無人機傾斜攝影測量在礦山測繪中的實踐分析

魏曉琴

（廣州卓信致地規劃咨詢有限公司，廣東廣州510000）

礦山測繪能夠為礦山建設、資源開發提供數據支持，確保礦山開采效率和效益，推進礦山建設。傳統礦山測繪技術的測繪時間比較長，且測繪效率比較低，無法滿足快速成圖要求。在定位技術、無人機技術和通訊技術快速發展過程中，礦山測繪中開始應用傾斜攝影測量技術，技術應用效果顯著。

1 無人機傾斜攝影技術

無人機傾斜攝影技術是通過無人機平臺搭載多個航攝相機，根據預設線路采集測區的影像，以同時實現多個角度拍攝，準確反映出地面物體情況，高精度獲取物理紋理信息。聯合建模技術、融合技術和定位技術，可以自動化生成三維模型。根據技術應用流程，采用POS 信息、航片與傳感器參數，采集運行影像數據，控制測量相片。注重處理內業數據，加大控制點影像關聯度，采用空三運算方式輸出結果，以此建立DEM 模型和三維實景模型。所以在礦山測量中應用無人機傾斜攝影技術，可以提高測繪結果的精準度。

傾斜攝影三維自動建模軟件屬于自動化建模軟件，能夠通過多源序列影像生成高分辨率三維模型。建模軟件通過全自動空三解算，建立不規則三角網絡，自動化紋理映射，快速建立三維模型。該建模軟件通過傾斜攝影能夠在垂直影像上獲取結構信息，并且基于單張影像測量原理獲取建筑立面結構，通過調整、提拉和編輯等操作獲取精細單體化模型。通過傾斜攝影紋理采集特點，能夠從影像中采集模型貼圖，自動化生成模型貼圖。

2 無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用優勢

2.1 監測效率高

無人機傾斜攝影技術監測效率高，因此被廣泛應用于礦山測繪中。礦山測繪涉及范圍廣，且測繪數據非常多。當監測效率低下時，就會影響礦山測繪水平，還會影響突發性事件的處理效率。從上述分析能夠看出，礦山測繪對于監測效率的要求比較高。相比于其他測繪技術來說，無人機傾斜攝影技術結合數碼傳感器、全球定位技術、飛行器技術，可以提升礦山測繪效率。

2.2 靈活性高

相比于航拍飛機來說，無人機的體型輕巧，運行速度快。在運行期間無需駕駛員，能夠減輕機體重量，提升運行與操控靈活性。通過應用無人機傾斜攝影技術，可以監測礦山不同區域的環境信息，保證良好監測狀態，提升礦山測繪的準確度。

2.3 數據分辨率高

無人機傾斜攝影技術組成包括數碼傳感器、飛行器、數據定位處理系統等，通過各設備系統的優化組合，可以明顯提升無人機傾斜攝影技術分辨率。通常來說，相比于衛星影像分辨率，無人機傾斜攝影技術可以超過3倍，并且可以實現0.1m的精確度。

3 無人機傾斜攝影技術在礦山測繪中的應用實踐

3.1 項目概況與設備參數

此次研究以某礦山作為測繪對象，礦山的地理條件復雜，且區域危險性比較高，地質環境的差異比較大。測繪面積為19×104m2，劃分為10 個測繪區。四旋翼飛行平臺能夠確保飛行穩定性和性能。荷載重量為3kg，續航時間為1.3h，飛行高度為400m，地面站控制半徑超過8km。專業傾斜攝影相機，該無人機所應用的攝像機分辨率高，且覆蓋范圍廣。攝影相機總像素大于1億，重量1.68kg，分辨率為0.01～0.1m，記憶卡存儲在應用無人機傾斜攝影技術時，必須滿足環境氣候條件，選擇在晴朗無風天氣下飛行。

3.2 影像獲取與預處理

在開始航攝之前，必須設定基本航向。明確測繪無人機現狀的同時，全面分析無人機性能、參數與飛行時間等，以此開展外業傾斜攝影。在航空攝影期間，能夠獲得不同傾斜角度影像資料，同時可以實現影像自動化拍攝，獲得傾斜影像資料。完成區域內數據采集后，對數據進行預處理。選擇適宜的拍攝影像，將影像反射到虛擬影像中，以此減少地面豎直物體的重影問題。

3.3 像片控制測量

像片控制測量有助于提升測繪結果的精度，在布設控制點時，應當參考標準要求設置。此次測繪選擇航向重疊度為65%，旁向重疊度為60%。在布設像控點時，應當關注到以下問題：第一，根據測繪區域的地形地貌，劃分不同的測繪區域。測繪區域外的像控點，多設置在輪廓線以外，位于航向基線數量在1條以上，旁向超過100m位置；第二，在選擇像控點時，應當聯合測繪區域的地形地貌，選擇易識別、無爭議的區域，例如明顯的地物標志；第三，在山頭選擇像控點時，可以在地形起伏小的區域，以此確保測量結果的精度。在布設像片控制點時，應當選擇高程變化小的區域，以此提升傾斜攝影測量精度；第四，針對制備發育區域，存在高大構筑物的區域，則會加大像控點布設難度。在開展業內測量時，會出現測量遮擋視線問題，從而降低測量精度；第五，當測繪區域內存在大面積水域時，會加大像控點布設難度；第六，在布設像控點時，應當全面分析測繪區域的交通條件，選擇交通條件良好，便于存儲的區域。

3.4 空中三角加密處理

在礦山測繪工作中，極易受到外部環境干擾，例如建筑物和植被等，致使無人機傾斜攝影期間，地面控制點測量無法滿足實際需求，小區域測繪存在盲區等問題，從而導致測繪結果不滿足標準要求。為了處理以上問題，應當做好空中三角加密處理與校正，以此彌補測繪精度不足問題。對于空中三角加密處理來說，主要是建立影像外方位元素，以此確保預算準確性，聯合相關軟件消除干擾因素，全面提升測量精度，以此改善地形條件比較差的區域。

3.5 三維建模與數據采集

在建立三維數據模型時，需要通過多角度傾斜影像的校正操作、聯合平差操作、多視匹配操作等，以此獲得三維傾斜模型。完成三維數據模型建立后，可以通過數據處理軟件獲得區域內的地貌和地物數據。數據采集所涉及的內容如下：第一，采集地物要素。該采集工作由手動完成，例如拍攝影像像控點、建筑物等有效控制測量精度；第二，自動化提取地貌要素三維信息，涉及到高程標注點、等高線采集等，再由人工通過現代化處理軟件平臺整合處理；第三，在處理地物遮擋問題時，對像片內的遮擋區域，進行補充測量，確保整體測量數據準確可靠全面提升測量精度與準確度。

3.6 外業調繪及補測

通過上文分析可知，在航空拍攝操作中，無人機傾斜攝影技術會出現拍攝盲區。在建筑物遮擋與植被茂盛區域無法獲得影像。所以在內業處理期間，必須準確標注上述區域，開展外業調繪和補測。

3.7 測繪數據處理

完成礦山測繪外業后，通過多視圖多維重建技術處理任意像片。將數碼影像導入到軟件內，自動化生成高質量正射影像，建立高分辨率三維模型，可以獲得毫米級精度的模型。像片導入后，通過計算機技術縮短數據處理時間，在多臺計算機上實現引擎運行，之后在作業隊列中關聯，以此獲得實景模型。在此次測繪工作中，共獲取12121張像片，將POS數據和像片導入到軟件內，按照照片自帶參數信息與位置信息排列。軟件自動開展空間三角加密處理，添加多個地面像控點坐標，以此確保工程地理坐標和模型坐標相同。通過準確計算后，可以自動化獲取航片特征點，匹配同名點，以此計算像片的空間位置與姿態角，確定像片關系。此次測繪采集數據源于多個架次，因此會出現空間三角加密點片層變形和偏移問題，因此必須詳細記錄姿態信息與航片信息。通過新建任務塊加載航片，融合姿態信息和位置信息，反算獲得地形加密點數據。在獲得無紋理信息、不規則三角網之后，可以從航片中選擇高像素紋理著色，以此確保三維模型的真實度。應用傳統方式檢驗精度時，將像控點坐標作為真實數據，通過模型可以獲取監測值，計算二者差值，可以獲得數據高程誤差，約為0.01m，平面坐標誤差為0.08m，所以可以滿足測量要求。

在應用傳統測繪技術時，需要投入大量人力與物力。比如專人操控測量設備，專人旁站監指揮測量，專人分析和處理數據。在應用無人機測繪技術時，只需要專人操控無人機即可，可以實現自動化數據采集與自動化分析數據。采用傳統測量設施時，無法深入到狹窄區域或者復雜區域監測，對于清晰度不足的影像，還需要多次進行測量，且成圖時間比較長。而應用無人機測繪技術時，能夠進入到復雜、危險區域內拍攝，且成圖質量高，能夠縮短成圖時間，應用價值高。

4 無人機傾斜攝影測量技術未來展望

此次研究將無人機傾斜攝影測量技術應用到礦山測繪中，根據應用實踐可知，該項技術可以快速獲取測繪區域內的影像數據資料，同時包含調查區域內的地物信息，以此建立三維模型，可以提出清晰的礦山開發利用策劃圖，為礦山建設與開發應用提供詳實可靠的數據資料。

數字化方向屬于測繪技術的發展新方向，在測繪工程中，可以應用智能化系統，操作人員聯合工程實況繪制圖紙，以此提升測繪工程的效率，還能夠緩解操作人員的工作壓力，對工作程序開展優化設計。

智能化也屬于無人機傾斜攝影測量技術的發展趨勢，從客觀角度看，智能化發展能夠滿足實際工作需求。在礦山測繪工程中，開始廣泛應用智能化技術無人機傾斜攝影測量技術，充分發揮出智能化系統的作用，收集相關信息數據進行檢測。當發現數據誤差比較大時，可以及時給予提示，確保操作人員進行核實，保證數據的可靠性與準確性，為后續工程奠定良好基礎。

5 總結

綜上所述，無人機傾斜攝影測量技術可以擴大數據采集范圍，且測量結果的精度與準確度非常高，可以有效應用于礦山規劃與勘測工作中。應用無人機傾斜攝影測量開展礦山測繪工作時，應當聯合礦區實際情況，制定無人機航行路線，科學布設像控點，全面采集數據和信息，以此確保數據處理效果。