜攝影具有測量精度高、靈活性好、效率高、成本低等優點，它有著廣泛的應用。

6結束語

綜上所述，與傳統技術相比，無人機傾斜攝影測量不僅節省了大量的人力物力，而且在工作效率、實際管理和測量精度等方面都有顯著的表現。無人機傾斜攝影測量建立的三維模型能夠真實反映礦山的相關信息，測量精度完全符合相關標準。適用于露天礦山修復監測綜合項目的計量。

參考文獻：

[1]張玉俠，蘭鵬濤，金元春，等.無人機三維傾斜攝影技術在露天礦山監測中的實踐與探索[J].測繪通報，2017（S1）：114-116.

[2]韋小儒.無人機傾斜攝影測量在露天礦山監測中的應用研究[J].世界有色金屬，2018（7）：21-22.

[3]徐東華，譚金石，蘇一丹.無人機傾斜攝影測量技術在露天礦區監測中的應用研究[J].廣州航海學院學報，2019，27（3）：66-70.

[4]謝洪斌，楊 雪，張 亞.無人機傾斜攝影在露天礦山監管中的應用[J].露天采礦技術，2019，34（4）：50-54.

[5]宋子鋮.基于無人機傾斜攝影的礦區地質測量技術探析[J].世界有色金屬，2018（1）：21-23.

作者簡介：許靖（1979-），男，采礦工程師、本科 ，主要從事水泥企業、露天非屬有山開采和礦山管理工作。